一种基于3D打印技术的氧化铝陶瓷的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113387692A(43)申请公布日2021.09.14(21)申请号202110849358.1(22)申请日2021.07.27(71)申请人上海电机学院地址200240上海市闵行区江川路690号(72)发明人张谦君叶钊源李青(74)专利代理机构上海科盛知识产权代理有限公司31225代理人刘燕武(51)Int.Cl.C04B35/10(2006.01)C04B35/622(2006.01)C04B35/64(2006.01)B33Y10/00(2015.01)B33Y70/00(2020.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种基于3D打印技术的氧化铝陶瓷的制备方法(57)摘要本发明涉及一种基于3D打印技术的氧化铝陶瓷的制备方法，包括以下步骤：(1)取陶瓷原料粉末和水混合，混合均匀后得到氧化铝陶瓷浆；(2)采用挤出式3D打印装置在打印底板上逐层打印成形所需三维形状的坯体；(3)将坯体放入热处理炉中，升温烘干，接着继续升温并烧结，即得到氧化铝陶瓷成品。与现有技术相比，本发明实现了将不含任何有机物添加剂的高固相含量氧化铝陶瓷浆稳定可控地挤出，逐层打印至超过70层时坯体仍能保持形状不发生坍塌，所得的坯体具有高固相含量且不含有机物添加剂，经过烘干后可以直接进行高温烧结，缩短了制备周期，降低了制备成本，避免了有机物添加剂在排胶过程中对陶瓷成品质量的不利影响。CN113387692ACN113387692A权利要求书1/1页1.一种基于3D打印技术的氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)取陶瓷原料粉末和水混合，混合均匀后得到氧化铝陶瓷浆；(2)采用挤出式3D打印装置在打印底板上逐层打印成形所需三维形状的坯体；(3)将坯体放入热处理炉中，升温烘干，接着继续升温并烧结，即得到氧化铝陶瓷成品。2.根据权利要求1所述的一种基于3D打印技术的氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于，所述的陶瓷原料粉末包括以下重量百分比的原料组分：无机烧结助剂0～5％，氧化铝粉体95～100％。3.根据权利要求2所述的一种基于3D打印技术的氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于，所述的无机烧结助剂为CaO、MgO、SiO2、MnO2、TiO2或CuO中的一种或几种的组合。4.根据权利要求2所述的一种基于3D打印技术的氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于，所述的氧化铝粉体的颗粒平均直径为20nm～300nm。5.根据权利要求4所述的一种基于3D打印技术的氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于，所述的氧化铝粉体的颗粒平均直径为100nm。6.根据权利要求1所述的一种基于3D打印技术的氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于，陶瓷原料粉末与水的质量比为1:1～1.4:1。7.根据权利要求6所述的一种基于3D打印技术的氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于，陶瓷原料粉末与水的质量比为1:1。8.根据权利要求1所述的一种基于3D打印技术的氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(2)的打印过程中，氧化铝陶瓷浆填充在挤出式3D打印装置中的料筒中，且料筒后端的表压强为0.15～0.5MPa，料筒的前端连接带有螺杆挤出机构的挤出头，且螺杆挤出机构中螺杆的直径为7～9cm，螺杆的长径比为7～11。9.根据权利要求1所述的一种基于3D打印技术的氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，烘干的温度为80～100℃，时间为40～120min。10.根据权利要求1所述的一种基于3D打印技术的氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，烧结的温度为1250～1800℃，时间为1～5h。2CN113387692A说明书1/5页一种基于3D打印技术的氧化铝陶瓷的制备方法技术领域[0001]本发明属于氧化铝陶瓷制备技术领域，涉及一种基于3D打印技术的氧化铝陶瓷的制备方法。背景技术[0002]氧化铝陶瓷由于其力学性能好、绝缘性好、化学稳定性好、硬度高、熔点高，被广泛应用在机械、电力电子、化工、医学等领域。硬而脆的特点使陶瓷材料的切削加工成形非常困难，因此传统氧化铝陶瓷制备工艺通常采用模具压制成型，但模具压制成型方法无法快速制备小批量、具有复杂形状的氧化铝陶瓷。增材制造技术是近年来发展起来的无模成型方法，以其工艺灵活、过程可控、生产周期短、执照成本低等优点，适合小批量、复杂形状陶瓷零件的快速制造。[0003]目前主流的氧化铝陶瓷增材制造方法是利用紫外光逐层固化陶瓷浆料成为陶瓷坯体，后经过排胶、烧结等工艺制备出陶瓷零件。这种方法所使用的陶瓷浆料中含有光引发剂、交联剂、稀释剂、分散剂等有机物添加剂，这些有机物添加剂在坯体烧结之前通过排胶工艺去除。排胶工艺耗时耗能，并且排胶过程可能导致陶瓷产生开裂、变形、孔洞缺陷。[000