一种基于3D打印的多孔极小曲面结构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CN109665819A(43)申请公布日2019.04.23(21)申请号201811501547.4C04B38/00(2006.01)(22)申请日2018.12.10C04B35/64(2006.01)(71)申请人北京工业大学地址100124北京市朝阳区平乐园100号(72)发明人陈继民帅星安(74)专利代理机构北京思海天达知识产权代理有限公司11203代理人刘萍(51)Int.Cl.C04B35/10(2006.01)C04B35/622(2006.01)C04B35/632(2006.01)C04B35/634(2006.01)B33Y10/00(2015.01)B33Y70/00(2015.01)权利要求书1页说明书4页附图6页(54)发明名称一种基于3D打印的多孔极小曲面结构氧化铝陶瓷的制备方法(57)摘要一种3D打印有多孔极小曲面结构氧化铝陶瓷的制备方法，属于3D打印技术及多孔陶瓷、过滤、热工等领域。DLP(数字光固化)3D打印技术具有成型速度快，打印模型精度高，成本低廉等优势。本发明是通过以下软件和装置实现的。使用Rhinoceros与Grasshopper设计并优化三维模型，将模型导入Q3DP软件进行切片，按照特定的比例配制浆料并进行球磨，将浆料倒入到BESK打印机树脂槽中开始打印，打印完成后的坯体再放入中号炉中按照特定的参数进行脱脂和烧结，最终得到高强度、可均匀排列、孔径均匀、性能稳定、高度有序的多孔极小曲面结构氧化铝陶瓷。CN109665819ACN109665819A权利要求书1/1页1.一种基于3D打印的多孔极小曲面氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于：应用如下软件、材料及设备，包括三维建模软件、粒径尺寸≤10μm的氧化铝粉末，蔗糖、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡络烷酮、405nm波段光敏树脂，3D打印机，球磨机，烧结炉；包括如下步骤：1)使用三维建模软件设计多孔极小曲面结构，得到63％-83％孔隙率的多孔极小曲面结构模型；2)打印浆料配置：50wt％的氧化铝粉末、4wt％的蔗糖为粘结剂，5wt％的聚丙烯酰胺作为分散剂，3wt％聚乙烯吡络烷酮作为光引发剂，38wt％405nm波段光敏树脂，搅拌混合后进行球磨处理；球磨参数：球料质量比设置为10:1，转速设置为400r/min，时间设置为24h；3)进行3D打印，首先将打印模型数据导入到与打印机配套设计的Q3DP软件中，对模型进行切片，调平后开始打印；4)打印完成后，使用酒精清理打印完成后的坯体，将洗净的坯体放置在烧结炉中进行脱脂和烧结工作，烧结完成后得到氧化铝陶瓷成品；脱脂环节升温温度为1000℃，升温速率为1℃/min，保温时间为4h，降温速率为2℃/min，降温至室温；烧结环节升温温度为1400℃，升温时间为2℃/min，保温时间为2h，降温速率为2℃/min，降温至室温。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：三维建模软件是Rhinoceros或Grasshopper。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：使用了Grasshopper平台极小曲面结构参数化建模电池组。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所使用的的3D打印机是BESKDLP3D打印机。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：具体3D打印参数为：导入STL格式的模型，设置切片厚度设置为0.025mm，初始层曝光时间为75s，单层曝光时间为12s，暂停时平台向上位移量设置为200mm；全部参数设置完成后开始打印。2CN109665819A说明书1/4页一种基于3D打印的多孔极小曲面结构氧化铝陶瓷的制备方法技术领域[0001]本发明涉及3D打印技术及多孔陶瓷、过滤、热工等领域，特别是使用了DLP(数字光固化)3D打印技术制备了高强度、孔径均匀、性能稳定、高度有序的多孔陶瓷。背景技术[0002]自1978年美国发明了利用氧化铝、高岭土等陶瓷料浆成功研制出泡沫陶瓷，用于铝合金铸造过滤之后，英、日、德、瑞士等国家竞相开展了研究，生产工艺日益先进，技术装备越来越向机械化、自动化发展，已研制出多种材质，适合于不同用途的泡沫陶瓷过滤器。中国在20世纪80年代初开展泡沫陶瓷研究工作。近20年来，先后有十几家科研机构和厂家报道了泡沫陶瓷制品的研究。但是中国的泡沫陶瓷从整体技术水平上与国外相比还有一定的差距。泡沫陶瓷是具有三维空间网架结构的高气孔率的多孔陶瓷体，其造型犹如钢化了的泡沫塑料或瓷化了的海绵体。由于它具有气孔率高、比表面积大、抗热震、耐高温、耐化学腐蚀及良好的机械强度和过滤吸附性能，可广泛应用于热交换材料，布气材料，汽车尾气装置，净化冶金工业过滤熔融态金属，热能回收，轻工喷涂行业，工业污水处理,隔热隔音材料，用作化学