一种氧化铝陶瓷的增材制造方法.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CN108658587A(43)申请公布日2018.10.16(21)申请号201810745628.2C04B35/565(2006.01)(22)申请日2018.07.09(71)申请人天津大学地址300350天津市津南区海河教育园雅观路135号天津大学北洋园校区(72)发明人林彬王皓吉魏金花李晓雷赵菲菲(74)专利代理机构天津市北洋有限责任专利代理事务所12201代理人程毓英(51)Int.Cl.C04B35/10(2006.01)B33Y10/00(2015.01)B33Y50/00(2015.01)B33Y70/00(2015.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称一种氧化铝陶瓷的增材制造方法(57)摘要本发明涉一种氧化铝陶瓷的增材制造方法，包括：将需要打印的陶瓷零件模型进行分层，确定每层需要粘结的区域；在工作托盘上铺放一层陶瓷粉末；使用喷嘴将热固性树脂粘接剂喷在该层需要粘结的区域，所述的热固性树脂粘接剂包括环氧树脂单体和硬化剂；使用加热装置加热该层陶瓷粉末上的热固性树脂粘接剂，使其发生热固化交联聚合反应，将该层陶瓷粉末粘结；逐层打印，直到形成完整的陶瓷坯体；将陶瓷坯体清洗干净；将清洗干净后的陶瓷坯体放入烧结炉中煅烧，方法如下：加热至140℃，保温3小时；再在空气环境下加热至600℃，保温6小时；最后在空气环境下加热至1200℃，保温8小时，烧结成固体陶瓷零件成品。CN108658587ACN108658587A权利要求书1/1页1.一种氧化铝陶瓷的增材制造方法，包括下列的步骤：1)将需要打印的陶瓷零件模型进行分层，确定每层需要粘结的区域，并生成控制程序。2)在工作托盘上铺放一层氧化铝陶瓷粉末；3)使用喷嘴将热固性树脂粘接剂喷在该层需要粘结的区域，所述的热固性树脂粘接剂包括环氧树脂单体和硬化剂；4)使用加热装置加热该层陶瓷粉末上的热固性树脂粘接剂，使其发生热固化交联聚合反应，将该层陶瓷粉末粘结；5)逐层打印，直到形成完整的陶瓷坯体；6)将陶瓷坯体清洗干净，去除其上附着的未粘结的陶瓷粉末；7)将清洗后的陶瓷坯体放在烧结炉中，加热至140℃，保温3小时；再在空气环境下加热至600℃，保温6小时；最后在空气环境下加热至1200℃，保温8小时，烧结成固体陶瓷零件成品。2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，陶瓷粉末的颗粒直径在10nm-1000nm。3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，使用双酚F缩水甘油醚BFDGE作为环氧树脂单体，使用二乙基甲苯二胺DETDA作为硬化剂，BFDGE和DETDA的摩尔比例为2.2:1。4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所采用的制造设备包括：机架、承载有作为原料的陶瓷粉末的进料托盘、工作托盘、铺料刮板、硬化剂输送管、环氧树脂单体输送管、混合室、喷嘴和加热装置，进料托盘和工作托盘能够上下移动，铺料刮板用于将高于机架的原料陶瓷粉末赶至工作托盘处，使其在工作托盘上形成一层均匀的待打印材料层，硬化剂输送管和环氧树脂单体输送管与混合室连通，喷嘴用于将在混合室混合后得到的热固性树脂粘接剂按照控制程序喷射在工作托盘上每层指定的需要粘结的区域；加热装置用于加热工作托盘及其承载的待打印材料层，使其温度高于热固性树脂的固化温度。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在喷嘴和混合室周围布置有水冷装置。2CN108658587A说明书1/5页一种氧化铝陶瓷的增材制造方法技术领域[0001]本发明涉及一种陶瓷材料的成型方法，尤其涉及一种基于附加制造技术，即三维物品制造技术的陶瓷材料增材制造方法。背景技术[0002]陶瓷材料具有低密度、高硬度、高耐热、高耐磨等优点，在广泛的工业领域中具有极好的应用前景，如隔热、耐热材料，陶瓷轴承等。传统的陶瓷材料成型方法，是将陶瓷原材料，一般是粉体或者浆体放入模具进行高温烧结形成毛坯，再使用机械切削、磨削的方法进行精加工，从而获得最终的产品。但是由于陶瓷材料高熔点、硬脆难加工的特性，传统成型方法需要使用昂贵的模具和机加工刀具、磨具，生产工艺复杂，加工周期长。[0003]增材制造技术使用逐层附加制造的思想，将所要制造的零件模型使用计算机程序进行分层处理，得到一层层需要打印的二维图形，再通过3D打印机逐层打印、堆叠这些二维图形，最终形成三维零件实体。这种材料制造技术可以避免使用模具以及后续的机械加工过程，从而实现零件的快速制造。[0004]目前已经有若干公开的陶瓷材料增材制造方法，与本申请有一定相关性的主要有：[0005]美国专利5,204,055采用预先制备的陶瓷粉末一层层铺在工作台上，并逐层使用喷射头将粘接剂喷射到选定区域，使该区域的粉末粘结，这样逐层堆积，最终形成零件