一种双组份陶瓷3D打印材料及其3D打印方法技术

本发明专利技术本发明专利技术涉及3D打印技术领域。本发明专利技术提供了一种双组份陶瓷3D打印材料，包括陶瓷浆料和添加剂，陶瓷浆料包括以下重量份的组分：陶瓷微球75~80份，阴离子表面活性剂0.1~0.3份，辅助胶黏剂1~2份，柠檬酸6~8份；添加剂包括以下重量份的组分：碳化硅粉末3~4份，对氨基苯磺酸5~7份，三乙胺5~6份。本发明专利技术还提供了一种双组份陶瓷3D打印方法:构建三维模型，将陶瓷浆料通过送料系统输送至浆料喷头，同时采用另一套系统将添加剂输送至添加剂喷头，浆料喷头和添加剂喷头同时送料，进行分层打印；将坯体静置后，置于烘箱中于干燥；将干燥后的坯体进行烧结。本发明专利技术具有固化成形快速，陶瓷硬度和强度高的优势。

【技术实现步骤摘要】
一种双组份陶瓷3D打印材料及其3D打印方法
本专利技术涉及3D打印
，具体而言涉及一种双组份陶瓷3D打印材料及其3D打印方法。
技术介绍
在20世纪90年代美国麻省理工学院专利技术了一种三维打印技术，它是一种数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可黏合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造。特别是一些高价值应用（比如髋关节或牙齿，或一些飞机零部件）已经有使用这种技术打印而成的零部件。随着三维打印技术在陶瓷材料应用的研究深入，采用三维打印陶瓷器件成为现实。传统的陶瓷制作，利用陶土进行塑造成型、晾干、开模、倒坯、烧制等，所投入的时间长、资金成本大，且不易于修改。因此，3D打印出的陶瓷器件可适用于制造小批量的模型，构造复杂的器件，大大减少修改模型的时间和制造成本。现有技术中国专利CN104339437A公开一种用3D打印技术生产陶瓷铸型的方法将陶瓷粉和黏结剂分别装入3D打印头内将需要打印铸型的三维图输入3D打印机，然后按照图纸逐层打印铸型，最终形成所需的铸型，再将整个铸型放入加热炉内对陶瓷粉和黏结剂进行烧结，形成陶瓷铸型。然而，该现有技术在两层陶瓷粉之间铺设一层粉状的黏结剂，通过激光烧结使得新添陶瓷层与已成型的陶瓷层黏结。但该方案存在固化速度慢的缺点，在打印时陶瓷颗粒之间在固化之前容易受外力作用发生错位，一方面容易导致坯体发生形变，另一方面会导致铸件结构松散，采用该技术制得的铸件难以提高其硬度和强度。同时在打印完毕后残留的黏结剂有时会堵住打印头，从而影响到打印机的正常使用。因此目前需要一种固化成形快速，有助于提高陶瓷硬度和强度的陶瓷材料及其3D打印方法。
技术实现思路
为了解决上述问题提供固化成形快速，有助于提高陶瓷硬度和强度的陶瓷材料及其3D打印方法，本专利技术采用以下技术方案：一种双组份陶瓷3D打印材料，包括陶瓷浆料和添加剂，所述的陶瓷浆料包括以下重量份的组分：陶瓷微球75~80份，阴离子表面活性剂0.1~0.3份，辅助胶黏剂1~2份，柠檬酸6~8份；所述的添加剂包括以下重量份的组分：碳化硅粉末3~4份，对氨基苯磺酸5~7份，三乙胺5~6份。本专利技术采用了对氨基苯磺酸和阴离子表面活性剂共同作用的方案，二者共同作用，对氨基苯磺酸中的氨基和羧基和三乙胺在阴离子表面活性剂作用下互相连接或，形成大分子聚合物，从而起到快速固化的效果。作为优选，所述的陶瓷微球包括以下重量份的组分：木岱瓷土30~40份,高岭土10~15份，氧化铝16~23份，氧化锆10~18份，卡拉胶3~6份，聚乙烯醇7~15份。本专利技术采用该种配方制备陶瓷微球，所制备的陶瓷微球具有强度高的特点，通过了氧化锆的作用，加强了陶瓷的耐腐蚀能力，进一步加强了打印过程中陶瓷微球的形态完整。作为优选，所述的辅助胶黏剂采用水性有机硅树脂。本专利技术采用了水性有机硅树脂作为辅助胶黏剂，本专利技术采用了水性有机硅树脂，水性有机硅树脂具有固化快速，耐溶液性强的优势，在3D打印的过程中，借助对氨基苯磺酸和阴离子表面活性剂共同作用的方式形成大分子聚合物，起到固化的作用，但随着打印的进行，由于底部受到的压力增加，有可能在压力作用下发生坯体发生形变，结构松散的情况，而水性有机硅树脂在打印过程中逐渐发生固化，增强了在打印时整体结构的稳定性。作为优选，所述的金属粉体采用铝粉。本专利技术采用了铝粉作为原料，加入了铝粉可以让铝粉附着在陶瓷微球的表面上，加强了材料的耐磨能力。作为优选，所述的金属粉体粒径过4000~5000目筛。作为优选，所述的陶瓷微球为氮化钛陶瓷、氧化铝陶瓷、碳化硅陶瓷、碳化硼陶瓷、氧化硅陶瓷中的一种或几种，所述的陶瓷微球的粒径过80~100目筛。作为优选，所述的陶瓷微球为氮化钛陶瓷。在本专利技术的技术方案中采用了氮化钛陶瓷作为原料，可以提高打印产品的机械强度，有助于打印过程的顺利进行，同时也保障了产品的质量。作为优选，所述的阴离子表面活性剂采用十二烷基苯磺酸钠。本专利技术采用了十二烷基苯磺酸钠，十二烷基苯磺酸钠具有较多的支链，有利于大分子聚合物的产生，从而提高陶瓷浆料在固化时的固化效率，缩短固化时间，有助于陶瓷的快速成型，防止了在打印过程中，由于浆料固化速度慢，导致发生打印出的陶瓷出现坯体发生形变，结构松散的情况。一种双组份陶瓷3D打印方法，包括以下步骤：（1）构建目标零件的三维模型；（2）将陶瓷浆料通过送料系统输送至浆料喷头，同时采用另一套系统将添加剂输送至添加剂喷头，所述的浆料喷头和所述的添加剂喷头同时送料，进行分层打印；（3）将坯体静置10~60min后，置于烘箱中于40~80℃干燥10~60min；（4）将干燥后的坯体进行烧结，所述的烧结温度为1200~1400℃，烧结时间为30~36h。本专利技术使用浆料喷头和添加剂喷头同时送料的方案，避免了传统打印方法中将浆料和胶黏剂混合后打印所导致的浆料在输送管中发生固化从而引起管道堵塞的情况发生，另外浆料和添加剂同时输送进行分层打印可以提高黏结效率，防止了添加剂分散不均而导致的坯体发生形变，铸件结构松散的情况发生。本专利技术的有益效果在于：本专利技术具有固化成形快速，陶瓷硬度和强度高的优势。具体实施方式下面结合具体实施案例对本专利技术进行进一步解释：实施例1一种双组份陶瓷3D打印材料，包括陶瓷浆料和添加剂，所述的陶瓷浆料包括以下重量份的组分：陶瓷微球75份，阴离子表面活性剂0.1份，辅助胶黏剂1份，柠檬酸6~8份；所述的添加剂包括以下重量份的组分：碳化硅粉末3份，对氨基苯磺酸5份，三乙胺5份。其中，所述的陶瓷微球包括以下重量份的组分：木岱瓷土30份,高岭土10份，氧化铝16份，氧化锆10份，卡拉胶3份，聚乙烯醇7份。其中，所述的辅助胶黏剂采用水性有机硅树脂。其中，所述的金属粉体采用铝粉。其中，所述的金属粉体粒径过4000目筛。其中，所述的陶瓷微球为氮化钛陶瓷、氧化铝陶瓷、碳化硅陶瓷、碳化硼陶瓷、氧化硅陶瓷中的一种或几种，所述的陶瓷微球的粒径过80目筛。其中，所述的阴离子表面活性剂采用十二烷基苯磺酸钠。一种双组份陶瓷3D打印方法，包括以下步骤：（1）构建目标零件的三维模型；（2）将陶瓷浆料通过送料系统输送至浆料喷头，同时采用另一套系统将添加剂输送至添加剂喷头，所述的浆料喷头和所述的添加剂喷头同时送料，进行分层打印；（3）将坯体静置10~60min后，置于烘箱中于40℃干燥10min；（4）将干燥后的坯体进行烧结，所述的烧结温度为1200℃，烧结时间为30h。实施例2一种双组份陶瓷3D打印材料，包括陶瓷浆料和添加剂，所述的陶瓷浆料包括以下重量份的组分：陶瓷微球75份，阴离子表面活性剂0.13份，辅助胶黏剂1份，柠檬酸6份；所述的添加剂包括以下重量份的组分：碳化硅粉末3份，对氨基苯磺酸5份，三乙胺5份。其中，所述的陶瓷微球包括以下重量份的组分：木岱瓷土40份,高岭土15份，氧化铝23份，氧化锆10份，卡拉胶3~6份，聚乙烯醇15份。其中，所述的辅助胶黏剂采用水性有机硅树脂。其中，所述的金属粉体采用铝粉。其中，所述的金属粉体粒径过5000目筛。其中，所述的陶瓷微球为氮化钛陶瓷、氧化铝陶瓷、碳化硅陶瓷、碳化硼陶瓷、氧化硅陶瓷中的一种或几种，所述的陶瓷微球的粒径过100目筛。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双组份陶瓷3D打印材料，其特征在于，包括陶瓷浆料和添加剂， 所述的陶瓷浆料包括以下重量份的组分：陶瓷微球75~80份，阴离子表面活性剂0.1~0.3份，辅助胶黏剂1~2份，柠檬酸6~8份；所述的添加剂包括以下重量份的组分：碳化硅粉末3~4份，对氨基苯磺酸5~7份，三乙胺5~6份。

【技术特征摘要】
1.一种双组份陶瓷3D打印材料，其特征在于，包括陶瓷浆料和添加剂，所述的陶瓷浆料包括以下重量份的组分：陶瓷微球75~80份，阴离子表面活性剂0.1~0.3份，辅助胶黏剂1~2份，柠檬酸6~8份；所述的添加剂包括以下重量份的组分：碳化硅粉末3~4份，对氨基苯磺酸5~7份，三乙胺5~6份。2.根据权利要求1所述的一种双组份陶瓷3D打印材料，其特征在于，所述的陶瓷微球包括以下重量份的组分：木岱瓷土30~40份,高岭土10~15份，氧化铝16~23份，氧化锆10~18份，卡拉胶3~6份，聚乙烯醇7~15份。3.根据权利要求1所述的一种双组份陶瓷3D打印材料，其特征在于：所述的辅助胶黏剂采用水性有机硅树脂。4.根据权利要求1所述的一种双组份陶瓷3D打印材料，其特征在于：所述的金属粉体采用铝粉。5.根据权利要求1所述的一种双组份陶瓷3D打印材料，其特征在于：所述的金属粉体粒径过4000~5000目筛。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈洁，吴艳芳，张鹤，邱振江，徐晓辉，王武，梅景丰，李启岳，柯振宇，金莹，胡旭华，兰俊杰，
申请(专利权)人：龙泉市金宏瓷业有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33