一种基于3D打印制备陶瓷釉薄层的方法技术

本发明专利技术涉及陶瓷技术领域，公开了一种基于3D打印制备陶瓷釉薄层的方法。该陶瓷釉薄层的制备方法为先使用三维扫描仪对成型的陶瓷胚体外部轮廓形状进行扫描得到三维点云数据，将三维点云数据输入电脑，得到陶瓷胚体模型，然后在陶瓷胚体模型的外表面构建陶瓷釉3D薄层模型，再陶瓷釉3D薄层模型数据输入3D打印机配套设备中，设置打印程序，然后将陶瓷釉浆料加入3D打印机中，3D打印机喷头在陶瓷胚体表面喷射陶瓷釉墨水，在陶瓷釉表面堆积形成陶瓷釉薄层，最后经过烘烤和烧结得到陶瓷釉薄层。本发明专利技术采用3D打印陶瓷釉使陶瓷釉薄层厚度均匀，得到陶瓷釉色质较佳。

A method for preparing ceramic glaze thin layer based on 3D printing

The invention relates to the field of ceramic technology, and discloses a method for preparing ceramic glaze lamina based on 3D printing. The preparation method of the thin layer of the ceramic glaze is to scan the shape of the outer contour of the formed ceramic embryo by a three-dimensional scanner to get the three-dimensional point cloud data. The 3D point cloud data is input to the computer to obtain the ceramic embryo body model. Then, the ceramic glaze 3D thin layer model is constructed on the outer surface of the ceramic embryo body model, and then the ceramic glaze 3D thin layer mould is constructed. In the type data input 3D printer matching equipment, the printing program is set up, and then the ceramic glaze paste is added to the 3D printer. The 3D printer nozzle sprayed ceramic glaze ink on the surface of the ceramic body and accumulated to form the thin layer of ceramic glaze on the surface of the ceramic glaze, and the thin layer of ceramic glaze was obtained by baking and sintering. The present invention adopts 3D to print ceramic glaze, so that the thickness of ceramic glaze thin layer is uniform, and the quality of ceramic glaze is better.

【技术实现步骤摘要】
一种基于3D打印制备陶瓷釉薄层的方法
本专利技术涉及陶瓷
，尤其是涉及一种基于3D打印制备陶瓷釉薄层的方法。
技术介绍
陶瓷釉面质量的好坏直接影响上釉产品的性能和质量，而釉面质量的好坏除与釉料配方、釉浆制备工艺及燃烧条件有关外还与施釉工艺有关。随着陶瓷的不断发展，施釉工艺也向高质量，低能耗，更适合现代化生产的方向发展。在陶瓷胚体施釉过程中，釉料覆盖陶瓷胚体表面，形成陶瓷釉薄层，陶瓷釉薄层的厚度对陶瓷的性能有较大影响，厚度大的陶瓷釉薄层其表面的光洁度和莹润度较高，釉面的光亮度较低，边角线条模糊。综合海内外施釉工艺，现有施釉方法主要有：抹釉、涂釉、刷釉、浇釉、浸釉、静电真空管道施釉、吹釉和喷釉。这些施釉工艺虽然能够在陶瓷胚体表面覆盖陶瓷釉薄层，但是陶瓷釉薄层的厚度较难控制，施釉后，陶瓷胚体表面有的地方覆盖的陶瓷釉较厚，有的地方覆盖的陶瓷釉较薄，这样会导致陶瓷釉薄层的厚度不均一，使陶瓷的釉面光亮度、光洁度和润莹度不同，影响陶瓷产品的质量。另外不同种类的陶瓷其需要的光亮度、光洁度和润莹度不同，也就是不同种类的陶瓷其陶瓷釉薄层厚度不同，现有技术方法在上釉过程中对陶瓷釉薄层的厚度不能精确控制，导致釉面光亮度、光洁度和润莹度难以控制，需要进行烧制大量的陶瓷来挑选性能合格的陶瓷制品，浪费大量的人力和原料。
技术实现思路
本专利技术是为了克服现有技术陶瓷釉薄层厚度不能控制的问题，提供一种能够精准控制陶瓷釉薄层厚度且厚度均匀的陶瓷釉薄层的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于3D打印制备陶瓷釉薄层的方法，包括以下步骤：(1)建模：使用三维扫描仪对成型的陶瓷胚体外部轮廓形状进行扫描得到三维点云数据，将三维点云数据输入电脑，得到陶瓷胚体模型，然后在陶瓷胚体模型的外表面构建陶瓷釉3D薄层模型，再将陶瓷釉3D薄层模型分解成一系列厚度为200～300μm的二维模型；(2)上釉：将步骤(1)中陶瓷釉3D薄层模型数据输入3D打印机配套设备中，设置打印程序，然后将陶瓷釉浆料加入3D打印机中，3D打印机喷头在陶瓷胚体表面喷射陶瓷釉墨水，在陶瓷釉表面堆积形成陶瓷釉薄层；(3)烧结：将上釉后的陶瓷放入窑炉中并在低温条件下烘烤，然后对烘烤后的上釉陶瓷胚体进行高温烧结，最后冷却至室温。陶瓷釉薄层的厚度影响陶瓷釉面的光亮度、光洁度和润莹度，只有合适厚度的陶瓷釉薄层才能制备出高质量色质的陶瓷釉薄层。传统方法制备陶瓷釉薄层方法是将陶瓷胚体外表面人工覆盖一层陶瓷釉，但是陶瓷釉薄层的厚度不能确定，只能通过调节陶瓷釉料的粘度大小来粗略制备不同厚度的陶瓷釉薄层，然后从大量的陶瓷成品中挑选出成色好的陶瓷制品，浪费原料和人工劳动力。本专利技术先通过三维扫描仪将陶瓷胚体外部轮廓数据输入电脑，电脑中显示陶瓷胚体模型，然后由电脑在陶瓷胚体模型上自动添加一定厚度的陶瓷釉薄层模型，陶瓷釉薄层模型厚度的大小可以人工输入调节，然后将陶瓷模型数据输入3D打印机中，3D打印机喷头受电脑程序控制在陶瓷胚体实物上喷射堆积一定厚度的陶瓷釉薄层，陶瓷釉薄层的厚度是经过电脑提前预设，打印出的实体陶瓷釉薄层与电脑预设的陶瓷釉薄层厚度大小相同，这样就可以根据不同种类的陶瓷打印不同厚度的陶瓷釉薄层，从而获得色质较高的陶瓷，本专利技术不需要制备大量的陶瓷制品来进行质量挑选，节省大量的原料，不需要人工施釉，节省人力；另外本专利技术采用3D打印陶瓷釉薄层能够保证陶瓷釉薄层厚度大小一致，大大提高陶瓷表面色泽的均匀性。作为优选，所述步骤(3)中上釉陶瓷胚体烘烤温度为60～70℃，烘烤时间为1～2h。作为优选，所述步骤(3)中，烘烤过后的陶瓷胚体进行烧结的过程为：先以90～120℃/h的升温速度从窑炉烘烤温度升至850～900℃并保温3～5h，然后以40～50℃/h的升温速度升至1100～1250℃并保温6～10h。作为优选，所述步骤(2)中陶瓷釉浆料由以下重量份数配比的原料制成：霞石正长岩30～40份、钾长石25～30份、高岭土15～20份、磷酸钙2～3份、碳酸钡1～3份、碳化硅2～5份、复合粘结剂4～8份、三氧化二锑1～3份、白云石微米颗粒2～5份、纳米二氧化硅颗粒3～6份。本专利技术以霞石正长岩、钾长石和高岭土作为陶瓷釉配料的基础成分，磷酸钙用于提高组分在釉料中分散性，碳酸钡用于增加陶瓷釉表面的光泽性，复合粘结剂用于将物料粘结，增加陶瓷釉的强度，三氧化二锑用于增加陶瓷釉料的耐热性，防止陶瓷釉薄层在烧结过程中出现大面积开裂现象。作为优选，所述白云石微米颗粒大小为20～30μm，所述纳米二氧化硅颗粒大小为100～250nm。本专利技术将白云石微米颗粒与二氧化硅纳米颗粒混入陶瓷釉料中，一部分白云石微米颗粒和二氧化硅纳米颗粒混在釉料薄层的内部，白云石微米颗粒可以提高陶瓷釉薄层的热稳定性，二氧化硅纳米颗粒可以提高陶瓷釉薄层的强度和致密性，防止空气中水分进入陶瓷胚体内部；另外，一部分微米颗粒和纳米颗粒分散在陶瓷釉薄层的表面，微米颗粒和纳米颗粒在陶瓷釉薄层表面形成微米颗粒和纳米颗粒相间的结构，大大提升陶瓷釉薄层表面的粗糙度，使陶瓷釉薄层具有超疏水性能，当陶瓷沾上灰尘或污垢时，使陶瓷变得容易清洗。作为优选，所述白云石微米颗粒经过预处理，预处理方法为：将2～3g氢氧化钙加入反应釜中，然后加入50～60mL去离子水，加热至50～60℃，搅拌均匀后加入4～8g白云石微米颗粒，再加入0.1～0.2g焦磷酸钠，然后匀速通入二氧化碳，反应1～2h，二氧化碳通入速率控制在3～5m3/h，最后放入真空干燥箱中，在70～80℃的条件下干燥3～7h，得到预处理的白云石微米颗粒。本专利技术为了进一步提高陶瓷釉薄层表面的疏水性能，利用氢氧化钙与二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀，在白云石微米颗粒表面包覆一层纳米碳酸钙颗粒，这种微米颗粒表面分散纳米颗粒的结构构成类似荷叶微观表面的仿生超疏水结构，大大提高陶瓷釉薄层表面的粗糙度，进一步增加陶瓷釉薄层的疏水性能；另外碳酸钙纳米颗粒有利于提高陶瓷釉料的固化速度，防止陶瓷釉墨水在喷射到陶瓷胚体表面后因重力作用造成的陶瓷釉浆滴位移，造成陶瓷釉薄层表面形成凹陷和凸起，影响陶瓷质量。作为优选，所述复合粘结剂由以下重量份数配比的原料制成：缩水甘油酯类环氧树脂30～35份、蒙脱石50～60份、六偏磷酸钠2～5份、乙烯基三甲氧基硅烷1～3份、改性二乙烯三胺5～10份和碳化硅3～5份。本专利技术中复合粘结剂以缩水甘油酯类环氧树脂为粘结物质，蒙脱石为复合粘结剂的填料，六偏磷酸钠增加组分间的分散性，乙烯基三甲氧基硅烷提高组分的相容性和亲和力，改性二乙烯三胺为提升复合粘结剂的固化速度，碳化硅提高粘结剂的热稳定性。作为优选，所述改性乙烯基三胺制备方法为：将20～25mL二乙烯三胺和80～100mL丙酮加入四口烧瓶中，然后加入15～20ml烯丙基苯基硫醚，水浴加热至50～60℃，再加入0.1～0.15g偶氮二异丁腈，反应4～5h，得到改性的二乙烯三胺。由于陶瓷后期要经过高温烧结，复合粘结剂必须具有一定的耐热性能，否则会造成陶瓷釉薄层表面的开裂，本专利技术对固化剂进行接枝改性，在二乙烯三胺固化剂分子上接枝含有苯环骨架，提高其耐热性；在一定温度下缩水甘油酯类环氧树脂与改性二乙烯三胺中的伯胺反应生成仲胺，仲胺继续与缩水甘油酯类环氧树脂反应形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于3D打印制备陶瓷釉薄层的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）建模：使用三维扫描仪对成型的陶瓷胚体外部轮廓形状进行扫描得到三维点云数据，将三维点云数据输入电脑，得到陶瓷胚体模型，然后在陶瓷胚体模型的外表面构建陶瓷釉3D薄层模型，再将陶瓷釉3D薄层模型分解成一系列厚度为200~300μm的二维模型；（2）上釉：将步骤（1）中陶瓷釉3D薄层模型数据输入3D打印机配套设备中，设置打印程序，然后将陶瓷釉浆料加入3D打印机中，3D打印机喷头在陶瓷胚体表面喷射陶瓷釉墨水，在陶瓷釉表面堆积形成陶瓷釉薄层；（3）烧结：将上釉后的陶瓷放入窑炉中并在低温条件下烘烤，然后对烘烤后的上釉陶瓷胚体进行高温烧结，最后冷却至室温。

【技术特征摘要】
1.一种基于3D打印制备陶瓷釉薄层的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）建模：使用三维扫描仪对成型的陶瓷胚体外部轮廓形状进行扫描得到三维点云数据，将三维点云数据输入电脑，得到陶瓷胚体模型，然后在陶瓷胚体模型的外表面构建陶瓷釉3D薄层模型，再将陶瓷釉3D薄层模型分解成一系列厚度为200~300μm的二维模型；（2）上釉：将步骤（1）中陶瓷釉3D薄层模型数据输入3D打印机配套设备中，设置打印程序，然后将陶瓷釉浆料加入3D打印机中，3D打印机喷头在陶瓷胚体表面喷射陶瓷釉墨水，在陶瓷釉表面堆积形成陶瓷釉薄层；（3）烧结：将上釉后的陶瓷放入窑炉中并在低温条件下烘烤，然后对烘烤后的上釉陶瓷胚体进行高温烧结，最后冷却至室温。2.根据权利要求1所述的一种基于3D打印制备陶瓷釉薄层的方法，其特征在于，所述步骤（3）中上釉陶瓷胚体烘烤温度为60~70℃，烘烤时间为1~2h。3.根据权利要求1所述的一种基于3D打印制备陶瓷釉薄层的方法，其特征在于，所述步骤（3）中，烘烤过后的陶瓷胚体进行烧结的过程为：先以90~120℃/h的升温速度从窑炉烘烤温度升至850~900℃并保温3~5h，然后以40~50℃/h的升温速度升至1100~1250℃并保温6~10h。4.根据权利要求1~3任一权利要求所述的一种基于3D打印制备陶瓷釉薄层的方法，其特征在于，所述步骤（2）中陶瓷釉浆料由以下重量份数配比的原料制成：霞石正长岩30~40份、钾长石25~30份、高岭土15~20份、磷酸钙2~3份、碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：段艳玲，
类型：发明
国别省市：河南,41