一种三维增材成型材料的制造方法和成型方法技术

本发明专利技术提供了一种类陶瓷材料的配方、制造方法和成型工艺，将酚醛树脂的热固化效应引入3D陶瓷打印领域中，使成型的难度和烧结的要求大幅度的下降。

A Manufacturing Method and Forming Method of Three-Dimensional Additive Molding Material

The invention provides a formulation, manufacturing method and forming process of a kind of ceramic material. The thermal curing effect of phenolic resin is introduced into the field of 3D ceramic printing, which greatly reduces the forming difficulty and sintering requirement.

【技术实现步骤摘要】
一种三维增材成型材料的制造方法和成型方法
本专利技术涉及了一种増材成型材料的配方、制造方法以及成型工艺。具体是一种类陶瓷材料的配方、制造方法和成型工艺。
技术介绍
近年来随着科学的进步，“增材成型技术”得到了快速蓬勃的发展,其中陶瓷材料也不列外。但是陶瓷材料在成型后的固化十分困难需要专业设备进行烧结，这个缺点限制了増材成型艺术品制造领域的发展。
技术实现思路
本专利技术提供了一种类陶瓷材料的配方、制造方法和成型工艺，将酚醛树脂的热固化效应引入3D陶瓷打印领域中，使成型的难度和烧结的要求大幅度的下降。本专利技术中涉及的材料由四个成分组成，其中包括陶瓷粉、树脂、溶剂、添加剂，这种材料制备好以后为膏状或者是泥状，可以短时间储藏。所述的陶瓷粉可以是氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷。所述的树脂是一种热固性树脂具体为水溶性或醇溶性酚醛树脂。所述的溶剂可以是水也可以是甲醇、乙醇或丙酮等有机溶剂。在使用水溶性酚醛树脂的情况下使用水作为溶剂，在使用普通酚醛树脂的情况下可以使用甲醇、乙醇、丙酮、四氯化碳、四氢呋喃等有机溶剂作为溶解剂。其中添加剂为乌洛托品和染料，乌洛托品为固化剂。在使用已经含有乌洛托品的酚醛树脂的情况下可以不添加。染料在没有要求的情况下可以不添加。本专利技术涉及的材料制造方法为，方法1：先将树脂、添加剂按一定的配比混合起来（具体的混合比例按不同的成型温度进行酌量增减酚醛树脂3-30%，乌洛托品0.1-2.5%其余为陶瓷粉末），再掺入溶剂进行溶解。制备成酚醛树脂溶液。将溶液倒入陶瓷粉中在密闭的容器内进行搅拌混合形成陶瓷泥。溶液与陶瓷粉的混合比例按现场要求进行配比。以上掺混步骤要求在常温下进行。方法2：将含有添加剂的树脂粉末与陶瓷粉末混合在一起，搅拌均匀储藏待用。在使用时添加一定量的溶剂，调制成粘度合适的陶瓷泥。本专利技术的材料成型步骤：初成型：使用点胶枪、气动点胶阀、螺杆点胶阀、或者是专业的3D陶瓷打印挤出机在数控运动系统的带动下进行増材成型。干燥：成型室内安装吹风和加热装置，使陶瓷泥中的溶剂快速蒸发完成初固化。在使用挥发性特别强的溶剂时可以不使用加热。初固化：在初固化完成后将成型物加热至150度到250度完成初固化。加热时间根据壁厚或者是成型物的大小决定。一般的情况下完成初固化就可以使用。碳化：在干燥后或者初固化后将成型物放入烧结炉中在无氧环境下进行高温烧结，烧结温度在700度以上，使酚醛树脂开始发生分解、碳化反应，最终形成C—C网络结构，而成为永久性结合相，并具有极高的结合强度。有益效果本专利技术在描述了一种适用于増材成型的类陶瓷材料的成分、制备方法和成型步骤，这种材料可以适用于増材成型制造领域，将成型固化的温度降低到一个相对较低的温度，使制造工艺简化，在其他要求情况下可以进行碳化烧结使成型物用于环境温度相对较高的特殊工作情况下。附图说明图1为本专利技术的材料制造方法1的流程。图2为本专利技术的材料制造方法2的流程。图3为本专利技术3D打印陶瓷的机器流程示意图。图4为本专利技术陶瓷泥挤出成型过程的示意图。图5为本专利技术干燥过程的示意图。图中：1陶瓷3D打印机、2陶瓷挤出头、3热风干燥装置、4成型台、5陶瓷成型物。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本专利技术。本专利技术涉及的材料制造方法为，如图1所示方法1：先将树脂、添加剂按一定的配比混合起来（具体的混合比例按不同的成型温度进行酌量增减树脂3-30%，乌洛托品0-2.5%），再掺入溶剂进行溶解。制备成酚醛树脂溶液。将溶液倒入陶瓷粉中在密闭的容器内进行搅拌混合形成陶瓷泥。溶液与陶瓷粉的混合比例按现场要求进行配比。以上掺混步骤要求在常温下进行。如图2所示方法2：将含有添加剂的树脂粉末与陶瓷粉末混合在一起,或者将陶瓷粉、添加剂、树脂的粉末混合在一起，搅拌均匀储藏待用，在使用时添加一定量的溶剂，调制成粘度合适的陶瓷泥。如图所示本专利技术的材料成型步骤：如图3图4所示初成型：1陶瓷3D打印机带动2陶瓷挤出头在程序的控制下按程序的编程的刀路进行运动并在4成型台的表面挤出陶瓷泥，并且一层一层进行累积从而形成陶瓷成型物。如图5所示干燥：1陶瓷3D打印机内安装的3热风干燥装置，在5陶瓷成型物成型到一定程度时开启使陶瓷泥中的溶剂快速蒸发完成初固化。在使用挥发性特别强的溶剂可以不使用加热只使用吹风。初固化：在初固化完成后将5陶瓷成型物加热至150度到250度完成初固化。加热时间根据壁厚或者是成型物的大小决定。一般的情况下完成初固化就可以使用。碳化：在干燥后或者初固化后将5陶瓷成型物放入烧结炉中在无氧环境下进行高温烧结，烧结温度在650度以上，使酚醛树脂开始发生分解、碳化反应，最终形成C—C网络结构，而成为永久性结合相，并具有极高的结合强度。以上显示和描述了本专利技术的基本原理和主要特征及本专利技术的优点。本行业的技术人员应该了解，本专利技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本专利技术的原理，在不脱离本专利技术精神和范围的前提下，本专利技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本专利技术范围内。本专利技术要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维增材成型材料的制造方法和成型方法其特征在于将酚醛树脂的热固化效应和低氧环境碳化现象引入3D陶瓷打印领域中，使得成型得难度和烧结的要求大幅度的下降。

【技术特征摘要】
1.一种三维增材成型材料的制造方法和成型方法其特征在于将酚醛树脂的热固化效应和低氧环境碳化现象引入3D陶瓷打印领域中，使得成型得难度和烧结的要求大幅度的下降。2.一种三维增材成型材料的制造方法和成型方法包括了一种増材成型材料的配方、制造方法、和成型工艺；其中材料配方包括了四个组分，分别是陶瓷粉30%-40%、热固树脂1.5%-20%、溶剂30-40%、添加剂0.1%-2.5；其中制造方法分为两种；方法一：先将树脂、添加剂按一定的配比混合起来用溶剂溶解，然后将得到的溶液和陶瓷粉混合搅拌成陶瓷泥；方法二：将树脂粉末、添加剂、陶瓷粉均匀搅拌制成混合的粉末然后再要是使用时将已经好的混合粉末和溶剂均匀混合搅拌成陶瓷泥；其中成型工艺分为四个步骤包括初成型、干燥、初固化、碳化；初成型：使用气动点胶阀、螺杆点胶阀、或者是专业的3D陶瓷打印挤出机在数控运动系统的带动下进行増材成型；干燥：成型室内安装吹风和加热装置，使陶瓷泥中的溶剂快速蒸发完成初固化，在使用挥发性特别强的溶剂时可以不使用加热；初固化：在初固化完成后将成型物加热至150度到250度完成初固化，加热时间根据壁厚或者是成型物的大小决定，一般的情况下完成初固化就可以使用；碳化：在干燥后或者初固化后将成型物放入...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵晴堂，
申请(专利权)人：赵晴堂，
类型：发明
国别省市：新疆,65