陶瓷物体及其制造方法技术

本发明专利技术的某些实施例涉及用于制造来源于3D打印陶瓷结构的陶瓷物体的方法。所述方法包括：使3D打印陶瓷结构碳化。这样的使3D打印陶瓷结构碳化可以包括：通过以下方式将碳结合的网络引入到3D打印陶瓷结构中：用碳前体浸渍和/或涂覆3D打印陶瓷结构，或使用包含碳前体的陶瓷打印介质打印3D打印陶瓷结构。将所得包含碳前体的3D打印陶瓷结构热解以在3D打印陶瓷结构之内/周围形成碳结合的网络。

Ceramic objects and their manufacturing methods

Certain embodiments of the present invention relate to methods for manufacturing ceramic objects derived from 3D printing ceramic structures. The method includes: carbonizing the 3D printing ceramic structure. Such carbonization of 3D printing ceramic structures may include introducing a carbon-bonded network into the 3D printing ceramic structure by impregnating and/or coating the 3D printing ceramic structure with carbon precursors or printing the 3D printing ceramic structure with a ceramic printing medium containing carbon precursors. Pyrolysis of all three-dimensional printed ceramic structures containing carbon precursors is carried out to form a carbon-bonded network within/around the three-dimensional printed ceramic structures.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】陶瓷物体及其制造方法
本公开的实施例涉及陶瓷物体以及用于制备陶瓷物体的方法。一些实施例涉及用于制造来源于3D打印陶瓷结构的陶瓷物体的方法，但是不影响前述内容。某些具体实施例涉及制造包括陶瓷过滤器的用于金属过滤的铸造过滤器的方法，以及根据这样的方法制造的用于金属过滤的陶瓷铸造过滤器。
技术介绍
3D打印，也称为增材制造，是众所周知的用于制造物体的技术。3D打印技术包括多种不同的技术和过程，其使用不同的打印材料，以用于合成三维物体。典型地，在3D打印中，在计算机控制下形成连续的材料层，例如基于虚拟3D模型或CAD设计，这可以实现创造具有几乎任何形状或几何结构的物体。典型地，为了通过3D打印形成陶瓷物体，初始陶瓷结构/模型是通过3D陶瓷打印机打印的3D。然后，3D打印陶瓷结构需要被烧制以将3D打印陶瓷结构烧结(例如，熔融/玻璃化/凝固)，由此形成所得陶瓷物体。然而，常规的3D打印陶瓷结构可能需要高的烧制温度(例如，1700℃的量级)以形成所得陶瓷物体。由于这样的高烧制温度，3D打印陶瓷结构在烧制过程期间收缩，并且可能经历不对称形变或甚至破裂。因此，所得陶瓷物体，即来源于烧制的3D打印结构的陶瓷物体，可能具有差的网形和低的相对于预烧制的3D打印结构的初始形状/尺寸的保真度(fidelity)。此外，这样的高烧制温度可能由于所需的高等级设备(即高温窑)以及还由于所需的能耗而增加制造成本。此外，高烧制温度可能由于达到所需高温而需要的时间以及之后的冷却时间而增加制造生产时间。本说明书中对任何在先公布的文件或任何
技术介绍
的列举或讨论不应必须认为承认所述文件或
技术介绍
是现有技术的一部分或是公知常识。本公开的一个或多个方面/实施例可以或可以不解决
技术介绍
问题中的一个或多个。概述根据本公开的至少一些实施例，提供了一种用于制造来源于3D打印陶瓷结构的陶瓷物体的方法，所述方法包括：使所述3D打印陶瓷结构碳化。根据本公开的至少一些实施例，提供了一种用于形成3D陶瓷结构的方法，所述方法包括：创建包含碳前体的3D打印陶瓷结构。所述方法可以用于制造陶瓷过滤器，如用于金属过滤的陶瓷铸造过滤器，其来源于通过3D陶瓷打印机打印的陶瓷过滤器结构。根据本公开的至少一些实施例，提供了：根据上述方法的任一种制造的装置、陶瓷物体和/或陶瓷铸造过滤器。根据本公开的至少一些实施例，提供了如在所附权利要求中所述的实施例。附图简述为了更好地理解对理解本专利技术的详细描述和特定实施方案有用的本公开的多个实施例，现在将仅通过举例说明的方式介绍附图，其中：图1示意性地示出了一种方法；图2示意性地示出了一种用于制造陶瓷物体的方法的概述；以及图3示意性地示出了另一种用于制造陶瓷物体的方法的概述。这些附图示意性地示出了一种用于制造来源于3D打印陶瓷结构202的陶瓷物体205的方法100。该方法包括：使3D打印陶瓷结构202碳化101。术语“使......碳化”，即如在使3D打印陶瓷结构碳化中的该术语，可以用来表示碳结合(carbonbonding)的网络被引入和形成到3D打印陶瓷结构中。这样的碳化过程可以包括用碳前体(即有机材料/含碳化合物)浸渍或涂覆3D打印陶瓷结构并且使打印陶瓷结构热解(即，在不存在空气/氧情况下烧制3D打印陶瓷结构，以使得将在3D打印陶瓷结构之内/周围的有机材料碳化，从而在所得陶瓷物体之内/周围形成碳键(carbonbonds)的网络)。使3D打印陶瓷结构碳化的行为涉及将碳结合的网络引入和形成到3D打印陶瓷结构中以向3D打印陶瓷结构提供碳网络结合，其结合并且束缚陶瓷物体的陶瓷颗粒/材料。这样的碳化可以通过以下方式实现：用碳前体材料浸渍和/或涂覆3D打印陶瓷结构，然后使经浸渍/经涂覆的物体热解，从而在3D打印陶瓷结构的内部/外部形成碳网络结合。备选地或另外地，这样的碳化可以通过3D打印机用来形成/打印3D陶瓷结构的陶瓷打印介质的预处理/改性来实现，即，将碳前体加入陶瓷打印介质中来实现。例如，可以在打印之前将碳前体与陶瓷打印介质混合，以使得3D打印结构已经嵌有碳前体材料。一些实施例可以提供以下优点：需要较低的烧制温度。例如，在某些具体实施例中，3D打印结构可以在900℃热解，但是在热解后的所得陶瓷结构可能能够经受2700℃的温度。使用较低温度的能力可以有利地减少3D打印陶瓷结构经历的收缩的量，从而减少形变/破裂的量，并且得到与初始3D打印陶瓷结构相比所得陶瓷物体的保真度较高的改善的网络形状。此外，降低的温度需求和由此产生的减少的收缩量还降低了所得陶瓷物体破裂的风险。降低的温度需求还可以减少用于制造陶瓷物体的成本和时间尺度，因为可以不需要高温窑和/或可以减少加热/冷却时间。另外，使3D打印陶瓷结构碳化以在其中引入碳结合的网络，这可以提高所得陶瓷物体的结构强度和完整性以及刚度。某些实施例在制造陶瓷过滤器(如用于过滤熔融金属的陶瓷铸造过滤器)中是特别有利的，其中需要具有高耐火性以及高结构强度/完整性的陶瓷物体。图1示意性地示出了一种用于制造来源于初始3D打印陶瓷结构/模型的所得陶瓷物体的方法100。该方法可以用于预处理和/或后加工3D打印陶瓷结构。例如，该方法可以用于在已经通过3D陶瓷打印机打印初始陶瓷结构/模型之后并且在烧制初始陶瓷结构/模型之前处理初始陶瓷结构/模型。备选地或另外地，该方法可以用于在已经通过3D陶瓷打印机打印陶瓷打印介质以形成3D打印陶瓷结构/模型之前预处理陶瓷打印介质。可以使用适用于形成/合成陶瓷结构/前体模型的任何3D打印/增材制造过程，尤其例如：平板印刷陶瓷3D打印或基于以下各项的3D打印：挤出沉积、粉末床、陶瓷喷墨打印或熔融沉积造型。方框101示意性地表示使3D打印陶瓷结构碳化的过程。这样的碳化过程涉及将碳结合的网络引入3D打印陶瓷结构中。如方框101a和101c中示意性表示的，这样的碳化过程可以对应于用碳前体浸渍3D打印陶瓷结构101a，然后使经浸渍的3D打印陶瓷结构热解101c，即，在不存在氧的情况下烧制经浸渍的3D打印陶瓷结构。应理解，可以通过任何其他适当的浸渍技术用碳前体浸渍3D打印陶瓷结构，尤其例如用碳前体浸泡、喷射或浸浴3D打印结构，以使得碳前体渗透到3D打印结构的多个孔、内部路径和内部中。备选地或另外地，浸渍可以通过预处理过程实现，即，通过将碳前体加入/混合到陶瓷打印介质中，以使得陶瓷打印介质(用于陶瓷打印机的陶瓷“墨”)包含碳前体，使得由这样的改性陶瓷打印介质形成/打印的3D打印陶瓷结构已经浸渍有碳前体。在这样的方式中，碳化过程可以包括：向3D陶瓷打印机提供陶瓷打印介质，其中陶瓷打印介质包含碳前体；通过使用3D陶瓷打印机和包含碳前体的陶瓷打印介质打印3D陶瓷结构来形成3D打印结构；和使3D打印陶瓷结构热解。备选地，或除了浸渍过程之外，碳化过程可以包括用碳前体涂覆3D打印陶瓷结构101b，然后使经涂覆的3D打印陶瓷结构热解101d，即，在不存在氧的情况下烧制经涂覆的3D打印陶瓷结构。应理解，可以通过任何其他适当的涂覆技术用碳前体涂覆3D打印陶瓷结构，尤其例如用碳前体滴涂、喷涂、涂抹3D打印结构，以使得碳前体外部地涂覆和设置有外边界层。如本文中所使用的，“前体”可以用来指由其形成另一种物质的物质，如碳前体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造用于金属过滤的陶瓷铸造过滤器的方法，所述用于金属过滤的陶瓷铸造过滤器来源于3D打印陶瓷多孔结构，所述方法包括：使所述3D打印陶瓷多孔结构碳化和热解。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.14 GB 1612233.51.一种制造用于金属过滤的陶瓷铸造过滤器的方法，所述用于金属过滤的陶瓷铸造过滤器来源于3D打印陶瓷多孔结构，所述方法包括：使所述3D打印陶瓷多孔结构碳化和热解。2.权利要求1所述的方法，其中使所述3D打印陶瓷多孔结构碳化包括：将碳结合的网络引入到所述3D打印陶瓷多孔结构中。3.前述权利要求中任一项或多项所述的方法，其中使所述3D打印陶瓷多孔结构碳化包括：向3D陶瓷打印机提供陶瓷打印介质，其中所述陶瓷打印介质包含碳前体；通过使用所述3D陶瓷打印机和包含碳前体的所述陶瓷打印介质打印3D陶瓷结构来形成所述3D打印陶瓷多孔结构；和使所述3D打印陶瓷多孔结构热解。4.前述权利要求中任一项或多项所述的方法，其中使所述3D打印陶瓷多孔结构碳化包括：用碳前体浸渍所述3D打印陶瓷多孔结构；和使经浸渍的3D打印陶瓷多孔结构热解。5.前述权利要求中任一项或多项所述的方法，其中使所述3D打印陶瓷多孔结构碳化包括：用碳前体涂覆所述3D打印陶瓷多孔结构；和使经涂覆的3D打印陶瓷多孔结构热解。6.前述权利要求中任一项或多项所述的方法，其中使所述3D打印陶瓷多孔结构碳化包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯茜·朱玛，迈克尔·莱尼，
申请(专利权)人：福塞科国际有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB