通过玻璃料的增材制造得到的致密玻璃陶瓷制品制造技术

提供了通过玻璃料的增材制造得到的致密玻璃陶瓷制品。一种形成用于增材制造的玻璃料的方法包括：提供具有至少一种硅(Si)化合物、至少一种钙(Ca)化合物和至少一种锆(Zr)化合物的混合物；在至少1400℃的温度下熔化所述混合物；将所述混合物冷却到室温以获得玻璃料，所述玻璃料包含：至少50重量％SiO2、至少30重量％CaO和至少10重量％ZrO2。。。

【技术实现步骤摘要】
通过玻璃料的增材制造得到的致密玻璃陶瓷制品


[0001]本说明书涉及增材制造过程以及由增材制造过程制成的制品。更具体地，本说明书涉及由玻璃颗粒增材制造玻璃陶瓷物体。最具体地，本说明书涉及以增材制造过程制造致密、低孔隙率的玻璃陶瓷物体。

技术介绍

[0002]增材制造使用实体自由形式制造(SFF)技术，根据物体的计算机辅助设计(CAD)模型构建或打印物理三维(3D)物体。增材制造之所以具有吸引力是因为其可在无复杂工具的情况下，以最少的生产准备时间生产具有复杂几何结构的物体。增材制造对固体、液体和粉末起始材料有效。因此，理论上，如果物体可以由可以固体、液体或粉末形式来提供的材料形成，则该物体可通过增材制造来生产。
[0003]3D玻璃陶瓷物体目前通过诸如模制和压制之类的过程来制造。这些过程需要专门的工具，例如，模具，这可导致难以快速生产物体。物体的几何结构越复杂，通过传统方法(例如模制和压制)生产该物体所花的时间越长并且越昂贵。因此，增材制造是以短的时间生产复杂的玻璃陶瓷物体的有吸引力的选择。
[0004]立体光刻法(SLA)、选择性激光熔化或烧结(SLM/SLS)和三维打印(3DP
TM
)是用于构建3D玻璃陶瓷物体的SFF技术的实例。然而，使用这些技术的增材制造过程目前能够提供的是高孔隙率的玻璃陶瓷物体。当前需要能够生产致密、低孔隙率的玻璃陶瓷物体的增材制造过程。

技术实现思路

[0005]描述了通过增材制造生产致密玻璃陶瓷制品的打印材料和方法。所述打印材料包括玻璃料，其在出现明显的结晶之前致密化到极接近理论密度的程度。无结晶相的干扰的致密化能够实现更大程度的致密化。进一步加热经烧结的打印材料诱导了结晶，以形成具有低残余孔隙以及密度接近理论密度的玻璃陶瓷制品。所述打印材料和方法能够在适度的工艺温度下生产具有低残余孔隙的玻璃陶瓷制品。
[0006]本公开扩展至：
[0007]一种制造玻璃陶瓷制品的方法，所述方法包括：
[0008]由打印材料构建3D结构，所述打印材料包括玻璃料和粘结剂组合物，所述粘结剂组合物包括可固化树脂，所述构建包括：
[0009](i)在基材上施加所述打印材料的层；
[0010](ii)对所述打印材料层进行打印以形成所述3D结构的截面，所述打印包括对所述打印材料层的选定部分进行固化以形成打印区域，所述截面还包括未打印区域，所述未打印区域包括所述打印材料层的未固化部分；以及
[0011](iii)重复施加和打印所述打印材料层，以形成所述3D结构的多个截面，所述多个截面中的每个截面包括打印区域和未打印区域，所述多个截面中的每个截面在
[0012]所述多个截面中的先前形成的截面上形成；
[0013]清洁3D结构以移除大多数未经固化的树脂；
[0014]使所述3D结构脱粘，所述脱粘允许从3D结构的打印区域和未打印区域移除经固化的树脂和剩余的未经固化的树脂，以在留下的经打印的3D结构中留下孔；
[0015]对所述多孔3D结构进行烧结以形成经烧结的3D结构；以及
[0016]由所述经烧结的3D结构形成玻璃陶瓷制品，所述玻璃陶瓷制品具有理论密度，所述玻璃陶瓷制品包括玻璃和结晶相，所述玻璃陶瓷制品包括至少1重量％的所述结晶相并且密度为所述理论密度的至少90％。
[0017]本公开扩展至：
[0018]一种用于增材制造的打印材料，其包括：
[0019]玻璃料，所述玻璃料具有结晶温度和烧结温度，所述结晶温度超过所述烧结温度，所述结晶温度与所述烧结温度之间的差小于300℃；和
[0020]粘结剂组合物，所述粘结剂组合物包括可固化树脂。
[0021]本公开扩展至：
[0022]一种用于增材制造的打印材料，其包括：
[0023]玻璃料，所述玻璃料具有玻璃化转变温度和结晶温度，所述结晶温度超过所述玻璃化转变温度，所述结晶温度与所述玻璃化转变温度之间的差大于75℃；和
[0024]粘结剂组合物，所述粘结剂组合物包括可固化树脂。
[0025]在一些实施方式中，一种形成用于增材制造的玻璃料的方法包括：提供包括至少一种硅(Si)化合物、至少一种钙(Ca)化合物和至少一种锆(Zr)化合物的混合物；在至少1400℃的温度下熔化所述混合物；将所述混合物冷却到室温以获得玻璃料，所述玻璃料包含：至少50重量％SiO2、至少30重量％CaO和至少10重量％ZrO2。在可与任何其他方面或实施方式组合的一个方面中，所述玻璃料的粒度分布小于200μm。在可与任何其他方面或实施方式组合的一个方面中，所述玻璃料的粒度分布小于50μm。
[0026]在一些实施方式中，用于增材制造的玻璃料包含至少50重量％SiO2、至少30重量％CaO和至少10重量％ZrO2。在可与任何其他方面或实施方式组合的一个方面中，所述玻璃料的粒度分布小于200μm。在可与任何其他方面或实施方式组合的一个方面中，所述玻璃料的粒度分布小于50μm。在可与任何其他方面或实施方式组合的一个方面中，本文所述的玻璃料包含50
‑
70重量％SiO2、30
‑
50重量％CaO和10
‑
20重量％ZrO2。
[0027]在一些实施方式中，一种增材制造方法包括：由打印材料构建3D结构，所述打印材料包括玻璃料和粘结剂组合物，所述构建包括：(a)在基材上施加所述打印材料的层；(b)对所述打印材料层进行打印以形成所述3D结构的截面，所述打印包括对所述打印材料层的选定部分进行固化以形成打印区域，所述截面还包括未打印区域，所述未打印区域包括所述打印材料层的未固化部分；以及(c)重复施加和打印所述打印材料层，以形成所述3D结构的多个截面，所述多个截面中的每个截面包括打印区域和未打印区域，所述多个截面中的每个截面在所述多个截面中的先前形成的截面上形成；清洁3D结构以移除大多数未经固化的树脂；使所述3D结构脱粘以形成多孔3D结构；烧结多孔3D结构以形成经烧结的3D结构；以及由经烧结的3D结构形成玻璃陶瓷制品。
[0028]在可与任何其他方面或实施方式组合的一个方面中，所述粘结剂组合物包括可固
化树脂。在可与任何其他方面或实施方式组合的一个方面中，脱粘的步骤包括：从3D结构的打印区域和未打印区域移除经固化的和剩余的未经固化的树脂，以在留下的经打印的3D结构中形成孔。在可与任何其他方面或实施方式组合的一个方面中，所述玻璃陶瓷制品：具有理论密度，包括玻璃相和结晶相，并且包括至少1重量％的结晶相且密度为理论密度的至少90％。在可与任何其他方面或实施方式组合的一个方面中，所述结晶相包括硅灰石主晶相。在可与任何其他方面或实施方式组合的一个方面中，所述玻璃陶瓷还包括含Zr的结晶相。在可与任何其他方面或实施方式组合的一个方面中，含Zr的结晶相包含ZrO2和/或Ca2Si4ZrO
12
。
[0029]在以下的详细描述中给出了其他特征和优点，其中的部分特征本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种形成用于增材制造的玻璃料的方法，所述方法包括：提供包含至少一种硅(Si)化合物、至少一种钙(Ca)化合物和至少一种锆(Zr)化合物的混合物；在至少1400℃的温度下熔化所述混合物；将混合物冷却到室温以获得玻璃料，所述玻璃料包含：至少50重量％SiO2，至少30重量％CaO，和至少10重量％ZrO2。2.如权利要求1所述的方法，其中，玻璃料的粒度分布小于200μm。3.如权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，玻璃料的粒度分布小于50μm。4.一种用于增材制造的玻璃料，其包括：至少50重量％SiO2，至少30重量％CaO，和至少10重量％ZrO2。5.如权利要求4所述的玻璃料，其中，玻璃料的粒度分布小于200μm。6.如权利要求4或权利要求5所述的玻璃料，其中，玻璃料的粒度分布小于50μm。7.如权利要求4
‑
6中任一项所述的玻璃料，其包括：50
‑
70重量％SiO2，30
‑
50重量％CaO，和10
‑
20重量％ZrO2。8.一种增材制造方法，所述方法包括：由打印材料构建3D结构，所述打印材料包括玻璃料和粘结剂组合物，所述构建包括：(a)在基材上施加所述打印材料的层；(b)对所述打印材料层进行打印以形成所述3D结构的截面，所述打印包括对所述打印材料层的选定部分进行固化以...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈柏如，M，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：