【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及陶瓷处理领域，尤其涉及一种光固化增材制造黑色氧化锆的制备方法。
技术介绍
1、现有黑色氧化锆的方法大致可以分为两类，一类是将铁、钴、铬、钛、锰等着色氧化物按照一定配比添加到氧化锆粉体中，并将其混合后，经过球磨、成型、烧结等工序得到的；另一类制备得到白色氧化锆后，对白色氧化锆的表面进行碳化处理，从而得到黑色氧化锆。
2、公开号为cn101704671b的中国专利公开了一种采用共沉淀法合成纳米氧化锆粉末、干压成型最后烧结得到黑色氧化锆的技术方案。该技术方案存在如下问题：1、在氧化锆中掺杂铁、钴、镍等着色氧化物，由于各氧化物对光的吸收波长不一致，因此很容易造成得到的黑色氧化锆颜色不纯、分布不均；2、在制备工艺过程中，着色剂添加的含量计算复杂，整体制备工艺也很复杂，因此制备失败的可能性更高；3、掺杂着色剂和其他助剂很容易与钇、锆等物质反应产生氧空位，从而降低了黑色氧化锆的力学性能，白色氧化锆的硬度为12-13gpa，而掺杂着色氧化物后的构件硬度为9-11gpa。
3、公开号为cn105669191b的中国专利公开了一种黑色氧化锆陶瓷的制备方法，该制备方法是将黑色氧化锆陶瓷材料组合物与分散剂和粘结剂在球磨机中混合均匀；分散均匀后的浆料在流延机中进行流延成型，制得流延坯体；将制得的流延坯体放于设计好的模具中进行冲压成型，制得冲压坯；将冲压坯体进行排胶烧结，其中排胶时间为60-100h，烧结时间为40-60h。这种制备方法的缺点在于制备工艺十分繁琐，制备周期很长，繁琐的工艺不利于企业品控，长制备周期不利于
4、现有工艺中，对白色氧化锆的表面进行碳化处理也有两种方法，一种是对白色氧化锆的表面直接进行碳化，这种方法的缺点在于：只能将氧化锆的表面黑化，氧化锆的内部依然是白色的，当外层的黑色氧化锆被摩擦脱落后，会露出内部的白色氧化锆；另一种方法是将白色氧化锆置于甲烷环境内，对白色氧化高表面进行渗碳处理，这种方法的缺点在于：1、工艺时间较长；2、甲烷渗碳后会得到氢气，氢气的不稳定性使得渗碳作业存在安全隐患。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种制备工艺简单、制备周期短、颜色均匀、挠曲强度高且硬度大幅提升的黑色氧化锆构件的制备方法。
2、技术方案：本专利技术所述的一种光固化增材制造黑色氧化锆的制备方法，步骤如下：
3、第一步：配制固含量为86～90%的光敏树脂-氧化锆混合溶液，其中固含量是质量比，固含量=氧化锆陶瓷粉的质量/（混合树脂的质量+氧化锆陶瓷粉的质量+分散剂的质量+引发剂的质量）；
4、第二步：将第一步中所述光敏树脂-氧化锆混合溶液放入辊压机中多次辊压及放入真空机内脱泡处理后，得到适用于增材制造的光固化氧化锆陶瓷膏体；
5、第三步：将第二步得到的所述光固化氧化锆陶瓷膏体放入增材制造设备内进行光固化成形，得到生坯；
6、第四步：将第三步后得到的所述生坯放入真空、氩气或者氮气的环境下进行脱脂烧结，得到黑色氧化锆构件。
7、进一步地，第一步中配制光敏树脂-氧化锆混合溶液的步骤如下：
8、a、将呈液态的单官能团光敏树脂单体、双官能团光敏树脂单体和呈液态的三官能团光敏树脂单体按照质量比为1:0.5:1～1:1.5:1的比例混合后，为了引入碳源，再加入酚醛树脂从而得到光敏树脂混合溶液，所述酚醛树脂的质量占所述光敏树脂混合溶液质量的10%；
9、b、向第a步后得到的所述光敏树脂混合溶液中加入光引发剂，然后至少分两次加入3mol%氧化钇稳定氧化锆陶瓷粉，每次加入所述3mol%氧化钇稳定氧化锆陶瓷粉后加入一次分散剂并放入均质机内均质，所述分散剂的质量为3mol%氧化钇稳定氧化锆陶瓷粉质量的1.5～2.5%，所述光引发剂的质量为光敏树脂混合溶液质量的1.5～2.5%。
10、进一步地，所述单官能团光敏树脂为甲基丙烯酸羟基乙酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸异冰片酯、苯氧基乙基丙烯酸酯或月桂酸甲基丙烯酸酯中的一种或任意多种混合，所述双官能团光敏树脂为1,6-己二醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯或二丙二醇二丙烯酸酯中的一种或任意多种混合，所述三官能团光敏树脂单体为丙氧基化甘油三丙烯酸酯或乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。
11、进一步地，所述分散剂为聚酰胺、聚丙氧基铵盐、季铵醋酸盐及磷酸酯中的一种或者任意两种混合。
12、进一步地，所述光引发剂可以是自由基聚合光引发剂或者阳离子型光引发剂。
13、进一步地，所述自由基聚合光引发剂为二苯甲酮与米蚩酮按质量比0.5：1～0.8：1的比例混合物，自由基聚合光引发剂也可以为异丙基硫杂蒽酮和4-二甲氨基苯甲酸乙酯按质量比0.5：1～0.8：1的比例混合物、（2，4，6-三甲基苯甲酰基）-二苯基氧化膦或苯基双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化膦中的一种；所述阳离子型光引发剂为重氮盐、二芳基碘鎓盐、三芳基硫鎓盐、烷基硫鎓盐中的一种。
14、进一步地，第一步中所述均质机的转速为800～1800rpm，匀质时间为10～30s，辊压机的压辊间隙为10～120μm，真空机内脱泡的时间为5～10分钟。
15、进一步地，所述增材制造设备的参数为光强为100～120mw, 激光打印速度为7000-10000mm/s, 打印间距为0.02mm，打印层厚为25～50μm。
16、进一步地，第四步中所述生坯脱脂烧结环境所置的温度变化过程为：温度从0升到200℃，升温速率为 1.5～3℃/min；200℃升到400℃，升温速率为0.5～1.5℃/min；400℃升到600℃，升温速率为1.5～3℃/min；600℃升到1100℃，升温速率为2.5～4℃/min，并且在1100℃保温1h；1100℃升到1500℃，升温速率为2.5～4℃/min，在1500℃保温2h，从1500℃降温至1000℃，降温速率为4～6℃/min，最后随炉空冷至室温。
17、有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：
18、1、在1500℃的高温，在真空或者惰性气体环境下，生坯中氧化锆（zro2）会与光敏树脂中的碳（c）发生反应，生成黑色的碳化锆（zrc），反应方程式为：zro2+3c→zrc+2co，避免使用铁、钴、铬、钛、锰等着色氧化物，因此只有一种黑色产物（即碳化锆），且zrc的硬度在室温下为22～25gpa，得到黑色氧化锆构件在室温下的硬度为18-20gpa，既解决了产品有色差的问题，也解决了得到的黑色氧化锆相比白色氧化锆硬度下降太多的问题；
19、2、由于在第二步中光敏树脂与氧化锆均匀混合，因此碳化锆也会均匀分布在成品中，不会像表面进行碳化处理得到黑色氧化锆其黑色分不均；
20、3、本专利技术的制备时间较短，整体制备周期为11小时～22小时，相比传统工艺，制备时间大大缩短；
21、4、本专利技术中得到光固化氧化锆陶瓷膏体适用于增材制造成形，因此能够制本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种光固化增材制造黑色氧化锆的制备方法，步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种光固化增材制造黑色氧化锆的制备方法，其特征在于：第一步中配制光敏树脂-氧化锆混合溶液的步骤如下：
3.根据权利要求2所述的一种光固化增材制造黑色氧化锆的制备方法，其特征在于：所述单官能团光敏树脂为甲基丙烯酸羟基乙酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸异冰片酯、苯氧基乙基丙烯酸酯或月桂酸甲基丙烯酸酯中的一种或者任意多种混合,所述双官能团光敏树脂为1,6-己二醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯或二丙二醇二丙烯酸酯中的一种或者任意多种混合，所述三官能团光敏树脂单体为丙氧基化甘油三丙烯酸酯或乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。
4.根据权利要求2所述的一种光固化增材制造黑色氧化锆的制备方法，其特征在于：所述分散剂为聚酰胺、聚丙氧基铵盐、季铵醋酸盐及磷酸酯中的一种或者任意两种混合。
5.根据权利要求2所述的一种光固化增材制造黑色氧化锆的制备方法，其特征在于：所述光引发剂可以是自由基聚合光引发剂或者阳离子型光引发剂。
6.根据权利要求5所述的一种光固化增材制造黑色氧
7.根据权利要求2所述的一种光固化增材制造黑色氧化锆的制备方法，其特征在于：第一步中所述均质机的转速为800～1800rpm，匀质时间为10～30s，辊压机的压辊间隙为10～120μm，真空机内脱泡的时间为5～10分钟。
8.根据权利要求1所述的一种光固化增材制造黑色氧化锆的制备方法，其特征在于：所述增材制造设备的参数为光强为100～120mW, 激光打印速度为7000-10000mm/s, 打印间距为0.02mm，打印层厚为25～50μm。
9.根据权利要求1所述的一种光固化增材制造黑色氧化锆的制备方法，其特征在于：第四步中所述生坯脱脂烧结环境所置的温度变化过程为：温度从0升到200℃，升温速率为1.5～3℃/min；200℃升到400℃，升温速率为0.5～1.5℃/min；400℃升到600℃，升温速率为1.5～3℃/min；600℃升到1100℃，升温速率为2.5～4℃/min，并且在1100℃保温1h；1100℃升到1500℃，升温速率为2.5～4℃/min，在1500℃保温2h，从1500℃降温至1000℃，降温速率为4～6℃/min，最后随炉空冷至室温。
...【技术特征摘要】
1.一种光固化增材制造黑色氧化锆的制备方法，步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种光固化增材制造黑色氧化锆的制备方法，其特征在于：第一步中配制光敏树脂-氧化锆混合溶液的步骤如下：
3.根据权利要求2所述的一种光固化增材制造黑色氧化锆的制备方法，其特征在于：所述单官能团光敏树脂为甲基丙烯酸羟基乙酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸异冰片酯、苯氧基乙基丙烯酸酯或月桂酸甲基丙烯酸酯中的一种或者任意多种混合,所述双官能团光敏树脂为1,6-己二醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯或二丙二醇二丙烯酸酯中的一种或者任意多种混合，所述三官能团光敏树脂单体为丙氧基化甘油三丙烯酸酯或乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。
4.根据权利要求2所述的一种光固化增材制造黑色氧化锆的制备方法，其特征在于：所述分散剂为聚酰胺、聚丙氧基铵盐、季铵醋酸盐及磷酸酯中的一种或者任意两种混合。
5.根据权利要求2所述的一种光固化增材制造黑色氧化锆的制备方法，其特征在于：所述光引发剂可以是自由基聚合光引发剂或者阳离子型光引发剂。
6.根据权利要求5所述的一种光固化增材制造黑色氧化锆的制备方法，其特征在于：所述自由基聚合光引发剂为二苯甲酮与米蚩酮按质量比0.5：1～0.8：1的比例混合物、异丙基硫杂蒽酮与4-二甲氨基苯甲酸乙酯按质量比0.5：1～0.8：1的比例混合物、（2，4，6-三甲基苯甲酰基）-二苯基氧化...
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