一種3d打印用陶瓷材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于復合材料領域，具體設及一種3D打印用陶瓷材料的制備方法。
【背景技術】
[0002] 3D打印技術的原理是疊層制造，逐層增加材料來生成=維實體的技術，所W又被 稱為增材制造技術。近年來，增材制造技術發(fā)展迅速，對制造業(yè)領域影響巨大，受到世界各 國的極大關注，被譽為顛覆傳統(tǒng)制造業(yè)的又一次工業(yè)革命，被列入我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。
[0003] 3D打印主流成型技術包括選擇性激光燒結(jié)（SLS)、烙融沉淀成型（FDM)、立體光固 化（SLA)等。選擇性激光燒結(jié)，由美國德克薩斯大學奧斯汀分校的C.R.Dechard于1989年 研制成功。采用紅外激光器作能源，使用的造型材料多為粉末材料。加工時，首先將粉末預 熱到稍低于其烙點的溫度，然后在刮平棍子的作用下將粉末鋪平；激光束在計算機控制下 根據(jù)分層截面信息進行有選擇地燒結(jié)，一層完成后再進行下一層燒結(jié)，全部燒結(jié)完后去掉 多余的粉末，則就可W得到燒結(jié)好的零件。該類成型方法有著制造工藝簡單，柔性度高、材 料選擇范圍廣、材料價格便宜，成本低、材料利用率高，成型速度快等特點，2014年，GE公司 研發(fā)的飛機發(fā)動機噴嘴，把20個零件做成了一個零件，材料成本大幅度減少，還節(jié)省燃油 15%。目前市場上3D打印用激光燒結(jié)的陶瓷材料品種較少，主要依賴進口。
[0004] 單晶藍寶石晶須（SingleC巧stalsap地ire怖isker，亦稱單晶藍寶石纖維）是 一種具有一定長徑比的單晶氧化侶晶須，具有超強機械強度、抗熱沖擊、比重小、抗氧化、高 耐磨量和高耐腐蝕性等優(yōu)異的物理性能。單晶藍寶石晶須適合作為陶瓷、金屬、塑料及橡膠 的增強組元。因此，單晶藍寶石晶須成為第=代先進復合材料的最佳選擇。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種3D打印用陶瓷材料及其制備方法，在氧化錯陶瓷中 加入單晶藍寶石晶須后，可W顯著提高制品的彎曲彈性模量、抗拉強度，用于制備高強、高 初精細工程陶瓷。
[0006] 為實現(xiàn)W上目的，本發(fā)明的技術方案為： 一種3D打印用陶瓷材料，包括按重量計的如下組分： 氧化錯粉末 50~150重量份 氧化錯粉末處理劑 10~30重量份 分散介質(zhì) 100~500重量份 單晶藍寶石晶須 1~10重量份 穩(wěn)定劑 1~10重量份 光固化劑 5~50重量份。
[0007] 所述的3D打印用陶瓷材料，各組分優(yōu)選重量份數(shù)如下： 氧化錯粉末 80~120重量份 氧化錯粉末處理劑 20~30重量份 分散介質(zhì) 100~500重量份 單晶藍寶石晶須 1~10重量份 穩(wěn)定劑 1~10重量份 光固化劑 5~30重量份。
[0008] 所述氧化錯粉末為粒徑50~500nm，純度（wt%) >90%的市售單斜氧化錯；所述氧化 錯粉末處理劑為焦憐酸鋼、=聚憐酸鋼和草酸的任一種及W上；所述分散介質(zhì)為去離子水 和無水乙醇的任一種及兩種混合。
[0009] 所述單晶藍寶石晶須為直徑0. 1~1微米，長度為5~100微米，密度為4g/cm3,純度 (wt%)為90-99. 9%的單晶藍寶石晶須。
[0010] 所述穩(wěn)定劑為孔203、Ce02中的任一種或兩者的混合物；所述光固化劑為丙締酸 醋與聚氨醋樹脂、丙締酸醋與環(huán)氧樹脂的混合物之一。
[0011] 一種3D打印用陶瓷材料的制備方法，a、在加熱裝置中，按照配方量加入去離子水 和氧化錯粉末處理劑，攬拌溶解直至氧化錯粉末處理劑完全溶解制得溶液；b向步驟a制得 的溶液中加入氧化錯粉末，在恒溫下攬拌1~地，充分反應后，冷卻，過濾，干燥，獲得處理后 的氧化錯粉末；C、將穩(wěn)定劑、光固化劑和單晶藍寶石晶須按照配方量加入到無水乙醇中，在 常溫下快速攬拌2~化制得混合液；d、將步驟C制得的混合液在超聲下震蕩30~90min;然后 加入步驟b處理后的氧化錯粉末，攬拌3~巧h;e、將上述混合粉末干燥，篩后即可獲得3D打 印用陶瓷材料。
[0012]所述步驟a中所述加熱溫度為50~80°C，攬拌速度為350~55化/min。
[0013] 所述步驟b中加熱溫度為80 + 5 °C，攬拌速度為350~75化/min。
[0014] 步驟C、d中攬拌速度均為500~750;r/min。
[001引步驟e中干燥溫度為80~120 °C。
[0016] 使用EOSM400型號3D打印機，采用粉末燒結(jié)成型（SelectedLaserSintering, 簡稱化S)技術，利用激光器對粉末材料進行粉末燒結(jié)成型。所述單晶藍寶石晶須是由東 競深圳清華大學研究院創(chuàng)新中屯、單晶藍寶石晶須團隊研發(fā)制備，選擇直徑0.1~5微米，長 度為5~100微米的單晶藍寶石晶須。所選單晶藍寶石晶須密度為4g/cm3,純度（wt%)約為 99〇/〇。
[0017] 本發(fā)明的有益效果是： 有益效果： (1) 本發(fā)明的一種3D打印用陶瓷材料具有較高的彎曲彈性模量、抗拉強度； (2) 本發(fā)明的一種3D打印用陶瓷材料具有粉體顆粒小，粒徑分布窄，流動性較好，與3D 打印機成型速度匹配性較好；產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定，精度高。
[0018] (3)本發(fā)明的一種3D打印用陶瓷材料過程簡單，易于工業(yè)化生產(chǎn)； (4)本發(fā)明的一種3D打印用陶瓷材料原料來源廣泛，成本低，而且具有良好的環(huán)境效 益和經(jīng)濟效益。
【附圖說明】
[0019] 附圖1示出3D打印用陶瓷材料的制備流程圖。
【具體實施方式】
[0020] 通過實施例進一步詳述本發(fā)明。
[0021] 實施例1 (1)在50~80°C的加熱裝置中，將20重量份焦憐酸鋼加入100去離子水中，350~750r/min速度下攬拌直至焦憐酸鋼充分溶解。
[0022] (2)向上述溶液中加入80重量份氧化錯粉末，在恒溫為80 + 5 °C下350~75化/min 攬拌比，充分反應后，冷卻，過濾，干燥，獲得處理后的氧化錯粉末。
[0023] (3)將2重量份Y203、5重量份丙締酸醋與聚氨醋樹脂（1:1)和1重量份單晶藍寶 石晶須按照配方量加入到200重量份無水乙醇中，在常溫下W500~75化/min快速攬拌2~6 h.。（4)將上述混合液在超聲下震蕩30~90min。
[0024] (5)將處理后的氧化錯粉末加入到上述混合液中，500~75化/min攬拌3~15h。
[00巧](6)將上述混合粉末80~120°C下干燥，篩分后即可獲得3D打印用陶瓷材料。
[002引實施例2 (1)在50~80°C的加熱裝置中，將20重量份S聚憐酸鋼加入200重量份去離子水中， 350~75化/min速度下攬拌直至S聚憐酸鋼充分溶解。
[0027] (2)向上述溶液中加入90重量份氧化錯粉末，在恒溫為80 + 5 °C下350~75化/min 攬拌化，充分反應后，冷卻，過濾，干燥，獲得處理后的氧化錯粉末。
[0028] (3)將1重量份Y203、3重量份丙締酸醋與聚氨醋樹脂（1:1)和3重量份單晶藍寶 石晶須按照配方量加入到200重量份無水乙醇中，在常溫下W500~75化/min快速攬拌2~6 h. 〇
[0029] (4)將上述混合液在超聲下震蕩30~90min。
[0030] (5)將處理后的氧化錯粉末加入到上述混