一种用3D打印技术制备金属陶瓷的方法技术

一种用3D打印技术制备金属陶瓷的方法，本发明专利技术在3D打印成型过程中添加金属纤维材料与陶瓷材料进行复合，最后经过烧结得到既具有金属的韧性、高导热性和良好的热稳定性，又具有陶瓷的耐高温 、耐腐蚀和耐磨损特性的金属陶瓷材料，解决了金属陶瓷成型困难，成型速度慢，成型精度低，成型结构简单的缺陷，扩大了金属陶瓷产品的应用范围，该成型方法工艺简单，易于工业化生产，促进了3D打印成型技术在生活中的推广应用，具有广阔的市场前景。

Method for preparing metal ceramic by 3D printing technology

A method for preparation of metal ceramic with 3D printing, the invention adds metal fiber materials and ceramic materials in 3D printing molding compound, finally obtained after sintering has metal toughness, high thermal conductivity and good thermal stability, and has the metal ceramic high temperature resistance, corrosion resistance and wear characteristics of metal ceramic, solve the difficulties of forming, forming speed, forming low precision molding defects of simple structure, expand the scope of application of metal ceramic products, the molding process method is simple and easy to industrialization, promote the popularization and application of 3D printing technology in life, and has broad market prospects.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种复合材料的3D打印成型方法，具体涉及一种用3D打印技术制备金属陶瓷的方法。
技术介绍
3D打印技术又称增材制造技术，是快速成型领域的一种新兴技术，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。随着3D打印技术的发展和应用，材料成为限制3D打印技术未来走向的关键因素之一，在某种程度上，材料的发展决定着3D打印能否有更广泛的应用。目前，3D打印材料主要包括工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、金属材料和陶瓷材料等，除此之外，彩色石膏材料、人造骨粉、细胞生物原料、木质材料以及砂糖等食品材料也在3D打印领域得到了应用。利用3D打印技术来成型制备陶瓷类产品具有成型速度快，性能好，精度高，能成型复杂结构产品的优点，被人们所接受并在各个领域得到应用。金属陶瓷是一种新型的复合材料，既保持了陶瓷的高强度、高硬度、耐磨损、耐高温、抗氧化和化学稳定性等特性，又具有较好的金属韧性和可塑性，具有广阔的应用前景，但传统的成型方法对金属陶瓷的成型具有成型困难，成型速度慢，成型精度低，成型结构简单的缺陷，因而很难满足金属陶瓷在各个领域中的使用。将金属陶瓷材料采用3D打印技术成型，能显著改善金属陶瓷在成型中存在的不足，使金属陶瓷材料在各个领域中得到更好点的应用，具有广阔的市场前景。
技术实现思路
本专利技术针对目前金属陶瓷的成型具有成型困难，成型速度慢，成型精度低，成型结构简单的缺陷提出了一种用3D打印技术制备金属陶瓷的方法，利用3D打印陶瓷材料与连续金属纤维的复合，制备得到一种具有高强度和高韧性的金属陶瓷材料，弥补了金属陶瓷材料在成型中的不足，也促进了3D打印技术在金属陶瓷材料成型中的应用。本专利技术一种用3D打印技术制备金属陶瓷的方法，其特征在于具体制备方法包括以下步骤：(1)、提供3D打印的原料，包括85-90份的3D打印陶瓷材料和5-15份的金属纤维；(2)、提供一台连续长纤维粘土3D打印机，将步骤1的3D打印粘土材料放置于3D打印机料槽内，将连续金属纤维放置在料盘上；(3)、使用计算机辅助设计软件绘制陶瓷产品的三维立体结构模型；(4)、启动3D打印机，将所述陶瓷产品的三维立体结构模型文件导入到步骤2中的3D打印机中，并使3D打印机开始打印，得到陶瓷胚体；(5)、设置烧结曲线，将步骤4得到的陶瓷胚体在氮气的气氛中先在700-850℃的温度下预烧结18-20h，然后在1100-1500℃的温度下烧结3-4h，最后进行冷却，制得金属陶瓷材料产品。上述一种用3D打印技术制备金属陶瓷的方法，其中所述的3D打印陶瓷材料由30-45份的粘土，35-45份的胶体粒子，20-35份的润湿剂，0-30份的骨料和5-10份的增塑剂通过混合得到；所述的金属纤维为钴纤维、镍纤维、铬纤维、钨纤维、钼纤维、铝纤维、不锈钢纤维中的一种或多种。上述一种用3D打印技术制备金属陶瓷的方法，其中所述的粘土为经过高温煅烧去除了有机质的细度为1250-2000目的高岭土、蒙脱土中的一种或两种；所述的胶体粒子为氢氧化铝胶体粒子、氢氧化镁胶体粒子中的一种或两种；所述的骨料为细度为1500-2000目的水白云母粉末、蒙脱石粉末、伊利石粉末中的一种或多种；所述的润湿剂为水与乙醇按1∶2混溶的乙醇溶液；所述的增塑剂为甘油、植物油中的一种或两种。上述一种用3D打印技术制备金属陶瓷的方法，其中所述的连续长纤维粘土3D打印机其特点在于其打印头由内外重叠双头复合而成，内为纤维牵引头，外为粘土喷头；打印时，膏状3D打印陶瓷材料和金属纤维同时出料，陶瓷材料将纤维包覆然后挤出，进行打印成型。本专利技术利用了3D打印陶瓷材料高塑性的特点，在3D打印成型过程中添加金属纤维材料与陶瓷材料进行复合，最后经过烧结得到既具有金属的韧性、高导热性和良好的热稳定性，又具有陶瓷的耐高温、耐腐蚀和耐磨损特性的金属陶瓷材料，解决了金属陶瓷成型困难，成型速度慢，成型精度低，成型结构简单的缺陷，扩大了金属陶瓷产品的应用范围，该成型方法工艺简单，易于工业化生产，促进了3D打印成型技术在生活中的推广应用，具有广阔的市场前景。本专利技术突出的特点和有益效果在于：1、本专利技术解决了金属陶瓷成型困难，成型速度慢，成型精度低，成型结构简单的缺陷，制备得到了具有高强度和高韧性的金属陶瓷材料产品。2、本专利技术直接用粘土材料和连续金属纤维材料作为原料，成本低廉，原料易得。3、本专利技术成型方法直接成型得到金属陶瓷产品，工艺简单，易于工业化生产。具体实施方式以下通过具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明，但不应将此理解为本专利技术的范围仅限于以下的实例。在不脱离本专利技术上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本专利技术的范围内。实施例11、提供3D打印的原料，包括85份的3D打印粘土材料和15份的连续金属纤维；2、提供一台连续长纤维粘土3D打印机，将步骤1的3D打印粘土材料放置于3D打印机料槽内，将连续金属纤维放置在料盘上；3、使用计算机辅助设计软件绘制陶瓷产品的三维立体结构模型；4、启动3D打印机，将所述陶瓷产品的三维立体结构模型文件导入到步骤2中的3D打印机中，并使3D打印机开始打印，得到陶瓷胚体；5、设置烧结曲线，将步骤4得到的陶瓷胚体在氮气的气氛中先在700℃的温度下预烧结18h，然后在1100℃的温度下烧结3h，最后进行冷却，制得金属陶瓷材料产品。其中步骤1中的3D打印陶瓷材料由30重量份的1250目的高岭土，35重量份的氢氧化铝胶体粒子，20重量份的水与乙醇按1∶2混溶的乙醇溶液，10重量份的1500目的白云母粉末和5重量份的甘油混合而成；所述的金属连续纤维为钴纤维。实施例21、提供3D打印的原料，包括90份的3D打印粘土材料和5份的连续金属纤维；2、提供一台连续长纤维粘土3D打印机，将步骤1的3D打印粘土材料放置于3D打印机料槽内，将连续金属纤维放置在料盘上；3、使用计算机辅助设计软件绘制陶瓷产品的三维立体结构模型；4、启动3D打印机，将所述陶瓷产品的三维立体结构模型文件导入到步骤2中的3D打印机中，并使3D打印机开始打印，得到陶瓷胚体；5、设置烧结曲线，将步骤4得到的陶瓷胚体在氮气的气氛中先在850℃的温度下预烧结20h，然后在1500℃的温度下烧结4h，最后进行冷却，制得金属陶瓷材料产品。其中步骤1中的3D打印陶瓷材料由40重量份的1500目的高岭土，40重量份的氢氧化镁胶体粒子，30重量份的水与乙醇按1∶2混溶的乙醇溶液，15重量份的1500目的蒙脱石粉末和10重量份的甘油混合而成；所述的金属连续纤维为镍纤维。实施例31、提供3D打印的原料，包括85份的3D打印粘土材料和15份的连续金属纤维；2、提供一台连续长纤维粘土3D打印机，将步骤1的3D打印粘土材料放置于3D打印机料槽内，将连续金属纤维放置在料盘上；3、使用计算机辅助设计软件绘制陶瓷产本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用3D打印技术制备金属陶瓷的方法，其特征在于具体制备方法包括以下步骤：(1)、提供3D打印的原料，包括85‑90份的3D打印陶瓷材料和5‑15份的金属纤维；(2)、提供一台连续长纤维粘土3D打印机，将步骤1的3D打印粘土材料放置于3D打印机料槽内，将连续金属纤维放置在料盘上；(3)、使用计算机辅助设计软件绘制陶瓷产品的三维立体结构模型；(4)、启动3D打印机，将所述陶瓷产品的三维立体结构模型文件导入到步骤2中的3D打印机中，并使3D打印机开始打印，得到陶瓷胚体；(5)、设置烧结曲线，将步骤4得到的陶瓷胚体在氮气的气氛中先在700‑850℃的温度下预烧结18‑20h，然后在1100‑1500℃的温度下烧结3‑4h，最后进行冷却，制得金属陶瓷材料产品。

【技术特征摘要】
1.一种用3D打印技术制备金属陶瓷的方法，其特征在于具体制备方法包括以下步骤：
(1)、提供3D打印的原料，包括85-90份的3D打印陶瓷材料和5-15份的金属纤维；
(2)、提供一台连续长纤维粘土3D打印机，将步骤1的3D打印粘土材料放置于3D打印机料槽内，将连续金属纤维放置在料盘上；
(3)、使用计算机辅助设计软件绘制陶瓷产品的三维立体结构模型；
(4)、启动3D打印机，将所述陶瓷产品的三维立体结构模型文件导入到步骤2中的3D打印机中，并使3D打印机开始打印，得到陶瓷胚体；
(5)、设置烧结曲线，将步骤4得到的陶瓷胚体在氮气的气氛中先在700-850℃的温度下预烧结18-20h，然后在1100-1500℃的温度下烧结3-4h，最后进行冷却，制得金属陶瓷材料产品。
2.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆，曾军堂，叶任海，
申请(专利权)人：成都新柯力化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51