一种基于选择性激光烧结的陶瓷3D打印材料及其制备方法技术

一种基于选择性激光烧结的陶瓷3D打印材料及其制备方法，包括陶瓷微粒、热塑性树脂、陶瓷熔块、色料，其中树脂、陶瓷熔块、色料均为粉末状；各组分质量配比为：陶瓷微粒65‑79份，热塑性树脂10‑20份，陶瓷熔块10‑20份，色料1‑10份。制备时，将陶瓷微粒与粉末状树脂、陶瓷熔块、色料按比例加入搅拌器进行搅拌，混合均匀后即为所需的打印材料。本发明专利技术在制备中加入陶瓷熔块来填充孔隙，提高了打印产品的致密度，在打印过程中性能稳定、烧结时更均匀；且制备的材料组分简单、制作方便、使用效果好、强度高、易于推广。

【技术实现步骤摘要】
一种基于选择性激光烧结的陶瓷3D打印材料及其制备方法
本专利技术涉及一种3D打印材料及其制备方法，尤其是一种基于选择性激光烧结的陶瓷3D打印材料及其制备方法，属于陶瓷材料

技术介绍
3D打印技术目前一种新兴快速成型技术，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状材料、丝状、膏体状等材料，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打印材料主要包括高分子材料、金属材料、无机非金属材料和食品材料等。陶瓷3D打印工艺采用的原材料为陶瓷粉末或陶瓷浆料，3D打印用的陶瓷粉末是陶瓷粉末和某一种粘结剂粉末所组成的混合物。由于粘结剂粉末的熔点较低，激光烧结时只是将粘结剂粉末熔化而使陶瓷粉末粘结在一起。在激光烧结之后，需要将陶瓷制品放入到温控炉中，在较高的温度下进行后处理。陶瓷粉末和粘结剂粉末的配比会影响到陶瓷零部件的性能。粘结剂分量越多，烧结比较容易，但在后处理过程中零件收缩比较大，会影响零件的尺寸精度，粘结剂分量少，则不易烧结成型。颗粒的表面形貌及原始尺寸对陶瓷材料烧结性能非常重要，陶瓷颗粒越小，表面越接近球形，陶瓷层的烧结质量越好。陶瓷粉末在激光直接快速烧结时，液相表面张力大，在快速凝固过程中会产生较大的热应力，从而形成较多的微裂纹。因此，有必要对陶瓷材料进行改进以满足打印的需要。通过对国内专利进行检索，发现有相关专利，举例如下：1.专利申请号CN201410100454.6，名称为“3D打印陶瓷零件所用材料及工艺”的专利技术专利公开了一种3D打印陶瓷零件所用材料包括低温粘结剂、中温粘结剂和陶瓷粉，其中低温粘结剂、中温粘结剂和陶瓷粉被预制成颗粒。由于经过3D打印生成的粗坯在烧结过程中，需要将低温粘结剂蒸发掉，而相对于使用未被颗粒化的打印材料的现有技术，本专利技术通过颗粒构成疏松结构，为低温粘结剂提供溢出的蒸发缝隙。特别是当使用粒度不同的颗粒时，大小颗粒形成支撑结构，更利于低温粘结剂的溢出，使一次烧结件中残留的低温粘结剂更少。而在高温烧结时，固相反应使得陶瓷粉融合而弥补了蒸发缝隙的空间，虽然最终得到的陶瓷零件的体积会比粗坯稍有缩减，但这使得陶瓷零件的结构更加致密紧凑，硬度更高。2.专利申请号CN201510614565.3，名称为“一种3D打印陶瓷工艺”的专利技术专利公开了一种3D打印陶瓷工艺，包括以下步骤：制粒：将低温粘结剂和中温粘结剂分别预制成颗粒，低温粘结剂粒径为0.1-2mm，中温粘结剂粒径为0.1-2mm；混合：将制粒的低温粘结剂和中温粘结剂与粉末状的陶瓷粉混合均匀，作为喷料；打印：在通入保护气体的情况下，采用陶瓷3D打印机逐层喷出喷料，并利用选择性激光烧结技术得到粗坯；中温烧结：将粗坯放入烧结炉中，调温至400-700℃进行中温烧结；高温烧结：中温烧结后将烧结炉温度升高至1500-1700℃进行高温烧结，最后得到产品。采用本专利技术，可更易蒸发粘结剂，使陶瓷粉粘结度提高，从而提高产品的硬度和强度。以上专利虽然都涉及到3D打印陶瓷材料的制备，但都无法解决由于材料性能不稳定而导致产品烧结后效果不理想的问题，因此需要改进。
技术实现思路
本专利技术针对当前3D打印中由于材料性能不稳定而导致产品烧结后效果不理想的问题，提出了一种性能稳定的基于选择性激光烧结的陶瓷3D打印材料及其制备方法，以使产品在烧结时更均匀。本专利技术为解决上述问题所采用的技术手段为：一种基于选择性激光烧结的陶瓷3D打印材料，包括陶瓷微粒、热塑性树脂、陶瓷熔块、色料，其中树脂、陶瓷熔块、色料均为粉末状。进一步地，各组分质量配比为：陶瓷微粒65-79份，热塑性树脂10-20份，陶瓷熔块10-20份，色料1-10份。进一步地，陶瓷微粒为陶瓷粉末原料加粘接剂经过喷雾造粒方式制成的直径为45-55um的微粒。进一步地，陶瓷粉末原料包括但不限于纳米级氧化铝、纳米级氧化锆中的一种或一种以上。进一步地，粘接剂为树脂，包括但不限于水溶性聚乙烯醇、水溶性环氧树脂中的一种或一种以上。进一步地，热塑性树脂包括但不限于尼龙、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚酰胺中的一种或一种以上。进一步地，陶瓷熔块为硼酸、矿化剂、氧化锌、石英、方解石、白云石、钾长石。进一步地，陶瓷熔块中各成分的质量含量为：硼酸：10%－15%，矿化剂：8%-12%，氧化锌：8%-12%，石英，15%-20%，方解石：10%-15%，白云石：3%-6%，钾长石：20%-25%。一种基于选择性激光烧结的陶瓷3D打印材料的制备方法，将陶瓷微粒与粉末状树脂、陶瓷熔块、色料按比例加入搅拌器进行搅拌，混合均匀后即为所需的打印材料。本专利技术的有益效果是：1.本专利技术在制备中加入陶瓷熔块来填充孔隙，提高了打印产品的致密度，在打印过程中性能稳定、烧结时更均匀。2.本专利技术制备的材料组分简单、制作方便。3.本专利技术制备的材料使用效果好、强度高、易于推广。具体实施方式实施例一一种基于选择性激光烧结的陶瓷3D打印材料，包括陶瓷微粒、热塑性树脂、陶瓷熔块、色料，其中树脂、陶瓷熔块、色料均为粉末状。进一步地，各组分质量配比为：陶瓷微粒65份，热塑性树脂10份，陶瓷熔块10份，色料1份。进一步地，陶瓷微粒为陶瓷粉末原料加粘接剂经过喷雾造粒方式制成的直径为50um的微粒。进一步地，陶瓷粉末原料为纳米级氧化铝。进一步地，粘接剂水溶性聚乙烯醇。进一步地，热塑性树脂为尼龙。进一步地，陶瓷熔块为硼酸、矿化剂、氧化锌、石英、方解石、白云石、钾长石。进一步地，陶瓷熔块中各成分的质量含量为：硼酸：10%，矿化剂：12%，氧化锌：12%，石英，20%，方解石：15%，白云石：6%，钾长石：25%。本实施例还涉及一种基于选择性激光烧结的陶瓷3D打印材料的制备方法，将陶瓷微粒与粉末状树脂、陶瓷熔块、色料按比例加入搅拌器进行搅拌，混合均匀后即为所需的打印材料。实施例二本实施例与实施例一基本原理相同，只是配方和配比不同，一种基于选择性激光烧结的陶瓷3D打印材料，包括陶瓷微粒、热塑性树脂、陶瓷熔块、色料，其中树脂、陶瓷熔块、色料均为粉末状。进一步地，各组分质量配比为：陶瓷微粒79份，热塑性树脂20份，陶瓷熔块20份，色料10份。进一步地，陶瓷微粒为陶瓷粉末原料加粘接剂经过喷雾造粒方式制成的直径为45um的微粒。进一步地，陶瓷粉末原料为纳米级氧化锆。进一步地，粘接剂为水溶性环氧树脂。进一步地，热塑性树脂为聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯的混合物。进一步地，陶瓷熔块为硼酸、矿化剂、氧化锌、石英、方解石、白云石、钾长石。进一步地，陶瓷熔块中各成分的质量含量为：硼酸：15%，矿化剂：9%，氧化锌：10%，石英，20%，方解石：15%，白云石：6%，钾长石：25%。本实施例还涉及一种基于选择性激光烧结的陶瓷3D打印材料的制备方法，将陶瓷微粒与粉末状树脂、陶瓷熔块、色料按比例加入搅拌器进行搅拌，混合均匀后即为所需的打印材料。实施例三本实施例与实施例一基本原理相同，只是配方和配比不同，一种基于选择性激光烧结的陶瓷3D打印材料，包括陶瓷微粒、热塑性树脂、陶瓷熔块、色料，其中树脂、陶瓷熔块、色料均为粉末状。进一步地，各组分质量配比为：陶瓷微粒72份本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于选择性激光烧结的陶瓷3D打印材料，其特征在于：包括陶瓷微粒、热塑性树脂、陶瓷熔块、色料，其中树脂、陶瓷熔块、色料均为粉末状。

【技术特征摘要】
1.一种基于选择性激光烧结的陶瓷3D打印材料，其特征在于：包括陶瓷微粒、热塑性树脂、陶瓷熔块、色料，其中树脂、陶瓷熔块、色料均为粉末状。2.如权利要求1所述的基于选择性激光烧结的陶瓷3D打印材料，其特征在于：各组分质量配比为：陶瓷微粒65-79份，热塑性树脂10-20份，陶瓷熔块10-20份，色料1-10份。3.如权利要求2所述的基于选择性激光烧结的陶瓷3D打印材料，其特征在于：陶瓷微粒为陶瓷粉末原料加粘接剂经过喷雾造粒方式制成的直径为45-55um的微粒。4.如权利要求3所述的基于选择性激光烧结的陶瓷3D打印材料，其特征在于：陶瓷粉末原料包括但不限于纳米级氧化铝、纳米级氧化锆中的一种或一种以上。5.如权利要求2所述的基于选择性激光烧结的陶瓷3D打印材料，其特征在于：粘接剂为树脂，包括但不限于水溶性聚乙烯醇、水溶性环氧树脂中的一种或一种以...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志兴，
申请(专利权)人：醴陵市陶瓷三D打印研究所，
类型：发明
国别省市：湖南,43