一种光固化陶瓷浆料及快速成型方法技术

本发明专利技术涉及一种光固化陶瓷浆料及快速成型方法。浆料：包括光固化树脂和陶瓷粉体，其中光固化树脂为混杂型光固化树脂，包括阳离子型光固化树脂体系和自由基型光固化树脂体系。所述的光固化树脂质量百分比为15％‑36％；陶瓷粉体质量百分比为64‑85％。成型方法：包括设计三维模型、切片处理、调整打印参数、调整升温曲线、将打印的陶瓷坯体进行排胶烧结、表面处理等工序，得到表面光滑的陶瓷制品。对陶瓷制品表面进行打磨等表面处理，得到表面光滑的陶瓷样件。本发明专利技术的陶瓷浆料可以制得固化速度快、尺寸精度高、力学性能好的复杂陶瓷制品。本发明专利技术所提供的3D打印陶瓷浆料的制备方法，可以实现结构可控的复杂陶瓷件的快速成型制造，缩短制造时间，提高陶瓷制件的精度。

A Photosolidified Ceramic Paste and Rapid Prototyping Method

The invention relates to a light-cured ceramic paste and a rapid prototyping method. Size: It includes light-cured resin and ceramic powder. The light-cured resin is hybrid light-cured resin, including cationic light-cured resin system and free-radical light-cured resin system. The mass percentage of the light-cured resin is 15%36% and that of the ceramic powder is 64%85%. Forming method: It includes designing three-dimensional model, slicing treatment, adjusting printing parameters, adjusting heating curve, dispensing and sintering the printed ceramic body, surface treatment and other processes to obtain smooth ceramic products. Surface polishing and other surface treatments were carried out on the surface of ceramic products to obtain smooth ceramic samples. The ceramic slurry of the invention can produce complex ceramic products with fast curing speed, high dimensional accuracy and good mechanical properties. The preparation method of the 3D printing ceramic slurry provided by the invention can realize rapid prototyping manufacturing of complex ceramic parts with controllable structure, shorten manufacturing time and improve the accuracy of ceramic parts.

【技术实现步骤摘要】
一种光固化陶瓷浆料及快速成型方法
本专利技术属于陶瓷快速成型制造领域，涉及一种用于快速成型的光固化陶瓷浆料及相应成型方法。
技术介绍
陶瓷制品具有耐高温性、耐磨性、隔热性、耐腐蚀性等优异性能，使其在一些十分苛刻的条件下得到广泛应用。但也正是因为这些特性使得陶瓷材料难加工，并且加工成本偏高。因此，陶瓷成型方法是降低陶瓷零件生产成本和提高陶瓷零件成型性能的关键。与传统的制造方法不同，快速成型技术制备陶瓷零件无需模具，可缩短制造周期，降低制造成本。快速成型技术发展至今约有十余种方法，其中应用的比较广泛的有：FDM(熔融堆积成形)方法、SLS(选区激光烧结)方法、LOM(分层实体制造)方法、3DP(三维印刷)方法和光固化快速成型(SLA)方法。其中FDM(熔融堆积成形)方法成型精度低，难以构建结构复杂的陶瓷制品，并且成型速度较慢，不适合构建大型制品；SLS(选区激光烧结)方法制成的陶瓷坯体后处理困难，并且致密度低。LOM(分层实体制造)方法的缺点是制品的成形精度低；3DP(三维印刷)方法的缺点是难以制造致密的陶瓷零件。而光固化方法(SLA)具有成形精度高、成型速度快的优势，制备的陶瓷制品致密度好，尺寸精度高。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种用于快速成型的陶瓷浆料，得到固化速度快、尺寸精度高、力学性能好的复杂陶瓷制品。本专利技术还在于提供一种3D打印陶瓷浆料的成型方法，可以实现结构可控的复杂陶瓷件的快速成型制造，缩短制造时间，提高陶瓷制件的精度。本专利技术是通过以下技术方案实现的，快速成型光固化陶瓷浆料，包括光固化树脂和陶瓷粉体，其中光固化树脂为混杂型光固化树脂，包括阳离子型光固化树脂体系和自由基型光固化树脂体系。各组分如下(按质量百分比)：(1)光固化树脂15％-36％；(2)陶瓷粉体64-85％；作为优选，所述的光固化树脂包括如下组分:(1)10-50wt％阳离子型光固化树脂预聚物；(2)20-40wt％自由基型光固化树脂预聚物；(3)10-30wt％阳离子型光固化树脂活性稀释剂；(4)15-30wt％自由基型光固化树脂活性稀释剂；(5)1-6wt％阳离子型光引发剂；(6)1-8wt％自由基型光引发剂。作为优选的，本专利技术所述阳离子型光引发剂选用芳基重氮盐、二芳基碘鎓盐、三芳基硫鎓盐中的一种，进一步优选无锑三芳基硫鎓盐。作为优选的，本专利技术所述自由基型光引发剂选用苯乙酮衍生物、二苯甲酮衍生物、酰基膦氧化物、蒽醌衍生物中的一种，进一步优选2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦。作为优选的，本专利技术所述的陶瓷粉体为氧化物陶瓷粉体，采用氧化铝、氧化锆、二氧化硅陶瓷粉体中的一种。进一步优选陶瓷粉体粒径为300nm-0.5μm。上述陶瓷浆料的制备方法：首先将自由基型光固化树脂体系和阳离子型光固化树脂体系进行预混，得到混杂型光固化树脂预混液。通过调整预混液各组分，得到性能最佳的混杂型光固化树脂配方。以混杂型光固化树脂体系为基础，加入陶瓷粉体，通过真空搅拌脱泡，得到分散均匀的陶瓷浆料。本专利技术还提供一种3D打印陶瓷浆料的成型方法，包括以下步骤：(1)首先在电脑上用CAD软件，根据产品要求设计三维模型；(2)利用切片软件沿着三维模型成型高度方向进行切片处理；(3)调整打印参数，逐层打印，得到陶瓷坯体；(4)调整升温曲线，将打印的陶瓷坯体进行排胶烧结，得到陶瓷制品；(5)对陶瓷制品表面进行打磨等表面处理，得到表面光滑的陶瓷样件。作为优选，所述的陶瓷快速成型方法中，打印参数包括扫描速度为500-1000mm/s、切片厚度0.05-0.125mm、流平时间3-5s、扫描后等待时间3-8s、激光功率350-380mw。本专利技术的有益效果本专利技术制备的陶瓷浆料可以得到固化速度快、尺寸精度高、力学性能好的复杂陶瓷制品，实现结构可控的复杂陶瓷件的快速成型制造，缩短制造时间，降低制造成本。附图说明图1为陶瓷浆料的制备流程框图。图2为光固化3D打印制备陶瓷制品的流程框图。下面参照附图作进一步的说明：图1，首先将自由基型光固化树脂体系和阳离子型光固化树脂体系进行预混，得到混杂型光固化树脂预混液。通过调整预混液各组分，得到性能最佳的混杂型光固化树脂配方。以混杂型光固化树脂体系为基础，加入陶瓷粉体，通过真空搅拌脱泡，得到分散均匀的陶瓷浆料。参照图2，将制备好的陶瓷浆料倒入打印机料槽中，设置打印参数，在355nm波长条件下逐层打印，得到陶瓷打印件。将打印好的陶瓷打印件从网板上取下，用无水乙醇洗去未固化浆料，再经固化箱后固化，得到陶瓷素坯。将陶瓷素坯放置于电阻线炉中缓慢升温到600℃排除树脂，再至于硅钼棒炉中升至一定温度保温，自然冷却至室温，最终得到陶瓷制品。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例11)陶瓷浆料制备。首先将34g阳离子型光固化树脂预聚体、14g阳离子型活性单体、2g阳离子型光引发剂、29g自由基型光固化树脂预聚体、19g自由基型活性单体、2g自由基型光引发剂混合均匀，加热30-80min，得到预混液，然后将氧化铝陶瓷粉末加入上述预混液中，真空搅拌脱泡120min，得到分散均匀的陶瓷浆料。2)打印成型。将氧化铝陶瓷浆料倒入打印机料槽中，设置打印参数扫描速度为1000mm/s、切片厚度-0.125mm、流平时间5s、扫描后等待时间3s、激光功率380mw。在355nm波长条件下逐层打印，得到陶瓷打印件。3)清洗和后固化。将打印好的陶瓷打印件从网板上取下，用无水乙醇洗去未固化浆料，再经固化箱后固化，得到陶瓷素坯。4)排胶和烧结。将陶瓷素坯放置于电阻线炉中缓慢升温到600℃排除树脂，再将样件至于硅钼棒炉中，温度升到1650℃，保温2-3小时，自然冷却至室温，最终得到氧化铝陶瓷制品。实施例21)陶瓷浆料制备。首先将27g阳离子型光固化树脂预聚体、12g阳离子型活性单体、1g阳离子型光引发剂、33g自由基型光固化树脂预聚体、24g自由基型活性单体、3g自由基型光引发剂混合均匀，加热30-80min，得到预混液,然后将氧化铝陶瓷粉末加入上述预混液中,真空搅拌脱泡120min，得到分散均匀的陶瓷浆料。2)打印成型。将氧化锆陶瓷浆料倒入打印机料槽中,设置打印参数扫描速度为1000mm/s、切片厚度0.125mm、流平时间5s、扫描后等待时间3s、激光功率380mw。在355nm波长条件下逐层打印，得到陶瓷打印件。3)清洗和后固化。将打印好的陶瓷打印件从网板上取下，用无水乙醇洗去未固化浆料，再经固化箱后固化，得到陶瓷素坯。4)排胶和烧结。将陶瓷素坯放置于电阻线炉中缓慢升温到600℃排除树脂，再将样件至于硅钼棒炉中，温度升到1550℃，保温2-4小时，自然冷却至室温，最终得到氧化锆陶瓷制品。实施例31)陶瓷浆料制备。首先将20g阳离子型光固化树脂预聚体、9g阳离子型活性单体、1g阳离子型光引发剂、38g自由基型光固化树脂预聚体、28g自由基型活性单体、4g自由基型光引发剂混合均匀，加热30-80min，得到预混液,然后将氧化铝陶瓷粉末加入上述预混液中,真空搅拌脱泡120min，得到分散均匀的陶瓷浆料。2)打印成型。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光固化陶瓷浆料，其特征在于该浆料包括光固化树脂和陶瓷粉体，其中光固化树脂为混杂型光固化树脂，包括阳离子型光固化树脂体系和自由基型光固化树脂体系。

【技术特征摘要】
1.一种光固化陶瓷浆料，其特征在于该浆料包括光固化树脂和陶瓷粉体，其中光固化树脂为混杂型光固化树脂，包括阳离子型光固化树脂体系和自由基型光固化树脂体系。2.如权利要求1所述的光固化陶瓷浆料，其特征在于它是由下述组分按质量百分比构成：(1)光固化树脂15％-36％；(2)陶瓷粉体64-85％；作为优选，所述的光固化树脂包括如下组分:(1)10-50wt％阳离子型光固化树脂预聚物；(2)20-40wt％自由基型光固化树脂预聚物；(3)10-30wt％阳离子型光固化树脂活性稀释剂；(4)15-30wt％自由基型光固化树脂活性稀释剂；(5)1-6wt％阳离子型光引发剂；(6)1-8wt％自由基型光引发剂。3.如权利要求2所述的光固化陶瓷浆料，其特征在于：所述阳离子型光引发剂选用芳基重氮盐、二芳基碘鎓盐、三芳基硫鎓盐中的一种，进一步优选无锑三芳基硫鎓盐。4.如权利要求2所述的光固化陶瓷浆料，其特征在于：所述自由基型光引发剂选用苯乙酮衍生物、二苯甲酮衍生物、酰基膦氧化物、蒽醌衍生物中的一种，进一步优选2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦。5.如权利要求2所述的光固化陶瓷浆料，其特征在于：所述陶瓷粉体为氧化物陶瓷粉体，采用氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：张婷婷，李磊，许壮志，薛健，张明，
申请(专利权)人：辽宁省轻工科学研究院，
类型：发明
国别省市：辽宁,21