【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及陶瓷3d打印，具体涉及一种光固化3d打印多材料陶瓷结构件的制备方法。
技术介绍
1、随着现代工业技术和经济的发展，复杂形状陶瓷结构件的加工需求日益提升，尤其是多材料陶瓷结构件的高精度一体化成形需求不断增加，可满足航空航天、汽车加工、微纳器件、半导体等领域多材料陶瓷结构件的应用需求。增材制造技术(additivemanufacturing)可满足复杂形状陶瓷结构件的加工需求，其中光固化(stereolithography)增材制造技术可满足高精度复杂形状陶瓷结构件的加工需求。其中，基于多浆料槽的面曝光数字光处理(digiital light processing,dlp)成形工艺和基于分区涂布-光固化结合的成形工艺可满足多陶瓷材料复杂形状陶瓷结构件的加工需求析。
2、然而，光固化3d打印是基于对陶瓷浆料的逐层选择性光聚合而成，由于光固化3d打印的陶瓷生坯有机物含量过高，通常高达40-50vol％，在脱脂过程中，有机物的脱除极易导致缺陷的产生。尤其是多陶瓷材料的光固化成形过程中，由于不同种类的陶瓷生坯是基于不同组分的陶瓷浆料光固化而成，由于不同组分的陶瓷浆料有机成形差异较大，光聚合行为也差异较大，光固化成形而成的陶瓷生坯中有机物的化学组分和物理状态均差异较大，在脱脂过程中极易导致界面的形成和缺陷的产生。因此，导致多材料陶瓷结构件的脱脂失败，严重阻碍了多陶瓷材料光固化3d打印技术的发展。
3、如中国专利技术专利《陶瓷增材制造光固化多材料成形装置及方法》(cn202310408377.x)一文中，报
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种光固化3d打印多材料陶瓷结构件的制备方法，通过浆料组分优化、脱脂工艺优化和梯度设计，利用多材料光固化3d打印机成形的多材料陶瓷结构件，经脱脂后，界面结合良好，无明显缺陷产生，由此解决传统脱脂工艺过程中由于不同陶瓷材料生坯组分差异大而导致的易生成缺陷的技术问题。
2、为实现上述目的，按照本专利技术的第一方面，提供了一种光固化3d打印多材料陶瓷结构件的制备方法，包括如下步骤：
3、(1)将陶瓷粉体a、混合陶瓷粉体、陶瓷粉体b分别与光固化单体、分散剂、光引发剂和低分子量塑性剂配制成光固化陶瓷浆料，且所述陶瓷粉体a、所述混合陶瓷粉体和所述陶瓷粉体b在对应所述光固化陶瓷浆料中的固含量依次呈均一梯度式变化；其中，所述混合陶瓷粉体为所述陶瓷粉体a和所述陶瓷粉体b的混合；其中，所述低分子量塑性剂为分子量低于400且分解温度低于300℃的脂肪族塑性剂或邻苯类塑性剂；
4、(2)将所述光固化陶瓷浆料利用多材料光固化3d打印成形机，按照所述光固化陶瓷浆料的固含量梯度顺序进行一体化光固化打印，制备固含量梯度的多材料陶瓷结构件生坯；
5、(3)将所述多材料陶瓷结构件生坯在氩气下进行脱脂，烧结，制得多材料陶瓷结构件。
6、作为本专利技术的优选，所述低分子量塑性剂为聚乙二醇、聚丙二醇、二乙二酯或邻苯二甲酸二丁酯；其中所述聚乙二醇和所述聚丙二醇的分子量为200；
7、在所述光固化陶瓷浆料中所述低分子量塑性剂与所述光固化单体的体积比为1.5:8.5至2.5:7.5。
8、作为本专利技术的优选，所述陶瓷粉体a、所述混合陶瓷粉体以及所述陶瓷粉体b在对应所述光固化陶瓷浆料中的固含量为40-60vol％；
9、按照所述陶瓷粉体a与所述陶瓷粉体b在对应所述光固化陶瓷浆料中的固含量的差值设置至少一种混合陶瓷粉体固含量的光固化陶瓷浆料，且相邻固含量的两种所述光固化陶瓷浆料的固含量差值为1-2.5vol％。
10、作为本专利技术的优选，所述陶瓷粉体a和所述陶瓷粉体b均选自氧化硅、氧化锆、氧化铝、羟基磷灰石、磷酸钙、碳化硅、氮化硅、氮化铝或氮化钛中的一种，且所述陶瓷粉体a和所述陶瓷粉体b选材不相同。
11、作为本专利技术的优选，所述光固化单体为单官光固化单体、双官光固化单体和多官光固化单体的混合物；所述光固化单体的添加量占所述光固化陶瓷浆料的30-50vol％；
12、其中，所述单官光固化单体和所述多官光固化单体的体积比为1:4至4:1，且所述单官光固化单体和所述多官光固化单体的总体积比为所述光固化单体的50vol％；
13、所述单官单体为丙烯酸月桂酯、乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酰吗啉中的一种；所述双官光固化单体为1,6—己二醇丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇丙烯酸酯、丙氧化二新戊二醇丙烯酸酯、1,9—壬二醇二丙烯酸酯中的一种；所述多官光固化单体为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯中的一种。
14、作为本专利技术的优选，所述分散剂为高分子共聚物分散剂byk111、byk183、byk163、byk180、sago9090、sago9073中的一种，所述分散剂的添加量占所述光固化陶瓷浆料的2-5wt％；
15、所述光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、1-羟基环己基苯基甲酮、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦中的一种，所述光引发剂的添加量占所述光固化陶瓷浆料的2-4wt％。
16、作为本专利技术的优选，所述脱脂的温度从室温升至600℃，升温速率为0.1～0.6℃/min，分别在300℃、340℃、400℃、420℃和500℃保温1-3h。
17、作为本专利技术的优选，所述光固化陶瓷浆料中还包含脂肪族聚氨酯丙烯酸酯或环氧丙烯酸酯，且所述脂肪族聚氨酯丙烯酸酯或所述环氧丙烯酸酯与所述光固化单体的体积比1:9至3:7。
18、作为本专利技术的优选，所述光固化陶瓷浆料中还包含烧结助剂；
19、所述烧结助剂为三氧化二钇粉体、三氧化二铝粉体、氧化镁粉体中的一种或多种混合；
20、所述烧结助剂的添加量占所述光固化陶瓷浆料的2-4wt％。
21、按照本专利技术的另一方面，提供了一种如第一方面所述的制备方法制得的多材料陶瓷结构件。
22、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
23、(1)本专利技术经浆料组分，具体由于低分子量塑性剂(分子量低于400且分解温度低于300℃本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种光固化3D打印多材料陶瓷结构件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的光固化3D打印多材料陶瓷结构件的制备方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的光固化3D打印多材料陶瓷结构件的制备方法，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的光固化3D打印多材料陶瓷结构件的制备方法，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的光固化3D打印多材料陶瓷结构件的制备方法，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的光固化3D打印多材料陶瓷结构件的制备方法，其特征在于，
7.根据权利要求1所述的光固化3D打印多材料陶瓷结构件的制备方法，其特征在于，
8.根据权利要求1所述的光固化3D打印多材料陶瓷结构件的制备方法，其特征在于，
9.根据权利要求1所述的光固化3D打印多材料陶瓷结构件的制备方法，其特征在于，所述光固化陶瓷浆料中还包含烧结助剂；
10.如权利要求1-9任一项所述的制备方法制得的多材料陶瓷结构件。
【技术特征摘要】
1.一种光固化3d打印多材料陶瓷结构件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的光固化3d打印多材料陶瓷结构件的制备方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的光固化3d打印多材料陶瓷结构件的制备方法，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的光固化3d打印多材料陶瓷结构件的制备方法，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的光固化3d打印多材料陶瓷结构件的制备方法，其特征在于，
6.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：闫春泽，周士翔，刘桂宙，史玉升，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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