[发明专利]一种3D打印陶瓷的方法

说明书

本申请涉及陶瓷制备的技术领域，特别涉及一种3D打印陶瓷的方法。本申请提供一种3D打印陶瓷的方法，包括以下步骤：步骤1、将乙烯基聚硅氮烷、单体、抗氧化剂和光引发剂混合，得到陶瓷前驱体浆料；步骤2、将所述陶瓷前驱体浆料进行光固化3D打印成型，得到第一陶瓷前驱体素坯；步骤3、将所述陶瓷前驱体素坯进行光处理，得到第二陶瓷前驱体素坯；步骤4、将所述第二陶瓷前驱体素坯依次进行排胶和烧结，得到陶瓷制件。本申请有效解决了现有技术的陶瓷制品中烧结致密度低、烧结后在不同方向上坯体的收缩率不一致，以及烧结变形的技术问题。

技术领域

本申请涉及陶瓷制备的技术领域，特别涉及一种3D打印陶瓷的方法。

背景技术

陶瓷材料一般具有良好的耐腐蚀性，抗氧化性，化学稳定性好，硬度高，但是陶瓷材料的塑形差，脆性高，采用传统制作方法不易制成复杂结构和薄壁空心结构。采用增材制造技术可以较好的解决此类问题，在陶瓷增材制造中使用光固化成型技术制件成型精度高，可对复杂形状薄壁空心结构进行快速成型，不需要模具，制作材料利用率高。

目前，在陶瓷光固化成型方面主要有两种常见方法，一种是在光敏树脂中加入陶瓷粉体进行光固化成型；另一种是利用陶瓷前驱体进行光固化成型。如果利用光敏树脂中加入陶瓷粉体进行成型件的打印，陶瓷颗粒会降低吸光率，成型效果并不是很好，而且还要考虑烧结后陶瓷颗粒的均匀性对烧结件的影响，可能有不同部位收缩率不一致的问题；陶瓷前驱体光固化成型虽然可以获得好的成型效果，可以长久保存的稳定浆料，但是要想烧结后获得较为理想的陶瓷制件还需要考虑烧结工艺的选择。

陶瓷前驱体光固化成型制件烧结过程中如何提高烧结致密度以及保证烧结后在不同方向上坯体能够有一致的收缩率和解决烧结变形问题，根据陶瓷前驱体材料找到合适的烧结工艺，这是陶瓷前驱体通过烧结工艺转变为陶瓷制品必须要解决的技术难题。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种3D打印陶瓷的方法，以解决现有技术的陶瓷制品中烧结致密度低、烧结后在不同方向上坯体的收缩率不一致，以及烧结变形的技术问题。

为达到上述目的，本申请提供了一种3D打印陶瓷的方法，包括以下步骤：

步骤1、将乙烯基聚硅氮烷、单体、抗氧化剂和光引发剂混合，得到陶瓷前驱体浆料；

步骤2、将所述陶瓷前驱体浆料进行光固化3D打印成型，得到第一陶瓷前驱体素坯；

步骤3、将所述陶瓷前驱体素坯进行光处理，得到第二陶瓷前驱体素坯；

步骤4、将所述第二陶瓷前驱体素坯依次进行排胶和烧结，得到陶瓷制件。

其中，本申请的单体、抗氧化剂和光引发剂为现有常规用于光固化3D打印的单体、抗氧化剂和光引发剂；单体选自聚乙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯和1,6-己二醇二丙烯酸中的一种或多种；抗氧化剂选自1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯(抗氧剂1330)、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)和β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯(抗氧剂1076)中的一种或多种；光引发剂选自1-羟环己基苯酮(光引发剂184)、光引发剂184D和苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦(光引发剂819)中的一种或多种。

优选的，光引发剂819和光引发剂184D。光引发剂819用于表层固化，内部没有固化完全，光引发剂184D主要用于深层固化，二者复配使用能实现较好的成型。

本申请的陶瓷前驱体浆料包括乙烯基聚硅氮烷、单体、抗氧化剂和光引发剂，本申请的浆料能够充分混合均匀，进行光固化3D打印成型得到的素坯成型缺陷少，高温裂解后直接转化为陶瓷空隙较少，通过实验测定陶瓷制件的三维方向的线性收缩率相同，约为33％。

作为优选，步骤2中，所述光固化3D打印成型的紫外光光强的波长为350nm～420nm。