步详细说明，但本发明不仅局限于以下具体实施例。
[0022]实施例一
如图1所示，本发明的工艺步骤包括:
1)三维模型的建立。根据实际需求，用Pro/E或AutoCAD软件构造零件的三维模型，并将三维模型数据转换为STL格式文件；
2)采用快速成型机的分层软件将三维模型进行分层处理，分层后的数据导入制造程序中；
3)取250g反应结合碳化硅原料粉(炭粉与a-SiC以质量比为1: 4?99混合)，0.306g氨水、40g去离子水搅拌30min后，加入1.8g磷酸三丁醋、1.5g明胶，在高速球磨机中球磨2h ；
4)将球磨后的浆料在真空除泡机中于-0.0SMPa真空下除泡1min ;
5)将除泡后的浆料置于快速成型机(优选为电机推动微注射式3D打印机)的料筒中，开始加热料筒，设置料筒加热温度为70?100°C ;保温20min后快速成型机的喷头在制造程序的控制下，根据步骤(2)中的分层数据挤出陶瓷浆料成挤出丝并打印出截面薄层，挤出丝在室温(25°C)下固化，形成截面薄层的实体，通过层层堆积，制得陶瓷快速成型的素坯；所述挤出丝直径为60μηι?5mm，陶瓷楽料挤出速度为0.5?100mm/s，挤出丝与丝之间的间距为0.01?10mnin
[0023]6)将固化成型的素坯在60°C下干燥30min，然后在80°C下干燥30min，使素坯完全干燥；
7)干燥后的素坯进行脱蜡。脱蜡温度曲线为:从室温升温至160°C保温lh，然后升温至600°C保温lh，接着升温至850°C保温2h ； 8)反应烧结。将脱蜡后的素坯包埋在Si粒中，在真空下进行反应烧结；烧结温度曲线为:从室温升温至600°C，然后升温至1000°C，接着升温至1550°C保温2h即可，烧结密度达到 3.05g/cm3以上。
[0024]实施例二
本实施例与实施例一不同的是，在步骤3)中采用的陶瓷粉末为氧化铝陶瓷粉末，固化剂为琼脂糖，在步骤8)中烧结为:从室温以2V /min的速率升温至500°C，然后以10°C /min的速率升温至800°C，接着以8°C /min的速率升温至1700°C保温2h，得到的氧化铝陶瓷烧结密度为3.85 g/cm3以上。
[0025]实施例三
本实施例与实施例一不同的是，在步骤3)中采用的陶瓷粉末为氧化锆陶瓷粉末，固化剂为有机单体丙烯酰胺和交联剂亚甲基双丙烯酰胺，在步骤8)中烧结为:从室温以2°C /min的速率升温至500 °C，然后以10 °C /min的速率升温至800°C，接着以8°C /min的速率升温至1460°C保温3h，得到氧化锆陶瓷的烧结密度为5.55 g/cm3以上。
[0026]本发明基于3D打印成型技术制备陶瓷零部件的工艺方法，通过在水基陶瓷浆料中添加固化剂，在3D打印机中快速成型，通过干燥、脱蜡、烧结得到所需形状的陶瓷材料。本发明基本原理是利用水溶性凝胶物质的凝胶固化特性，在水基陶瓷浆料中加入一定量的凝胶固化剂，球磨混合后真空除泡，将所得陶瓷浆料置于3D打印机(优选为电机推动微注射式3D打印机)料筒内，通过对料筒加热改善浆料的粘度和流动性，陶瓷浆料在步进机推动下从针头挤出，挤出丝在一定的温度下固化后，通过层层叠加快速成型为复杂零件素坯。最后通过干燥、脱蜡、烧结得到陶瓷零部件。该方法可以成型各种复杂形状的陶瓷坯体，无需模具，无需后期去料处理，工艺简单，成本低。
[0027]以上仅是本发明的特征实施范例，对本发明保护范围不构成任何限制。凡采用同等交换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。
【主权项】
1.一种陶瓷3D打印成型的方法，其特征在于:包括以下步骤: (O构建目标零件的三维模型，将数据模型转换为STL格式文件； (2)用快速成型机的分层软件对STL格式文件进行分层处理，然后将分层数据导入制造程序中； (3)将陶瓷粉末、去离子水、分散剂、消泡剂和固化剂混合均匀并球磨I?8h，然后将球磨后的浆料在真空除泡机中进行真空除泡10?60min制备成陶瓷浆料； (4)将配制的陶瓷浆料加入到3D打印机的料筒中，将料筒温度加热到50?250°C，保温5?30min ;3D打印机的喷头在制造程序的控制下，根据步骤(2)中的分层数据挤出陶瓷浆料成挤出丝并打印出截面薄层，挤出丝中的固化剂在固化温度下开始固化，形成截面薄层的实体，通过层层堆积，制得陶瓷快速成型的坯体； (5)将坯体在固化温度下固化10?60min后，置于烘箱中于40?80°C干燥10?60min ； (6)将干燥后的坯体进行脱蜡、烧结制得目标零件。
2.根据权利要求1所述的陶瓷3D打印成型的方法，其特征在于:步骤(3)中所述陶瓷浆料中，陶瓷粉末的含量为10?95 wt% ;固化剂含量为0.1?20wt% ;分散剂的含量为0.1?10wt% ;消泡剂的含量为0.1?10wt% ;余量为去离子水。
3.根据权利要求1或2所述的陶瓷3D打印成型的方法，其特征在于:所述的陶瓷粉末为氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、反应碳化硅陶瓷、无压碳化硅陶瓷、碳化硼陶瓷中的一种。
4.根据权利要求1或2所述的陶瓷3D打印成型的方法，其特征在于:所述陶瓷粉末的平均粒径为0.5?100 μ m。
5.根据权利要求1或2所述的陶瓷3D打印成型的方法，其特征在于:所述的固化剂为水溶性溶胶。
6.根据权利要求5所述的陶瓷3D打印成型的方法，其特征在于:所述水溶性溶胶为明胶、硅溶胶、海藻酸钠、琼脂糖中的一种。
7.根据权利要求5所述的陶瓷3D打印成型的方法，其特征在于:所述水溶性溶胶为琼脂糖。
8.根据权利要求1所述的陶瓷3D打印成型的方法，其特征在于:所述喷头的喷孔直径为60 μ m?5mm，料筒加热温度为50?250°C，挤出后固化温度为_30°C?120°C，陶瓷浆料挤出速度为0.5?100mm/s，挤出丝与丝之间的间距为0.01?10mm。
9.根据权利要求1或2所述的陶瓷3D打印成型的方法，其特征在于:所述的分散剂为氨水、四甲基氢氧化铵、柠檬酸盐、聚丙烯酸盐、六磷偏酸钠、聚醚酰亚胺、阿拉伯树胶、三聚磷酸钠、聚乙二醇、水玻璃、三乙醇胺、聚羧酸铵盐、聚乙烯亚胺(PEI)中的一种。
10.根据权利要求1或2所述的陶瓷3D打印成型的方法，其特征在于:所述的消泡剂为正辛醇、正丁醇、磷酸三丁酯、烷基硅油、乙二醇中的一种。
【专利摘要】本发明公开一种陶瓷3D打印成型的方法，包括以下步骤：（1）构建目标零件的三维模型；（2）分层处理，将分层数据导入制造程序中；（3）制备陶瓷浆料；（4）将配制的陶瓷浆料加入到3D打印机中制得陶瓷快速成型的坯体；（5）将坯体在固化温度下固化10～60min后，置于烘箱中干燥；（6）将干燥后的坯体进行脱蜡、烧结制得目标零件；本发明工艺简单、设备成本低，在挤出过程中可减小陶瓷浆料中粉末颗粒的间距，致密度高，且不受陶瓷颗粒种类和零件形状的限制，适合制备各种陶瓷材料、各种复杂形状的陶瓷制品。
【IPC分类】B28B1-00, C04B35-63
【公开号】CN104526838
【申请号】CN201410840236
【发明人】邬国平, 李妙妙, 谢方民
【申请人】宁波伏尔肯机械密封件制造有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月30日