本發(fā)明屬于特種功能陶瓷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種3D打印用氧化鋁陶瓷漿料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

3D打印技術(shù)于上世紀(jì)80年代誕生于美國，其突破了傳統(tǒng)的加工模式，被認(rèn)為是近20年制造技術(shù)領(lǐng)域的一次重大突破。3D打印技術(shù)是依據(jù)CAD三維建模、通過材料的逐層疊加堆積直接獲得實(shí)體部件的技術(shù)，也被稱為“增量技術(shù)”、“堆積技術(shù)”等。與傳統(tǒng)的制造技術(shù)相比，3D打印技術(shù)的制造速度更快，并可直接制造出任意復(fù)雜形狀的部件，是非常有應(yīng)用前景并符合未來技術(shù)發(fā)展趨勢的制造技術(shù)，受到國內(nèi)外很多學(xué)者的關(guān)注。目前，3D打印技術(shù)已在高分子、金屬材料領(lǐng)域得到較好的應(yīng)用和發(fā)展，在陶瓷材料領(lǐng)域也不斷取得一些技術(shù)突破。20世紀(jì)90年代中期，研究者們就開始嘗試通過3D打印技術(shù)成型陶瓷部件，目前已取得顯著的研究進(jìn)展。目前主要是采用激光的方法制備出了一些陶瓷部件，但是針對光固化成型陶瓷，目前國內(nèi)尚未見報(bào)道。3D打印技術(shù)在制造陶瓷材料方面具有很大優(yōu)勢，不依賴復(fù)雜模具和機(jī)械加工，并可根據(jù)材料不同的性能要求，開發(fā)出不同結(jié)構(gòu)的陶瓷材料，這為復(fù)雜形狀的部件制造提供了一種新的成型方法。

眾所周知，先進(jìn)陶瓷光固化成型的首要前提是可聚合的陶瓷料漿的制備。陶瓷料漿的性能不僅影響著隨后的成型、預(yù)燒和燒結(jié)，還與原料的利用率、工藝效率和冷加工成本等密切關(guān)聯(lián)。如何制備出能夠光固化成型的、適用于3D打印技術(shù)的陶瓷料漿，是特種功能陶瓷技術(shù)領(lǐng)域亟待解決的主要課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種3D打印用氧化鋁陶瓷漿料，具有固相含量高的特點(diǎn)，本發(fā)明同時(shí)提供其制備方法和應(yīng)用。

本發(fā)明所述的3D打印用氧化鋁陶瓷漿料，由以下重量百分?jǐn)?shù)的原料制成：

其中，所述的氧化鋁配方料由以下重量百分?jǐn)?shù)的原料制成：

所述的3D打印用氧化鋁陶瓷漿料的制備方法，包括如下步驟：

(1)制備氧化鋁配方料：按配方量分別稱取氧化鋁、氧化鑭、氧化鈮、氧化釔粉體，依次加入裝有氧化鋁研磨球的球磨罐中，其中，料球比為1：2，加入研磨介質(zhì)，球磨4h后，干燥待用；

(2)氧化鋁陶瓷料的制備：首先，將聚丙烯加熱到180-200℃，保溫30-40min；然后，降溫至160-175℃，加入硬脂酸，保溫至完全溶解；再降溫至130-150℃，加入石蠟，140-160℃下混合均勻，將干燥的氧化鋁配方料分批次加入，攪拌均勻后，得氧化鋁陶瓷漿料。

所述的研磨介質(zhì)為水。

氧化鋁陶瓷料的制備優(yōu)選為：

首先，將稱量好聚丙烯加熱到180-200℃，使其由白色粒狀變?yōu)闊o色的稠狀物質(zhì)；然后，降溫至160-175℃，加入硬脂酸，硬脂酸完全溶解后，冷至130-150℃，加入石蠟，140-160℃下混合均勻，呈白色粘稠狀，將干燥后的氧化鋁配方粉體分批次加入到上述粘稠狀混合物中，用攪拌機(jī)攪拌均勻，得氧化鋁陶瓷漿料。

所述的分批次優(yōu)選為2-4次。

所述的3D打印用氧化鋁陶瓷漿料有兩種應(yīng)用形式：第一種，氧化鋁陶瓷漿料采用3D打印機(jī)直接成型各種個(gè)性化、復(fù)雜化、特殊化和高難度的異型精密部件；第二種，將氧化鋁陶瓷漿料制備成氧化鋁增材，應(yīng)到用熔融沉積3D打印機(jī)上制備陶瓷材料。

所述的氧化鋁增材的制備方法如下：

將氧化鋁陶瓷漿料通過雙螺桿擠出機(jī)在170-190℃下擠出拉長為直徑1.75mm的細(xì)長條，然后在設(shè)備附帶的水槽中冷卻，成為氧化鋁陶瓷增材。

綜上所述，本發(fā)明的有益效果如下：

(1)本發(fā)明制備的氧化鋁陶瓷漿料固相含量高，最高可達(dá)85％，適用于直接成型各種個(gè)性化、復(fù)雜化、特殊化和高難度的異型精密部件。

(2)將本發(fā)明氧化鋁陶瓷漿料制成氧化鋁增材，能夠直接在熔融沉積3D打印機(jī)上使用。

(3)本發(fā)明所述的制備方法，簡單易實(shí)施。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

實(shí)施例中用到的所有原料除特殊說明外，均為市購。

實(shí)施例1

制備氧化鋁粉體的固含量85％的氧化鋁陶瓷漿料及增材：

(1)制備氧化鋁配方料：利用電子天平(精度0.01g)稱取球形氧化鋁陶瓷粉1700g、氧化鑭粉體1.7g、氧化鈮粉體3.4g、氧化釔粉體1.7g，依次加入裝有氧化鋁研磨球的球磨罐中，料球比1：2，加入1000g水作為研磨介質(zhì)，球磨4h后，干燥待用。

(2)氧化鋁陶瓷料的制備：利用電子天平稱量聚丙烯粉體220g加熱到190℃，使其由白色粒狀變?yōu)闊o色的稠狀物質(zhì)；降溫至170℃，加入硬脂酸40g，硬脂酸完全溶解后，冷至140℃加入石蠟40g，繼續(xù)加熱至150℃，保溫至混合均勻，呈白色粘稠狀物質(zhì)。將干燥的氧化鋁配方料分三次加入到上述粘稠狀物質(zhì)中，用攪拌機(jī)攪拌均勻，得氧化鋁陶瓷料。

(3)氧化鋁增材的制備：設(shè)定雙螺桿擠出機(jī)的溫度，調(diào)節(jié)其在180℃，通過雙螺桿擠出機(jī)將氧化鋁陶瓷料再次混料并將料擠出拉長為直徑1.75mm的細(xì)長條，在設(shè)備附帶的水槽中冷卻，成為氧化鋁增材。

實(shí)施例2

制備氧化鋁粉體的固含量80％的氧化鋁陶瓷漿料及增材：

(1)制備氧化鋁配方料：利用電子天平(精度0.01g)稱取球形氧化鋁陶瓷粉1600g、氧化鑭粉體1.6g、氧化鈮粉體3.2g、氧化釔粉體1.6g，依次加入裝有氧化鋁研磨球的球磨罐中，料球比1：2，加入1000g水作為研磨介質(zhì)，球磨4h后，干燥待用。

(2)氧化鋁陶瓷料的制備：利用電子天平稱量聚丙烯粉體180g加熱到180℃，使其由白色粒狀變?yōu)闊o色的稠狀物質(zhì)；降溫至160℃，加入硬脂酸20g，硬脂酸完全溶解后，冷至130℃加入石蠟200g，繼續(xù)加熱至150℃，保溫至混合均勻，呈白色粘稠狀物質(zhì)。將干燥的氧化鋁配方料分兩次加入到上述粘稠狀物質(zhì)中，用攪拌機(jī)攪拌均勻，得氧化鋁陶瓷料。

(3)氧化鋁增材的制備：設(shè)定雙螺桿擠出機(jī)的溫度，調(diào)節(jié)其在170℃，通過雙螺桿擠出機(jī)將氧化鋁陶瓷料再次混料并將料擠出拉長為直徑1.75mm的細(xì)長條，在設(shè)備附帶的水槽中冷卻，成為氧化鋁增材。

實(shí)施例3

制備氧化鋁粉體的固含量75％的氧化鋁陶瓷漿料及增材：

(1)制備氧化鋁配方料：利用電子天平(精度0.01g)稱取球形氧化鋁陶瓷粉1500g、氧化鑭粉體1.5g、氧化鈮粉體3.0g、氧化釔粉體1.5g，依次加入裝有氧化鋁研磨球的球磨罐中，料球比1：2，加入1000g水作為研磨介質(zhì)，球磨4h后，干燥待用。

(2)氧化鋁陶瓷料的制備：利用電子天平稱量聚丙烯粉體220g加熱到200℃，使其由白色粒狀變?yōu)闊o色的稠狀物質(zhì)；降溫至180℃，加入硬脂酸80g，硬脂酸完全溶解后，冷至160℃加入石蠟200g，150℃保溫至混合均勻，呈白色粘稠狀物質(zhì)。將干燥的氧化鋁配方料分四次加入到上述粘稠狀物質(zhì)中，用攪拌機(jī)攪拌均勻，得氧化鋁陶瓷料。

(3)氧化鋁增材的制備：設(shè)定雙螺桿擠出機(jī)的溫度，調(diào)節(jié)其在190℃，通過雙螺桿擠出機(jī)將氧化鋁陶瓷料再次混料并將料擠出拉長為直徑1.75mm的細(xì)長條，在設(shè)備附帶的水槽中冷卻，成為氧化鋁增材。