[发明专利]用于增材制造的石榴状黑色陶瓷颗粒及其制备方法和应用

说明书

本发明属于黑色粉末陶瓷DLP增材制造技术领域，涉及一种用于增材制造的石榴状黑色陶瓷颗粒及其制备方法和应用，具体涉及一种利用易熔金属实现黑色粉末陶瓷高质高效DLP增材制造的方法。增材制造方法包括：将易熔金属与黑色陶瓷粉末混合，制备陶瓷浆料，进行打印、光固化、烧结，获得黑色陶瓷。与单一黑色粉体制备的陶瓷浆料的3D打印效果进行对比，本发明黑色粉体材料均匀分布在易熔金属中，并配合气雾化法制备石榴状复合颗粒以及两步烧结的过程，使得陶瓷材料的固化层厚度、烧结后陶瓷致密度与力学性能等参数，均优于单一黑色粉体制备的陶瓷。

技术领域

本发明属于黑色粉末陶瓷DLP增材制造技术领域，涉及一种用于增材制造的石榴状黑色陶瓷颗粒及其制备方法和应用，具体涉及一种利用易熔金属实现黑色粉末陶瓷高质高效DLP增材制造的方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

随着高端装备制造业和材料科学的持续发展，具有高分辨率、高成型速率等优异性能的3D增材制造技术不断涌现并发挥出重要作用，为高性能精密零件的生产制造提供了新的选择。基于掩模图像投影工艺的数字光处理技术(DLP，Digital Light Processing)的光固化成型增材制造技术制备的陶瓷零部件精度高，力学性能优良，特别适合微小型、高精度部件的制造。然而，DLP技术对材料对紫外光的吸收与散射有相对严格的要求，所以目前利用光固化成型制备的陶瓷主要局限于氧化铝材料等白色氧化物陶瓷。

碳化硅陶瓷复合材料因其优异的材料性能而受到了航空航天、汽车、机械和电子工程等诸多领域的广泛关注，正开始成为高温结构部件的首选材料。然而，发明人研究发现碳化硅与碳纤维等黑色材料对光的吸收与散射较大，所以在应用DLP光固化成型技术制备碳化硅复合陶瓷时，面临固化层厚度低、材料成型困难等技术瓶颈，为黑色粉体陶瓷材料光固化成型增材制造领域提出了严峻的挑战。

发明内容

为了解决现有技术中黑色材料使用DLP光固化成型技术制备复合陶瓷时，存在的固化层厚度低、材料成型困难的问题，本发明提出一种用于增材制造的石榴状黑色陶瓷颗粒及其制备方法和应用。该方法在光固化增材制造复合陶瓷坯体前，创造性地将黑色陶瓷材料粉体与熔融态易熔金属均匀混合，制备出石榴状黑色陶瓷颗粒，多个黑色陶瓷粉体分布在易熔金属颗粒内部，再经过高温烧结有效去除坯体中的易熔金属与树脂，以保证获得高质量的黑色粉末陶瓷。该方法工艺简单，能够将难以打印加工的黑色陶瓷粉体进行打印，无需复杂设备支持，制备成本低，易于推广。

具体地，本发明是通过如下所述的技术方案实现的：

本发明第一方面，提供一种用于增材制造的石榴状黑色陶瓷颗粒，包括黑色陶瓷粉体与易熔金属，多个黑色陶瓷粉体分布在易熔金属颗粒内部；

所述易熔金属选自铋、铅、锡和镉中两种及两种以上制成的合金。

本发明第二方面，提供一种用于增材制造的石榴状黑色陶瓷颗粒的制备方法，包括：将易熔金属加热，与黑色陶瓷粉体混合，再经气雾化法制备石榴状黑色陶瓷颗粒。

本发明第三方面，提供一种黑色陶瓷粉末的3D打印光固化方法，包括：将用于增材制造的石榴状黑色陶瓷颗粒制备成陶瓷浆料，进行打印、光固化、烧结，获得黑色陶瓷。

本发明第四方面，提供一种黑色陶瓷粉末的3D打印光固化方法制备得到的黑色陶瓷。

本发明第五方面，提供一种用于增材制造的石榴状黑色陶瓷颗粒和/或黑色陶瓷粉末的3D打印光固化方法在增材制造领域中的应用。

本发明一个或多个实施例具有以下有益效果：