CN108793951B - 一种适合lmd法3d打印的紫砂泥料及制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
一种适合LMD法3D打印的紫砂泥料的固体原料质量配比为紫砂熟料10%‑20%、紫砂生料70%‑80%、可塑性粘土10%‑15%，同时固含量为72‑76wt%、可塑性指标2.2‑2.8cm＊kg。本发明具有固相含量高、制品精度易控制，强度高的优点。
Description
技术领域
本发明属于陶瓷材料领域，特别涉及一种适合LMD法3D打印的紫砂泥料及制备方法和应用。
背景技术
目前大多3D打印陶瓷材料需使用有机粘结剂或光敏树脂等有机材料。有机粘结剂的最高耐温通常在100-250℃之间，而陶瓷颗粒烧结致密需1000℃以上的高温，在烧成过程中温度一旦高于400℃，有机粘结剂就会迅速分解、氧化产生CO2和H2O，CO2和H2O挥发产生大量的空位，这些空位一部分形成孔隙，使产品致密度和强度降低，一部分被玻璃相填充，玻璃相的收缩较大，造成陶瓷制件尺寸不精确。另外，有机材料需经热处理清除，所以陶瓷坯体的体积收缩大，结构易变形、坍塌，导致制件精度难以控制。
梁栋,何汝杰,方岱宁.陶瓷材料与结构增材制造技术研究进展[现代技术陶瓷,2017,38(4):231-247]描述了几种3D打印陶瓷的方法，该法一般采用高固含量的陶瓷浆料或膏料为原料，几种实例主要还是利用有机材料作为粘结剂，需热处理去除有机粘结剂，成型为多孔陶瓷坯体。
黄淼俊,伍海东,黄容基,等.陶瓷增材制造(3D打印)技术研究进展.[现代技术陶瓷,2017,38(4):248-266]描述了陶瓷光固化成型技术，目前光固化成型的浆料体系主要分为陶瓷粉末—树脂基混合浆料、陶瓷粉末—水基浆料、以陶瓷前驱体作为单体和低聚物的浆料或者陶瓷粉末与前驱体混合制备的浆料。光固化成型技术由于选择的树脂基混合浆料、低聚物等属于有机高分子材料，烧结后会产生孔洞，造成致密度不高。
黄淼俊,伍海东,黄容基,等.陶瓷增材制造(3D打印)技术研究进展[现代技术陶瓷,2017,38(4):248-266]描述了自由挤出成型固相含量51％-58％之间时不影响烧结质量，但仍存在精度不高等问题。
综上所述，现有技术大多采用有机粘结剂增加陶瓷材料的粘结性和可塑性，这使得制品精度不易控制，强度不高。
发明内容
本发明的目的是提供一种给出了一种固相含量高、制品精度易控制，强度高的适合LMD法3D打印的紫砂泥料及其制备方法和应用。
本发明是在紫砂生料中加入一定量的熟料，通过对原料进行预烧可改变其结晶形态和物理性能，降低坯体干燥收缩和变形，加快半成品干燥速度，减少制品开裂，提高制品的质量。再加入一定量的专用可塑性粘土以提高泥料的可塑性，用可塑性粘土代替有机粘结剂，粘土可经1000℃以上的高温烧结，不会分解氧化，可改善3D打印陶瓷制品的力学性能，减少坍塌、开裂、收缩、变形等问题的发生，提高制品的尺寸精度。
本发明紫砂泥料的固体原料质量配比为：紫砂熟料10％-20％、紫砂生料70％-80％、可塑性粘土10％-15％。同时固含量为72-76wt％、可塑性指标为2.2-2.8cm＊kg。
如上所述的可塑性粘土的质量组成为：大同土70-80％、龙岩土3-5％、苏州土5-10％、朔州土10-15％。
如上所述的紫砂生料化学组成中各物质质量百分比为(％)：SiO2 49.85-58.12，Al2O3 20.08-25.09，Fe2O3 4.98-7.95，TiO2 0.56-1.05，CaO 0.13-0.59，MgO 0.27-0.58，K2O 0.35-0.92，Na2O 0.28-0.84，烧失12.25-16.17。
如上所述的大同土化学组成中各物质质量百分比为(％)：SiO2 42.81-50.12，Al2O3 36.21-44.22，Fe2O3 0.12-0.32，TiO2 0.01-0.08，CaO 0.11-0.34，MgO 0.09-0.56，烧失12.12-18.23。其可塑性指数为9.8-11.2，可塑性指标值为3.4-3.96。
如上所述的龙岩土化学组成中各物质质量百分比为(％)：SiO2 72.09-76.08，Al2O3 15.21-17.87，TiO2 0.02-0.1，CaO 0.57-0.81，MgO 0.23-0.56，K2O 1.12-3.07，Na2O0.09-0.28，烧失3.12-7.98。其可塑性指数为7.0-8.2，可塑性指标值为1.85-1.97。
如上所述的苏州土化学组成中各物质质量百分比为(％)：SiO2 44.87-48.12，Al2O3 35.95-39.22，Fe2O3 0.13-0.32，TiO2 0.15-0.24，CaO 0.32-0.67，MgO 0.13-0.32，K2O 0.01-0.13，Na2O 0.01-0.13，烧失11.25-15.19。其可塑性指数为8.8-10.4，可塑性指标值为3.25-3.66。
如上所述的朔州土化学组成中各物质质量百分比为(％)：SiO2 53.25-57.28，Al2O3 24.96-28.21，Fe2O3 1.15-2.35，TiO2 0.53-1.08，CaO 0.52-1.06，MgO 0.34-0.62，K2O 1.21-1.92，Na2O 0.13-0.34，烧失11.25-14.75。其可塑性指数为14.7-16.0，可塑性指标值为2.83-3.31。
本发明的制备方法，包括如下步骤：
(1)煅烧：生料先经600-800℃预烧成熟料；
(2)球磨：将生料、熟料按配比球磨8-10小时，将物料粉碎并混合均匀，其中料：球：水比为1：(1.5-2.0)：(0.8-1.2)；
(3)筛分：球磨后的泥浆过200目筛，筛余≤0.1％；
(4)制粉：过筛后的紫砂泥浆压滤脱水，泥料烘干后加工成干粉，得紫砂粉料；
(5)制备可塑性粘土粉料：按可塑性粘土组成，将大同土、龙岩土、苏州土、和朔州土采用干法制粉，粉料过200目筛，筛余≤0.1％，得可塑性粘土粉料；
(6)混合：将紫砂粉料、可塑性粘土粉料和水均匀混合成泥料，其中水的加入量为泥料的24-28wt％；
(7)陈腐：将泥料陈腐10-15天；
(8)练泥：真空练泥排去泥料的空气，练泥过程中通过添加水分或延长练泥时间来提高或降低泥料的含水率，当固含量达到72-76wt％、可塑性指标达到2.2-2.8cm＊kg时,得到满足LDM法3D打印成型的紫砂泥料。
本发明紫砂泥料的应用，包括如下步骤：
(1)成型：使用计算机辅助设计软件绘制陶瓷产品的三维立体结构模型；将三维立体结构模型文件导入3D打印切片软件中，进行切片设置，保存为3D MODEL文件；将3D MODEL文件输入到3D打印机中，将泥料装入打印机料筒，连接各部件进行3D打印成型，喷针尺寸为0.4-3.0mm，打印层厚为0.2-2mm；
(2)干燥：打印好的坯体干燥20-28小时；
(11)烧成：干燥后的坯体经1150-1200℃的高温烧成，或先经施釉后再1150-1200℃的高温烧成。
本发明与现有技术相比具有的有益效果：
1、本发明紫砂泥料采用无机可塑性粘土，不添加有机物，无需热处理工艺，容易得到较高精度、强度和致密度的紫砂制品。LDM法3D打印可以个性化定制形状较为复杂、传统成型方法难以实现的制品。LDM设备体积小、便于携带。
2、本发明紫砂泥料的固相含量为72wt％-76wt％，样品收缩较为稳定，能提高对制品尺寸精度的控制。
3、本发明烧成后样品性能，其密度2.1-2.4g/cm3，强度22-28MPa，吸水率约为2％-3％。
具体实施方式
实施例1本实施例使用原料化学组成如下表：
| 名称 | SiO<sub>2</sub> | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | TiO<sub>2</sub> | CaO | MgO | K<sub>2</sub>O | Na<sub>2</sub>O | 烧失 |
| 紫砂生料 | 49.85 | 24.38 | 6.04 | 0.89 | 0.35 | 0.58 | 0.92 | 0.82 | 16.17 |
| 大同土 | 42.81 | 42.69 | 0.22 | 0.06 | 0.34 | 0.43 | 13.45 | ||
| 龙岩土 | 72.09 | 16.94 | 0.08 | 0.59 | 0.56 | 2.18 | 0.21 | 7.35 | |
| 苏州土 | 44.87 | 39.01 | 0.28 | 0.15 | 0.67 | 0.29 | 0.01 | 0.08 | 14.64 |
| 朔州土 | 53.25 | 28.16 | 1.62 | 0.53 | 0.68 | 0.54 | 1.92 | 0.34 | 12.96 |
各粘土的可塑性指数及指标值
按紫砂熟料10wt％、紫砂生料80wt％、可塑性粘土10wt％进行配料。
(1)煅烧：生料先经600℃预烧成熟料；
(2)球磨：将生料、熟料按配比球磨8小时，料：球：水比为1：2.0：0.8将物料粉碎并混合均匀；
(3)筛分：球磨后的泥浆过200目筛，筛余≤0.1％；
(4)制粉：过筛后的紫砂泥浆压滤脱水，泥料烘干后加工成干粉，得紫砂粉料；
(5)制备可塑性粘土粉料：按可塑性粘土质量比组成，将大同土80％、龙岩土5％、苏州土5％、朔州土10％采用干法制粉，粉料过200目筛，筛余≤0.1％，得可塑性粘土粉料；
(6)混合：将紫砂粉料、可塑性粘土粉料和水按配比均匀混合成泥料，其中水的加入量为泥料的24wt％；
(7)陈腐：将泥料陈腐12天；
(8)练泥：真空练泥排去泥料的空气。练泥过程中通过添加水分或延长练泥时间来提高或降低泥料的含水率，当固含量达到76wt％、可塑性指标达到2.8cm*kg时,满足LDM法3D打印成型的要求；
(9)成型：使用计算机辅助设计软件绘制陶瓷产品的三维立体结构模型；将三维立体结构模型文件导入3D打印切片软件中，进行切片设置，保存为3D MODEL文件；将3D MODEL文件输入到3D打印机中，将泥料装入打印机料筒，连接各部件进行3D打印成型，喷针尺寸为0.4mm，打印层厚为0.2mm；
(10)干燥：打印好的坯体在室温下干燥26小时降低水分，达到提高强度的目的。
(11)烧成：干燥后的坯体经1150℃的高温烧成,
制备出最终产品的密度为2.16g/cm3，强度为22MPa，吸水率约为3％。
坯式
实施例2
| 名称 | SiO<sub>2</sub> | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | TiO<sub>2</sub> | CaO | MgO | K<sub>2</sub>O | Na<sub>2</sub>O | 烧失 |
| 紫砂生料 | 57.05 | 20.08 | 6.34 | 0.72 | 0.48 | 0.27 | 0.77 | 0.84 | 13.45 |
| 大同土 | 46.27 | 36.21 | 0.30 | 0.05 | 0.19 | 0.56 | 16.42 | ||
| 龙岩土 | 72.36 | 15.21 | 0.06 | 0.73 | 0.42 | 3.07 | 0.17 | 7.98 | |
| 苏州土 | 47.73 | 35.95 | 0.19 | 0.21 | 0.32 | 0.32 | 0.08 | 0.01 | 15.19 |
| 朔州土 | 55.34 | 28.21 | 1.55 | 0.69 | 0.52 | 0.45 | 1.73 | 0.26 | 11.25 |
各粘土的可塑性指数及指标值
按紫砂熟料10wt％、紫砂生料75wt％、可塑性粘土15wt％进行配料。
(1)煅烧：紫砂生料经650℃预烧成熟料；
(2)球磨：将熟料、生料球磨8小时，料：球：水比为1：2.0：1.2将物料粉碎并混合均匀；
(3)筛分：球磨后的泥浆过200目筛，筛余≤0.1％；
(4)制粉：过筛后的紫砂泥浆压滤脱水，泥料烘干后加工成干粉，得紫砂粉料；
(5)制备可塑性粘土粉料：按大同土75wt％、龙岩土5wt％、苏州土10wt％、朔州土10wt％配比采用干法制粉，粉料过200目筛，筛余≤0.1％，得可塑性粘土粉料；
(6)混合：将紫砂粉料、可塑性粘土粉料和水按配比均匀混合成泥料,其中水的加入量为泥料的25.2wt％；
(7)陈腐：将泥料陈腐10天；
(8)练泥：真空练泥排去泥料的空气。练泥过程中通过添加水分或延长练泥时间来提高或降低泥料的含水率，当固含量达到74.8wt％(此处固含量应和加入水量和为100％，下同)、可塑性指标达到2.6cm*kg时,满足LDM法3D打印成型的要求；
(9)成型：使用计算机辅助设计软件绘制陶瓷产品的三维立体结构模型；将三维立体结构模型文件导入3D打印切片软件中，进行切片设置，保存为3D MODEL文件；将3D MODEL文件输入到3D打印机中，将泥料装入打印机料筒，连接各部件进行3D打印成型，喷针尺寸为0.8mm，打印层厚为0.5mm；
(10)干燥：打印好的坯体进行干燥21小时降低水分,达到提高强度的目的。
(11)烧成：干燥后的坯体经1160℃的高温烧成。制备出最终产品的密度为2.4g/cm3，强度为23MPa，吸水率约为2.2％。
坯式
实施例3
| 名称 | SiO<sub>2</sub> | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | TiO<sub>2</sub> | CaO | MgO | K<sub>2</sub>O | Na<sub>2</sub>O | 烧失 |
| 紫砂生料 | 58.12 | 21.89 | 4.98 | 0.56 | 0.59 | 0.49 | 0.35 | 0.67 | 12.35 |
| 大同土 | 43.62 | 37.53 | 0.12 | 0.07 | 0.18 | 0.25 | 18.23 | ||
| 龙岩土 | 73.29 | 16.53 | 0.02 | 0.69 | 0.43 | 2.34 | 0.28 | 6.42 | |
| 苏州土 | 46.34 | 38.15 | 0.13 | 0.18 | 0.52 | 0.13 | 0.06 | 0.12 | 14.37 |
| 朔州土 | 55.57 | 26.46 | 1.15 | 0.73 | 0.59 | 0.34 | 1.61 | 0.13 | 13.42 |
各粘土的可塑性指数及指标值
按紫砂熟料13wt％、紫砂生料75wt％、可塑性粘土12wt％进行配料。
(1)煅烧：生料先经700℃预烧成熟料；
(2)球磨：将生料、熟料按配比球磨9小时，料：球：水比为1：1.5：1将物料粉碎并混合均匀；
(3)筛分：球磨后的泥浆过200目筛，筛余≤0.1％；
(4)制粉：过筛后的紫砂泥浆压滤脱水，泥料烘干后加工成干粉，得紫砂粉料；
(5)制备可塑性粘土粉料：按大同土70wt％、龙岩土5wt％、苏州土10wt％、朔州土15wt％配比，采用干法制粉，粉料过200目筛，筛余≤0.1％，得可塑性粘土粉料；
(6)混合：将紫砂粉料、可塑性粘土粉料和水按配比均匀混合成泥料；其中
水的加入量为泥料的26.3wt％
(7)陈腐：将泥料陈腐14天；
(8)练泥：真空练泥排去泥料的空气。练泥过程中通过添加水分或延长练泥时间来提高或降低泥料的含水率，当固含量达到73.7wt％、可塑性指标达到2.5cm*kg时,满足LDM法3D打印成型的要求；
(9)成型：使用计算机辅助设计软件绘制陶瓷产品的三维立体结构模型；将三维立体结构模型文件导入3D打印切片软件中，进行切片设置，保存为3D MODEL文件；将3D MODEL文件输入到3D打印机中，将泥料装入打印机料筒，连接各部件进行3D打印成型，喷针尺寸为1.5mm，打印层厚为1mm；
(10)干燥：打印好的坯体进行干燥20小时降低水分，达到提高强度的目的。
(11)烧成：干燥后的坯体经1170℃的高温烧成。制备出最终产品的密度为2.22g/cm3，强度为25MPa，吸水率约为2.9％。
坯式
实施例4
| 名称 | SiO<sub>2</sub> | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | TiO<sub>2</sub> | CaO | MgO | K<sub>2</sub>O | Na<sub>2</sub>O | 烧失 |
| 紫砂生料 | 50.57 | 25.09 | 7.21 | 0.56 | 0.37 | 0.29 | 0.42 | 0.28 | 15.21 |
| 大同土 | 50.12 | 36.83 | 0.16 | 0.01 | 0.29 | 0.47 | 12.12 | ||
| 龙岩土 | 76.08 | 17.36 | 0.06 | 0.57 | 0.34 | 2.28 | 0.19 | 3.12 | |
| 苏州土 | 48.12 | 38.93 | 0.28 | 0.24 | 0.62 | 0.31 | 0.12 | 0.13 | 11.25 |
| 朔州土 | 57.28 | 25.05 | 1.19 | 1.08 | 0.63 | 0.48 | 1.21 | 0.24 | 12.84 |
各粘土的可塑性指数及指标值
按紫砂熟料20wt％、紫砂生料70wt％、可塑性粘土10wt％进行配料。
(1)煅烧：生料先经720℃预烧成熟料；
(2)球磨：将生料、熟料按配比球磨9小时，料：球：水比为1：1.8：1将物料粉碎并混合均匀；
(3)筛分：球磨后的泥浆过200目筛，筛余≤0.1％；
(4)制粉：过筛后的紫砂泥浆压滤脱水，泥料烘干后加工成干粉，得紫砂粉料；
(5)制备可塑性粘土粉料：按大同土77wt％、龙岩土3wt％、苏州土8wt％、朔州土12wt％配比组成，将大同土、龙岩土、苏州土、和朔州土采用干法制粉，粉料过200目筛，筛余≤0.1％，得可塑性粘土粉料；
(6)混合：将紫砂粉料、可塑性粘土粉料和水均匀混合成泥料,其中水的加入量为泥料的28wt％)
(7)陈腐：将泥料陈腐13天；
(8)练泥：真空练泥排去泥料的空气。练泥过程中通过添加水分或延长练泥时间来提高或降低泥料的含水率，当固含量达到72wt％、可塑性指标达到2.4cm*kg时,满足LDM法3D打印成型的要求；
(9)成型：使用计算机辅助设计软件绘制陶瓷产品的三维立体结构模型；将三维立体结构模型文件导入3D打印切片软件中，进行切片设置，保存为3D MODEL文件；将3D MODEL文件输入到3D打印机中，将泥料装入打印机料筒，连接各部件进行3D打印成型，喷针尺寸为2.0mm，打印层厚为1.5mm；
(10)干燥：打印好的坯体进行干燥22小时降低水分，达到提高强度的目的。
(11)烧成：干燥后的坯体先经施釉后再1180℃的高温烧成。制备出最终产品的密度为2.1g/cm3，强度为24MPa，吸水率约为2.6％。
坯式
实施例5
| 名称 | SiO<sub>2</sub> | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | TiO<sub>2</sub> | CaO | MgO | K<sub>2</sub>O | Na<sub>2</sub>O | 烧失 |
| 紫砂生料 | 51.39 | 23.44 | 7.95 | 0.69 | 0.13 | 0.55 | 0.85 | 0.73 | 14.27 |
| 大同土 | 44.20 | 40.51 | 0.32 | 0.08 | 0.21 | 0.09 | 14.59 | ||
| 龙岩土 | 72.50 | 17.87 | 0.09 | 0.81 | 0.23 | 2.69 | 0.09 | 5.72 | |
| 苏州土 | 46.77 | 39.22 | 0.30 | 0.21 | 0.58 | 0.16 | 0.13 | 0.05 | 12.58 |
| 朔州土 | 54.25 | 24.96 | 2.08 | 0.98 | 1.06 | 0.42 | 1.27 | 0.23 | 14.75 |
各粘土的可塑性指数及指标值
按紫砂熟料15wt％、紫砂生料70wt％、可塑性粘土15wt％进行配料。
(1)煅烧：生料先经760℃预烧成熟料；
(2)球磨：将生料、熟料按配比球磨10小时，料：球：水比为1：1.5：0.8将物料粉碎并混合均匀；
(3)筛分：球磨后的泥浆过200目筛，筛余≤0.1％；
(4)制粉：过筛后的紫砂泥浆压滤脱水，泥料烘干后加工成干粉，得紫砂粉料；
(5)制备可塑性粘土粉料：按大同土76wt％、龙岩土4wt％、苏州土6wt％、朔州土14wt％配比组成，将大同土、龙岩土、苏州土、和朔州土采用干法制粉，粉料过200目筛，筛余≤0.1％，得可塑性粘土粉料；
(6)混合：将紫砂粉料、可塑性粘土粉料和水(按配比均匀混合成泥料；其中
水的加入量为泥料的25.8wt％
(7)陈腐：将泥料陈腐15天；
(8)练泥：真空练泥排去泥料的空气。练泥过程中通过添加水分或延长练泥时间来提高或降低泥料的含水率，当固含量达到为74.2wt％、可塑性指标达到2.3cm*kg时,满足LDM法3D打印成型的要求；
(9)成型：使用计算机辅助设计软件绘制陶瓷产品的三维立体结构模型；将三维立体结构模型文件导入3D打印切片软件中，进行切片设置，保存为3D MODEL文件；将3D MODEL文件输入到3D打印机中，将泥料装入打印机料筒，连接各部件进行3D打印成型，喷针尺寸为2.5mm，打印层厚为1.8mm；
(10)干燥：打印好的坯体进行干燥24小时降低水分，达到提高强度的目的。
(11)烧成：干燥后的坯体先经施釉后再1190℃的高温烧成。制备出最终产品的密度为2.31g/cm3，强度为28MPa，吸水率约为2.5％。
坯式
实施例6
| 名称 | SiO<sub>2</sub> | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | TiO<sub>2</sub> | CaO | MgO | K<sub>2</sub>O | Na<sub>2</sub>O | 烧失 |
| 紫砂生料 | 54.64 | 23.83 | 5.99 | 1.05 | 0.42 | 0.48 | 0.65 | 0.69 | 12.25 |
| 大同土 | 43.05 | 44.22 | 0.21 | 0.02 | 0.11 | 0.18 | 12.21 | ||
| 龙岩土 | 74.47 | 16.37 | 0.10 | 0.73 | 0.39 | 1.12 | 0.24 | 6.58 | |
| 苏州土 | 47.59 | 38.73 | 0.32 | 0.18 | 0.62 | 0.19 | 0.04 | 0.08 | 12.25 |
| 朔州土 | 55.21 | 25.55 | 2.35 | 0.83 | 0.84 | 0.62 | 1.35 | 0.22 | 13.03 |
各粘土的可塑性指数及指标值
按紫砂熟料16wt％、紫砂生料71wt％、可塑性粘土13wt％进行配料。
(1)煅烧：生料先经800℃预烧成熟料；
(2)球磨：将生料、熟料按配比球磨10小时，料：球：水比为1：1.8：1.2将物料粉碎并混合均匀；
(3)筛分：球磨后的泥浆过200目筛，筛余≤0.1％；
(4)制粉：过筛后的紫砂泥浆压滤脱水，泥料烘干后加工成干粉，得紫砂粉料；
(5)制备可塑性粘土粉料：按大同土72wt％、龙岩土4wt％、苏州土9wt％、朔州土15wt％配比组成，将大同土、龙岩土、苏州土、和朔州土采用干法制粉，粉料过200目筛，筛余≤0.1％，得可塑性粘土粉料；
(6)混合：将紫砂粉料、可塑性粘土粉料和水按配比均匀混合成泥料；其中
水的加入量为泥料的27.2wt％.
(7)陈腐：将泥料陈腐12天；
(8)练泥：真空练泥排去泥料的空气。练泥过程中通过添加水分或延长练泥时间来提高或降低泥料的含水率，当固含量达到72.8wt％、可塑性指标达到2.2cm*kg时,满足LDM法3D打印成型的要求；
(9)成型：使用计算机辅助设计软件绘制陶瓷产品的三维立体结构模型；将三维立体结构模型文件导入3D打印切片软件中，进行切片设置，保存为3D MODEL文件；将3D MODEL文件输入到3D打印机中，将泥料装入打印机料筒，连接各部件进行3D打印成型，喷针尺寸为3.0mm，打印层厚为2mm；
(10)干燥：打印好的坯体进行干燥28小时降低水分，达到提高强度的目的。
(11)烧成：干燥后的坯体经1200℃的高温烧成。制备出最终产品的密度为2.34g/cm3，强度为27MPa，吸水率约为2％。
坯式
Claims (8)
1.一种适合LMD法3D打印的紫砂泥料，其特征在于紫砂泥料的固体原料质量配比为紫砂熟料10%-20%、紫砂生料70%-80%、可塑性粘土10%-15%，所述可塑性粘土的质量组成为：大同土70-80%、龙岩土3-5%、苏州土5-10%、朔州土10-15%，同时固含量为72-76wt%、可塑性指标为2.2-2.8cm·kg。
2.如权利要求1所述的一种适合LMD法3D打印的紫砂泥料，其特征在于所述的紫砂生料质量百分比组成为：SiO2 49.85-58.12，Al2O3 20.08-25.09， Fe2O3 4.98-7.95，TiO2 0.56-1.05， CaO 0.13-0.59，MgO 0.27-0.58，K2O 0.35-0.92，Na2O 0.28-0.84，烧失 12.25-16.17。
3.如权利要求1所述的一种适合LMD法3D打印的紫砂泥料，其特征在于所述的大同土质量百分比组成为：SiO2 42.81-50.12，Al2O3 36.21-44.22， Fe2O3 0.12-0.32，TiO2 0.01-0.08， CaO 0.11-0.34，MgO 0.09-0.56，烧失 12.12-18.23，其可塑性指数为9.8-11.2，可塑性指标值为3.4-3.96。
4.如权利要求1所述的一种适合LMD法3D打印的紫砂泥料，其特征在于所述的龙岩土质量百分比组成为：SiO2 72.09-76.08，Al2O3 15.21-17.87， TiO2 0.02-0.1， CaO 0.57-0.81，MgO 0.23-0.56，K2O 1.12-3.07，Na2O 0.09-0.28，烧失 3.12-7.98，其可塑性指数 为7.0-8.2，可塑性指标值为1.85-1.97。
5.如权利要求1所述的一种适合LMD法3D打印的紫砂泥料，其特征在于所述的苏州土质量百分比组成为：SiO2 44.87-48.12，Al2O3 35.95-39.22， Fe2O3 0.13-0.32，TiO2 0.15-0.24， CaO 0.32-0.67，MgO 0.13-0.32，K2O 0.01-0.13，Na2O 0.01-0.13，烧失 11.25-15.19，其可塑性指数为8.8-10.4，可塑性指标值为3.25-3.66。
6.如权利要求1所述的一种适合LMD法3D打印的紫砂泥料，其特征在于所述朔州土质量百分比组成为：SiO2 53.25-57.28，Al2O3 24.96-28.21， Fe2O3 1.15-2.35，TiO2 0.53-1.08，CaO 0.52-1.06，MgO 0.34-0.62，K2O 1.21-1.92，Na2O 0.13-0.34，烧失 11.25-14.75，其可塑性指数为14.7-16.0，可塑性指标值为2.83-3.31。
7.如权利要求1-6任一项所述的一种适合LMD法3D打印的紫砂泥料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)煅烧：生料先经600-800℃预烧成熟料；
(2)球磨：将生料、熟料按配比球磨8-10小时，将物料粉碎并混合均匀，其中料：球：水比为1：1.5-2.0：0.8-1.2；
(3)筛分：球磨后的泥浆过200目筛，筛余≤0.1%；
(4)制粉：过筛后的紫砂泥浆压滤脱水，泥料烘干后加工成干粉，得紫砂粉料；
(5)制备可塑性粘土粉料：按可塑性粘土组成，将大同土、龙岩土、苏州土、和朔州土采用干法制粉，粉料过200目筛，筛余≤0.1%，得可塑性粘土粉料；
(6)混合：将紫砂粉料、可塑性粘土粉料和水均匀混合成泥料，其中水的加入量为泥料的24-28wt%；
(7)陈腐：将泥料陈腐10-15天；
(8)练泥：真空练泥排去泥料的空气，练泥过程中通过添加水分或延长练泥时间来提高或降低泥料的含水率，当固含量达到72-76wt%、可塑性指标达到2.2-2.8cm·kg时,得到满足LDM法3D打印成型的紫砂泥料。
8.如权利要求1-6任一项所述的一种适合LMD法3D打印的紫砂泥料的应用，其特征在于包括如下步骤：
(1)成型：使用计算机辅助设计软件绘制陶瓷产品的三维立体结构模型；将三维立体结构模型文件导入3D打印切片软件中，进行切片设置，保存为3D MODEL文件；将3D MODEL文件输入到3D打印机中，将泥料装入打印机料筒，连接各部件进行3D打印成型，喷针尺寸为0.4-3.0mm，打印层厚为0.2-2mm；
(2)干燥：打印好的坯体干燥20-28小时；
(3)烧成：干燥后的坯体经1150-1200℃的高温烧成，或先经施釉后再于1150-1200℃的高温烧成。
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