CN109848763A - 一种陶瓷构件的后处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种陶瓷构件的后处理工艺,包括粗磨阶段和抛光阶段,所述粗磨阶段包括:将高频瓷磨料、碳化硅粉末、表面活性剂和水放入球磨容器中进行搅拌;将陶瓷构件埋入所述球磨容器中;将所述球磨容器固定在球磨机上以设定的转速旋转设定的时间,取出所述陶瓷构件和所述高频瓷磨料进行清洗;所述抛光阶段包括:将高频瓷磨料、金刚石粉末、表面活性剂和水放入球磨容器中进行搅拌;将陶瓷构件埋入所述球磨容器中;将所述球磨容器固定在球磨机上以设定的转速旋转设定的时间,取出所述陶瓷构件进行清洗。大幅度降低了陶瓷构件的表面粗糙度,使陶瓷构件获得良好的表面形貌。
Description
技术领域
本发明涉及表面处理技术领域,特别涉及一种陶瓷构件的后处理工艺。
背景技术
对于陶瓷这种硬质类材料,无论是陶瓷3D打印材料还是设备,相关技术正不断进步,3D打印陶瓷产品市场在不断扩大,同时带动了陶瓷抛光工艺发展。随着国内对陶瓷3D打印技术兴起陶瓷产品市场规模也逐步扩大,针对利用3D打印技术打印的陶瓷产品的抛光工艺应市场需要逐步提升。目前工艺只能抛光单一平面,需要夹具,不同结构陶瓷构件需要不同夹具,成本高,逐个抛光处理,效率低,无法加工形状不规则的陶瓷构件,对3D打印陶瓷构件具有非常大局限性。
发明内容
本发明的目的是为了弥补上述现有技术中的至少一项不足,提出一种陶瓷构件的后处理工艺。
为解决上述技术问题,本发明采用以下技术方案:
一种陶瓷构件的后处理工艺,包括粗磨阶段和抛光阶段,
所述粗磨阶段包括:
将高频瓷磨料、碳化硅粉末、表面活性剂和水放入球磨容器中进行搅拌,其中,所述碳化硅粉末的重量为所述高频瓷磨料的重量的5%至20%,所述表面活性剂的重量为所述高频瓷磨料的重量的1%至5%,所述水溢过放置在所述球磨容器中的成分;
将陶瓷构件埋入所述球磨容器中;
将所述球磨容器固定在球磨机上以设定的转速旋转设定的时间,取出所述陶瓷构件进行清洗;
所述抛光阶段包括:
将高频瓷磨料、金刚石粉末、表面活性剂和水放入球磨容器中进行搅拌,其中,所述金刚石粉末的重量为所述高频瓷磨料的重量的0.5%至5%,所述表面活性剂的重量为所述高频瓷磨料的重量的1%至5%,所述水溢过放置在所述球磨容器中的成分;
将陶瓷构件埋入所述球磨容器中;
将所述球磨容器固定在球磨机上以设定的转速旋转设定的时间,取出所述陶瓷构件进行清洗。
在一些优选的实施方式中,所述高频瓷磨料的形状包括圆柱形和非圆柱形。
在进一步优选的实施方式中,所述圆柱形的高频瓷磨料的规格为长5mm至15mm、直径1.5mm至3.5mm。
在进一步优选的实施方式中,所述非圆柱形的高频瓷磨料的规格为2mm×2mm至10mm×10mm。
在一些优选的实施方式中,在所述粗磨阶段和所述抛光阶段中:所述高频瓷磨料的体积占所述球磨容器体积的10%-70%,所述水的重量为所述高频瓷磨料的重量的10%至60%。
在一些优选的实施方式中,所述碳化硅粉末为黑碳化硅粉末或者绿碳化硅粉末。
在一些优选的实施方式中,所述碳化硅粉末的规格为500目至2000目;所述金刚石粉末的规格为0.25w至3w。
在一些优选的实施方式中,所述球磨机的旋转方式为顺时针旋转10分钟至120分钟后逆时针旋转10分钟至120分钟,反复交替。
在一些优选的实施方式中,在所述粗磨阶段中,所述将所述球磨容器固定在球磨机上旋转具体为将所述球磨容器固定在球磨机上以100rad/min至150rad/min的速度旋转24小时至36小时;在所述抛光阶段中,所述将所述球磨容器固定在球磨机上旋转具体为将所述球磨容器固定在球磨机上以100rad/min至150rad/min的速度旋转12小时至24小时。
在一些优选的实施方式中,所述球磨容器为聚氨酯球磨罐子,所述聚氨酯球磨罐子的体积为1L至2L,所述表面活性剂为洗涤剂。
与现有技术相比,本发明的有益效果有:
采用针对陶瓷构件的配方与工艺,通过球磨机的旋转,配方磨料对陶瓷构件起到研磨、抛光的作用,大幅度降低了陶瓷构件的表面粗糙度,使陶瓷构件获得良好的表面形貌。
附图说明
图1为本发明实施例的陶瓷构件的后处理工艺的流程图;
图2为本发明实施例粗磨前的陶瓷表面图;
图3为本发明实施例粗磨后的陶瓷表面图;
图4为本发明实施例抛光后的陶瓷表面图。
具体实施方式
参考图1至图4,以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是,下述说明仅仅是示例性的,而不是为了限制本发明的范围及其应用。
本发明实施例的陶瓷包括用于3D打印的氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷,但不以此为限。
参考图1,本发明实施例陶瓷构件的后处理工艺包括粗磨阶段和抛光阶段。粗磨阶段,快速降低陶瓷构件的表面粗糙度。精抛阶段,增强陶瓷构件的表面光滑程度,达到陶瓷构件表面形貌良好、呈镜面的目的。
粗磨阶段:取两个球磨容器,常见为1L至2L的球磨容器,球磨容器的材料包括聚氨酯、尼龙、氧化铝、不锈钢、刚玉、聚四氟乙烯等,示例的,采用聚氨酯球磨罐子;将900g至1800g的高频瓷磨料也即样品、50g至150g的绿碳化硅粉末、10g至25g表面活性剂、300g至500g的水一式两份分别加入到两个聚氨酯球磨罐子中;其中,高频瓷磨料的体积占球磨容器体积的10%-70%,以能掩埋陶瓷构件并留有空间对陶瓷构件进行粗磨为准,优选为10%-60%;碳化硅粉末的重量为高频瓷磨料的重量的5%至20%,表面活性剂的重量为高频瓷磨料的重量的1%至5%,水的重量为高频瓷磨料的重量的16%至56%,水刚好溢过放置在球磨容器中的高频瓷磨料、碳化硅粉末和表面活性剂;利用玻璃棒将罐子内的成分搅拌5分钟至20分钟,形成磨料;然后,将陶瓷构件埋入聚氨酯球磨罐子的磨料中,陶瓷构件数量视单个陶瓷构件的体积而定,理论上,满足将构件埋入磨料的条件即可;调整使两个聚氨酯球磨罐子的重量接近;最后,将两个聚氨酯球磨罐子固定在球磨机上以设定的转速旋转设定的时间:转速越快则旋转的时间相应短一些,转速越慢则旋转的时间相应长一些;但过慢的转速无法对陶瓷构件进行有效的加工,过快的转速则会损坏陶瓷构件,最低的转速可为50rad/min,最高的转速可为200rad/min;优选的,以100rad/min至150rad/min的速度旋转24小时至36小时,取出陶瓷构件和高频瓷磨料清洗,即完成粗磨阶段的工作。
抛光阶段:取两个1L至2L的聚氨酯球磨罐子,将900g至1800g的高频瓷磨料、5g至25g的金刚石粉末、10g至25g的表面活性剂、300g至500g的水一式两份分别加入到聚氨酯球磨罐子中;其中,高频瓷磨料的体积占球磨容器体积的10%-70%,以能掩埋陶瓷构件并留有空间对陶瓷构件进行抛光为准,优选为10%-60%;金刚石粉末的重量为高频瓷磨料的重量的0.5%至5%,表面活性剂的重量为高频瓷磨料的重量的1%至5%,水的重量为高频瓷磨料的重量的10%至60%,水刚好溢过放置在球磨容器中的高频瓷磨料、碳化硅粉末和表面活性剂;利用玻璃棒将罐子内的成分搅拌5分钟至20分钟,形成磨料;将陶瓷构件埋入聚氨酯球磨罐子的磨料中,陶瓷构件数量与粗磨阶段相同,调整使两个聚氨酯球磨罐子的重量接近;最后将聚氨酯球磨罐子固定在球磨机上以设定的转速旋转设定的时间:转速越快则旋转的时间相应短一些,转速越慢则旋转的时间相应长一些;但过慢的转速无法对陶瓷构件进行有效的加工,过快的转速则会损坏陶瓷构件,最低的转速可为50rad/min,最高的转速可为200rad/min;优选的,以100rad/min至150rad/min的速度旋转12小时至24小时,取出陶瓷构件清洗即得到表面形貌良好的陶瓷成品。
以下对本发明实施例作进一步说明。
高频瓷磨料的形状包括圆柱形和非圆柱形,其中,非圆柱形包括塔形、圆珠形、圆锥形、斜圆柱形、三角形和斜三角形。圆柱形高频瓷磨料的规格为长5mm至15mm、直径1.5mm至3.5mm。非圆柱形高频瓷磨料的规格为2mm×2mm至10mm×10mm。
碳化硅粉末为黑碳化硅粉末或者绿碳化硅粉末。
表面活性剂为洗涤剂,比如洗洁精。
球磨机可以采用行星式球磨机。
以下通过具体的实施例对本发明进行说明。
实施例1
1)粗磨:室温下,根据陶瓷构件的形状、大小程度,将规格为2*2mm2的陶瓷构件置于容量为1L的聚氨酯球磨罐子中,加入直径为1.5mm且长度为5mm的圆柱形高频瓷900g(约占聚氨酯球磨罐子体积的30%)、规格为500目的绿碳化硅粉末50g、表面活性剂10g,加水刚好溢过聚氨酯球磨罐子中的成分,搅拌5分钟,防止绿碳化硅粉末粘在球磨罐子内壁以及盖子上。装料完毕后,将两个球磨罐子安装在球磨机上,以100rad/min转速球磨36小时,具体为顺时针旋转10分钟后逆时针旋转10分钟,反复交替,以达到快速降低陶瓷构件表面粗糙度的目的,得到粗磨后的陶瓷构件。其中,绿碳化硅粉末的重量为高频瓷磨料的重量的5%,表面活性剂的重量为高频瓷磨料的重量的1%。
2)抛光:将粗磨过后的陶瓷构件取出,用水清洗去除残留的磨料、粉末,并将清理后的粗磨陶瓷构件置于同一规格的聚氨酯球磨罐子中,加入直径为1.5mm且长度为5mm的圆柱形高频瓷磨料900g、规格为0.25w的金刚石粉末5g,表面活性剂10g,加水刚好溢过聚氨酯球磨罐子中的成分,搅拌5分钟,防止金刚石粉末粘在球磨罐子内壁以及盖子上,装料完毕后,将球磨罐子安装在球磨机上,以100rad/min转速球磨24小时至陶瓷表面晶亮,具体为顺时针旋转10分钟后逆时针旋转10分钟,反复交替。其中,金刚石粉末的重量为高频瓷磨料的重量的0.5%,表面活性剂的重量为高频瓷磨料的重量的1%。
3)将抛光后的陶瓷构件取出,利用水清洗干净,并用羊毛轮擦干,得到处理完毕的陶瓷构件。
经检验,抛光过的陶瓷构件表面形貌良好,表面粗糙度达到0.05-0.1μm。粗磨前陶瓷表面形貌如图2,粗磨后陶瓷表面形貌如图3,抛光后陶瓷表面形貌如图4。抛光处理后,陶瓷表面更加平整,整体呈现柔和的玉质感,晶莹透亮。
实施例2
1)粗磨:室温下,根据陶瓷构件的形状、大小程度,将规格为8*8mm2的陶瓷构件置于容量为1L的聚氨酯球磨罐子中,加入直径为2.5mm且长度为10mm的圆柱形高频瓷磨料900g(约占聚氨酯球磨罐子体积的30%)、规格为1500目的绿碳化硅粉末150g、表面活性剂25g,加水刚好溢过聚氨酯球磨罐子中的成分,搅拌12分钟,防止绿碳化硅粉末粘在球磨罐子内壁以及盖子上;装料完毕后,将两个球磨罐子安装在球磨机上,以125rad/min转速球磨30小时,具体为顺时针旋转60分钟后逆时针旋转60分钟,反复交替,以达到快速降低陶瓷构件表面粗糙度的目的,得到粗磨后的陶瓷构件。其中,绿碳化硅粉末的重量约为高频瓷磨料的重量的17%,表面活性剂的重量约为高频瓷磨料的重量的3%。
2)抛光:将粗磨过后的陶瓷构件取出,用水清洗去除残留的磨料、粉末,并将清理后的粗磨陶瓷构件置于同一规格的聚氨酯球磨罐子中,加入直径为5mm且长度为12mm的圆柱形高频瓷磨料900g、规格为0.25w的金刚石粉末25g、表面活性剂25g,加水刚好溢过聚氨酯球磨罐子中的成分,搅拌12分钟,防止金刚石粉末粘在球磨罐子内壁以及盖子上,装料完毕后,将球磨罐子安装在球磨机上,以125rad/min转速球磨18小时至陶瓷表面晶亮,具体为顺时针旋转60分钟后逆时针旋转60分钟,反复交替。其中,金刚石粉末的重量约为高频瓷磨料的重量的3%,表面活性剂的重量约为高频瓷磨料的重量的3%。
3)将抛光后的陶瓷构件取出,利用水清洗干净,并用羊毛轮擦干,得到处理完毕的陶瓷构件。
经检验,抛光过的陶瓷构件表面形貌良好,表面粗糙度达到0.02-0.06μm。
实施例3
1)粗磨:室温下,根据陶瓷构件的形状、大小程度,将规格为15*15mm2的陶瓷构件置于容量为2.0L的聚氨酯球磨罐子中,加入直径为3.5mm且长度为11.5mm的圆柱形高频瓷磨料1800g(占球磨容器体积的30%)、规格为2000目的绿碳化硅粉末100g、表面活性剂20g,加水刚好溢过聚氨酯球磨罐子中的成分,搅拌20分钟,防止绿碳化硅粉末粘在球磨罐子内壁以及盖子上,装料完毕后,将球磨罐子安装在球磨机上,以150rad/min转速球磨24小时,具体为顺时针旋转120分钟后逆时针旋转120分钟,反复交替,以达到快速降低陶瓷构件表面粗糙度的目的,得到粗磨后的陶瓷构件。其中,绿碳化硅粉末的重量约为高频瓷磨料的重量的5%,表面活性剂的重量约为高频瓷磨料的重量的1%。
2)抛光:将粗磨过后的陶瓷构件取出,用水清洗去除残留的磨料、粉末,并将清理后的粗磨陶瓷构件置于同一规格的聚氨酯球磨罐子中,加入直径为3.5mm且长度为15mm的圆柱形高频瓷磨料1800g、规格为3w的金刚石粉末10g、表面活性剂20g,加水刚好溢过聚氨酯球磨罐子中的成分,搅拌20分钟,防止金刚石粉末粘在球磨罐子内壁以及盖子上,装料完毕后,将球磨罐子安装在球磨机上,以150rad/min转速球磨12小时至陶瓷表面晶亮,顺时针旋转120分钟后逆时针旋转120分钟,反复交替。其中,金刚石粉末的重量约为高频瓷磨料的重量的0.5%,表面活性剂的重量约为高频瓷磨料的重量的1%。
3)将抛光后的陶瓷构件取出,利用水清洗干净,并用羊毛轮擦干,得到处理完毕的陶瓷构件。
经检验,抛光过的陶瓷构件表面形貌良好,表面粗糙度达到0.07-0.15μm。
本发明针对陶瓷构件进行设计配方与工艺,通过球磨机的旋转,配方磨料对陶瓷构件起到研磨、抛光的作用,大幅度降低了陶瓷构件的表面粗糙度,使陶瓷构件获得良好的表面形貌。
此外,本发明突破现有工艺需要夹具、只能处理单一平整面的局限,可以处理非单一平整面、结构复杂的陶瓷构件,对复杂结构的陶瓷构件可以进行全方位的处理,加工处理覆盖面广。本发明操作工艺流程简单,成本低,批量处理效率高,处理后的陶瓷构件的表面形貌良好,呈镜面,可以对异型结构的陶瓷构件进行批量后处理,效率高,非常适合用于3D打印光固化氧化铝、氧化锆陶瓷构件的研磨抛光。
以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型,而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种陶瓷构件的后处理工艺,其特征在于包括粗磨阶段和抛光阶段,
所述粗磨阶段包括:
将高频瓷磨料、碳化硅粉末、表面活性剂和水放入球磨容器中进行搅拌,其中,所述碳化硅粉末的重量为所述高频瓷磨料的重量的5%至20%,所述表面活性剂的重量为所述高频瓷磨料的重量的1%至5%,所述水溢过放置在所述球磨容器中的成分;
将陶瓷构件埋入所述球磨容器中;
将所述球磨容器固定在球磨机上以设定的转速旋转设定的时间,取出所述陶瓷构件进行清洗;
所述抛光阶段包括:
将高频瓷磨料、金刚石粉末、表面活性剂和水放入球磨容器中进行搅拌,其中,所述金刚石粉末的重量为所述高频瓷磨料的重量的0.5%至5%,所述表面活性剂的重量为所述高频瓷磨料的重量的1%至5%,所述水溢过放置在所述球磨容器中的成分;
将陶瓷构件埋入所述球磨容器中;
将所述球磨容器固定在球磨机上以设定的转速旋转设定的时间,取出所述陶瓷构件进行清洗。
2.根据权利要求1所述的后处理工艺,其特征在于:所述高频瓷磨料的形状包括圆柱形和非圆柱形。
3.根据权利要求2所述的后处理工艺,其特征在于:所述圆柱形的高频瓷磨料的规格为长5mm至15mm、直径1.5mm至3.5mm。
4.根据权利要求2所述的后处理工艺,其特征在于:所述非圆柱形的高频瓷磨料的规格为2mm×2mm至10mm×10mm。
5.根据权利要求1所述的后处理工艺,其特征在于在所述粗磨阶段和所述抛光阶段中:所述高频瓷磨料的体积占所述球磨容器体积的10%-70%,所述水的重量为所述高频瓷磨料的重量的10%至60%。
6.根据权利要求1所述的后处理工艺,其特征在于:所述碳化硅粉末为黑碳化硅粉末或者绿碳化硅粉末。
7.根据权利要求1所述的后处理工艺,其特征在于:所述碳化硅粉末的规格为500目至2000目;所述金刚石粉末的规格为0.25w至3w。
8.根据权利要求1所述的后处理工艺,其特征在于:所述球磨机的旋转方式为顺时针旋转10分钟至120分钟后逆时针旋转10分钟至120分钟,反复交替。
9.根据权利要求1所述的后处理工艺,其特征在于:在所述粗磨阶段中,所述将所述球磨容器固定在球磨机上以设定的转速旋转设定的时间具体为将所述球磨容器固定在球磨机上以100rad/min至150rad/min的速度旋转24小时至36小时;在所述抛光阶段中,所述将所述球磨容器固定在球磨机上以设定的转速旋转设定的时间具体为将所述球磨容器固定在球磨机上以100rad/min至150rad/min的速度旋转12小时至24小时。
10.根据权利要求1至9任一项所述的后处理工艺,其特征在于:所述球磨容器为聚氨酯球磨罐子,所述聚氨酯球磨罐子的体积为1L至2L,所述表面活性剂为洗涤剂。
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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