CN112979283A - 基于面曝光快速成型工艺的陶瓷浆料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及增材制造领域，具体涉及一种基于面曝光快速成型工艺的陶瓷浆料及其制备方法和应用。本发明通过将陶瓷粉体与光固化树脂预混液混合，制备出固含量高、粘度低、流动性好、分散均匀且成型精度高的陶瓷浆料。所述陶瓷浆料可以在基于面曝光快速成型工艺的陶瓷3D打印机上固化成型，最后通过清洗、干燥、后固化、脱脂、烧结等工艺制得陶瓷零件。相比于现有技术，本发明制备的陶瓷浆料制备方法简单易实施，无需球磨，无需预先对陶瓷粉体进行改性，有效节约了制备成本和时间，且制备的陶瓷浆料固含量高，粘度低于3000cp、流动性好，可在普通的低成本无需刮板的面曝光陶瓷3D打印机上打印成型，有效解决了陶瓷3D打印机成本高的问题。

Description

基于面曝光快速成型工艺的陶瓷浆料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及增材制造领域，具体涉及一种基于面曝光快速成型工艺的陶瓷浆料及其制备方法和应用。
背景技术
增材制造(Additive Manufacturing,AM)技术，通常又称3D打印技术，是制造领域正在迅速发展的新兴技术，能简捷、自动地制造出历来各种加工方法难以制作的复杂立体形状，在加工技术领域具有划时代的作用。
陶瓷材料具有高熔点、高硬度、高耐磨性及耐氧化等优点，广泛应用于各领域，但高精度、复杂结构的陶瓷零件加工难度大，成本较高。故3D打印技术与陶瓷材料的结合有望能够解决复杂陶瓷零件的成型问题。但目前应用于陶瓷零件制造的3D打印技术，都存在各自的缺点和不足，例如FDM(熔融沉积成型)工艺的难点在于陶瓷丝材的制造，且微小结构的尺寸精度难以控制；LOM(分层实体制造)的缺点是成型精度低；I-JP(喷墨打印)成型的缺点在于所制陶瓷零件的致密度差，易导致陶瓷坯体在烧结过程中出现开裂或变形；SLA(立体光刻成型)工艺的缺点在于大多数的SLA模式采用上方光源、成型台下降的打印模式，这就意味着料槽里需要大量的陶瓷浆料才能够使得打印进行下去，造成了一定的陶瓷浆料浪费与成本提升。而基于面曝光快速成型工艺的陶瓷3D打印技术，不但成型精度高，表面质量好，成型速度快，而且原料用量少，有效的节约了制作时间和成本。因此，基于面曝光快速成型工艺的陶瓷3D打印技术有着广阔的发展前景。
而目前研究制备的陶瓷浆料粘度大多在3000cp以上，流动性较差，所以在上机打印时必须选择带有刮板的面曝光陶瓷3D打印机才能将陶瓷浆料涂铺均匀，实现正常打印。但这种经过专业研发、带有刮板的面曝光陶瓷3D打印机往往价格昂贵，小则几十万，大则上百万。这极大的提高了基于面曝光快速成型工艺的陶瓷浆料的研发成本以及3D打印陶瓷零件的制造成本。
发明内容
基于此，本发明提出了一种基于面曝光快速成型工艺的陶瓷浆料及其制备方法和应用，以弥补上述现有技术的不足。
1.一种基于面曝光快速成型工艺的陶瓷浆料，包括低聚物、单体、有机溶剂、陶瓷粉体、光引发剂、分散剂和其他助剂，其中，所述单体的质量分数为10％-30％、陶瓷粉体的质量分数为60％-80％、光引发剂的质量分数为0.01％-3％、分散剂的质量分数为2％-8％，所述低聚物的质量分数为0％-10％、有机溶剂的质量分数为0％-10％、其他助剂的质量分数为0％-2％。
作为优选,所述单体为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇(400)二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、(4)乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯中的一种或两种以上混合物；所述陶瓷粉体为氧化铝粉、骨瓷粉中的一种；所述光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、1-羟基环己基苯基甲酮、苯基双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、2,4,6一三甲基苯甲酰基膦酸乙酯中的至少一种；所述分散剂为含酸性基团的共聚物溶液、含酸性基团的共聚物中的至少一种；所述分散剂为商用牌号Hydispex 7110、DISPERBYK-110、DISPERBYK-111中的至少一种；所述低聚物为聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、纯丙烯酸酯中的至少一种；所述有机溶剂为聚乙二醇200、聚乙二醇400中的至少一种。
2.一种基于面曝光快速成型工艺的陶瓷浆料制备方法，具体步骤如下：
(1)将单体和光引发剂混合均匀，形成均相的光固化树脂预混液；
(2)将陶瓷粉体分批加入步骤(1)所得光固化树脂预混液中，通过搅拌使陶瓷粉体在光固化树脂预混液中分散均匀，当所述陶瓷粉体在体系中的质量分数达到40-55％时，停止添加陶瓷粉体，加入分散剂，然后搅拌和/或超声至均匀后，继续添加剩余陶瓷粉体，搅拌和/或超声至得到混合均匀的初步陶瓷浆料；
(3)将步骤(2)所得的混合均匀的初步陶瓷浆料真空脱泡，得到所述面曝光快速成型工艺的陶瓷浆料。
作为优选，步骤(1)中可以加入低聚物、有机溶剂及其他助剂中的一种或两种以上的混合物与单体和光引发剂混合，共同形成均相的光固化树脂预混液。
作为优选,所述其他助剂为消泡剂、流平剂、紫外光吸收剂、防尘剂中的一种或两种以上的混合物。优选的消泡剂为Defom 5800F、Defom 3100中的至少一种。优选的流平剂为Levelol 839。优选的紫外吸收剂为杰得盈UV-BL 1205、杰得盈UV-BL 1206、杰得盈LQ01、杰得盈BL1336、杰得盈UV-BL 1208中的至少一种。
3.应用上述陶瓷浆料制备陶瓷零件的步骤为：
(1)成型、清洗、干燥及后固化
将陶瓷浆料置于面曝光陶瓷3D打印机中，由光固化成型法制备出陶瓷坯体。然后取出陶瓷坯体，用清洗溶剂将陶瓷坯体表面未固化的陶瓷浆料清洗干净。清洗完的陶瓷坯体擦干，在空气中放置至表面干燥，然后在紫外后固化箱中后固化30-60分钟，得到后固化的陶瓷坯体。
(2)脱脂
将后固化的陶瓷坯体用与后固化的陶瓷坯体成分相同的陶瓷粉体对其进行包埋和填充；然后将后固化的陶瓷坯体放入马弗炉中，在空气或惰性气氛下进行分段排胶；先以0.1-3℃/min的升温速率从室温升温至550-700℃，且升温过程中每隔20-100℃保温0.5-2h；再以1-5℃/min的升温速率从550-700℃升温至900-1100℃，保温1-3h，最后随炉冷却至室温得到脱脂后的陶瓷坯体。
(3)烧结
将脱脂后的陶瓷坯体置于铺满锆球的坩埚中，以2-10℃/min的升温速率从室温升至800-1100℃并保温0.5-4h或不保温，然后再以1-5℃/min的升温速率从800-1100℃升至1400-1600℃，保温2-4h，最后随炉冷却到室温，制得陶瓷零件。
作为优选，步骤(1)所述清洗溶剂为聚乙二醇200、聚乙二醇400、异丙醇、1-辛醇、丙醇和乙醇中的一种或两种以上的混合物。
有益效果：
1.本发明采用以上技术方案，通过选用合适的单体和分散剂能制得固含量高，且粘度低(小于3000cp)、流动性好的陶瓷浆料。
2.本发明所述陶瓷浆料的制备方法，简单易实施，无需球磨，无需预先对陶瓷粉体进行表面改性，有效节约了陶瓷浆料的制备成本和时间。
3.本发明制备的陶瓷浆料可在普通的低成本无需刮板的面曝光陶瓷3D打印机上打印成型，有效解决了陶瓷3D打印机成本高的问题。
具体实施方式：
下面结合具体实施例对本发明作进一步的阐述。应理解，本发明不限于以下实施例，所述方法如无特别说明均为常规方法。所述材料如无特别说明均能从公开商业途径获得。
实施例1
1.陶瓷浆料的制备：
(1)分别称取1,6-己二醇二丙烯酸酯16.5g，丙烯酸羟乙酯9g，(4)乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯4.5g，2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦0.0234g，紫外吸收剂杰得盈LQ010.15g,消泡剂Defom 5800F 0.6273g，流平剂Levelol 8390.6273g于烧杯中机械搅拌至混合均匀，形成均相的光固化树脂预混液。
(2)称取骨瓷粉35g，缓慢加入到盛有步骤(1)所得光固化树脂预混液并不停搅拌的烧杯中，加料完毕后持续搅拌20分钟至均匀，此时陶瓷粉体的质量分数为52.69％，加入分散剂Hydispex 7110 5.83g,再持续搅拌10分钟，然后超声15分钟至均匀。继续称量骨瓷粉35g，缓慢加入到不停搅拌的烧杯中，加料完毕后持续搅拌20分钟。最后称取骨瓷粉18.64g，缓慢加入到不停搅拌的烧杯中，加料完毕后持续搅拌30分钟，然后超声20分钟得到混合均匀的初步陶瓷浆料。
(3)将步骤(2)所得的混合均匀的初步陶瓷浆料放入真空烘箱脱泡，得到所述基于面曝光快速成型工艺的陶瓷浆料，然后装入密闭避光的容器中待用。
2.陶瓷浆料制备陶瓷零件步骤为：
(1)成型、清洗、干燥及后固化
将陶瓷浆料置于面曝光陶瓷3D打印机中，由光固化成型法制备出陶瓷坯体。然后取出陶瓷坯体，用聚乙二醇200与聚乙二醇400的混合液将陶瓷坯体表面未固化的陶瓷浆料清洗干净，其中聚乙二醇200与聚乙二醇400的质量比为1:1。清洗完的陶瓷坯体擦干，在空气中放置至表面干燥，然后在紫外后固化箱中后固化60分钟，得到后固化的陶瓷坯体。
(2)脱脂
将后固化的陶瓷坯体置于坩埚中，并用骨瓷粉对其进行包埋和填充。然后将放有后固化的陶瓷坯体的坩埚放入马弗炉中，在空气气氛下进行分段排胶。先以1℃/min的升温速率从室温升温到100℃，保温0.5h；再以0.3℃/min的升温速率从100℃升温到300℃，且升温过程中每隔100℃保温1h；再以0.2℃/min的升温速率从300℃升温到600℃，且升温过程中每隔50℃保温1h；再以0.5℃/min的升温速率从600℃升温到700℃，700℃保温1h；最后以1.5℃/min的升温速率从700℃升温至1000℃，保温2h，最后随炉冷却至室温得到脱脂后的陶瓷坯体。
(3)烧结
将脱脂后的陶瓷坯体置于铺满锆球的坩埚中，然后放入空气气氛的烧结炉中，以3℃/min的升温速率从室温升至1500℃并保温2h，最后随炉冷却，制得陶瓷零件。
本实施例的陶瓷浆料固含量为70wt％，粘度为323.1cp。
实施例2
1.陶瓷浆料的制备：
(1)分别称取1,6-己二醇二丙烯酸酯16.5g，丙烯酸羟乙酯9g，(4)乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯4.5g，2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦0.0234g，紫外吸收剂杰得盈UV-BL1208 0.15g,消泡剂Defom 3100 0.6273g，流平剂Levelol 839 0.6273g于烧杯中机械搅拌至混合均匀，形成均相的光固化树脂预混液。
(2)称取氧化铝粉35g，缓慢加入到盛有步骤(1)所得光固化树脂预混液并不停搅拌的烧杯中，加料完毕后持续搅拌20分钟至均匀，此时陶瓷粉体的质量分数为52.69％，加入分散剂Hydispex 7110 5.83g,再持续搅拌10分钟，然后超声15分钟至均匀。继续称量氧化铝粉35g，缓慢加入到不停搅拌的烧杯中，加料完毕后持续搅拌20分钟。最后称取氧化铝粉18.64g，缓慢加入到不停搅拌的烧杯中，加料完毕后持续搅拌30分钟，然后超声20分钟得到混合均匀的初步陶瓷浆料。
(3)将步骤(2)所得的混合均匀的初步陶瓷浆料放入真空烘箱脱泡，得到所述基于面曝光快速成型工艺的陶瓷浆料，然后装入密闭避光的容器中待用。
2.陶瓷浆料制备陶瓷零件步骤为：
(1)成型、清洗、干燥及后固化
将陶瓷浆料置于面曝光陶瓷3D打印机中，由光固化成型法制备出陶瓷坯体。然后取出陶瓷坯体，用聚乙二醇400将陶瓷坯体表面未固化的陶瓷浆料清洗干净。清洗完的陶瓷坯体擦干，在空气中放置至表面干燥，然后在紫外后固化箱中后固化60分钟，得到后固化的陶瓷坯体。
(2)脱脂
将后固化的陶瓷坯体置于坩埚中，并用氧化铝粉对其坯体进行包埋和填充。然后将放有后固化的陶瓷坯体的坩埚放入马弗炉中，在空气气氛下进行分段排胶。先以1℃/min的升温速率从室温升温到100℃，保温0.5h；再以0.3℃/min的升温速率从100℃升温到300℃，且升温过程中每隔100℃保温1h；再以0.2℃/min的升温速率从300℃升温到600℃，且升温过程中每隔50℃保温1h；再以0.5℃/min的升温速率从600℃升温到700℃，700℃保温1h；最后以1.5℃/min的升温速率从700℃升温至1000℃，保温2h，最后随炉冷却至室温得到脱脂后的陶瓷坯体。
(3)烧结
将脱脂后的陶瓷坯体置于铺满锆球的坩埚中，然后放入空气气氛的烧结炉中，以3℃/min的升温速率从室温升至1100℃并保温1h，然后以2℃/min的升温速率从1100℃升至1500℃并保温2h，最后随炉冷却制得陶瓷零件。
本实施例的陶瓷浆料固含量为70wt％，粘度为175.2cp。
实施例3
1.陶瓷浆料的制备：
(1)分别称取聚酯丙烯酸酯14.88g,三羟甲基丙烷三丙烯酸酯12.13g，三丙二醇二丙烯酸酯12.11g，聚乙二醇(400)二丙烯酸酯8.42g，2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦0.47g，苯基双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化膦0.17g，1-羟基环己基苯基甲酮0.08g，消泡剂Defom 3100 0.2g，流平剂Levelol 839 0.2g，紫外吸收剂杰得盈LQ01 0.21g于烧杯中机械搅拌至混合均匀，形成均相的光固化树脂预混液。
(2)称取骨瓷粉45g，缓慢加入到盛有步骤(1)所得光固化树脂预混液并不停搅拌的烧杯中，加料完毕后持续搅拌30分钟至均匀，此时陶瓷粉体的质量分数为47.94％，加入分散剂Hydispex 7110 5.01g，再持续搅拌10分钟，然后超声20分钟至均匀。继续称量骨瓷粉35g，缓慢加入到不停搅拌的烧杯中，加料完毕后持续搅拌20分钟。最后称取骨瓷粉20.15g，缓慢加入到不停搅拌的烧杯中，加料完毕后持续搅拌30分钟，然后超声20分钟得到混合均匀的初步陶瓷浆料。
(3)将步骤(2)所得混合均匀的初步陶瓷浆料放入真空烘箱脱泡，得到所述基于面曝光快速成型工艺的陶瓷浆料，然后装入密闭避光的容器中待用。
2.陶瓷浆料制备陶瓷零件步骤为：
(1)成型、清洗、干燥及后固化
将陶瓷浆料置于面曝光陶瓷3D打印机中，由光固化成型法制备出陶瓷坯体。然后取出陶瓷坯体，用丙醇与聚乙二醇400的混合液将陶瓷坯体表面未固化的陶瓷浆料清洗干净，其中丙醇与聚乙二醇400的质量比为1:3。清洗完的陶瓷坯体擦干，在空气中放置至表面干燥，然后在紫外后固化箱中后固化60分钟，得到后固化的陶瓷坯体。
(2)脱脂
将后固化后的陶瓷坯体置于坩埚中，并用骨瓷粉对其进行包埋和填充。然后将放有后固化陶瓷坯体的坩埚放入马弗炉中，在空气气氛下进行分段排胶。先以1℃/min的升温速率从室温升温到100℃，保温0.5h；再以0.3℃/min的升温速率从100℃升温到250℃，且升温过程中每隔50℃保温0.5h；再以0.2℃/min的升温速率从250℃升温到600℃，且升温过程中每隔50℃保温1h；再以0.5℃/min的升温速率从600℃升温到700℃，700℃保温1h；最后以2℃/min的升温速率从700℃升温至1000℃，保温1.5h，最后随炉冷却至室温得到脱脂后的陶瓷坯体。
(3)烧结
将脱脂后的陶瓷坯体置于铺满锆球的坩埚中，然后放入空气气氛的烧结炉中，以5℃/min的升温速率从室温升至1500℃并保温2h，最后随炉冷却，制得陶瓷零件。
本实施例的陶瓷浆料固含量为65wt％，粘度为1258cp。
实施例4
1.陶瓷浆料的制备方法：
(1)分别称取1,6-己二醇二丙烯酸酯13.75g，丙烯酸羟乙酯7.5g，(4)乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯3.75g，2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦0.025g，聚乙二醇4006.25g，紫外吸收剂杰得盈LQ01 0.125g于烧杯中机械搅拌至混合均匀，形成均相的光固化树脂预混液。
(2)称取骨瓷粉35g，缓慢加入到盛有步骤(1)所得光固化树脂预混液并不停搅拌的烧杯中，加料完毕后持续搅拌20分钟至均匀，此时陶瓷粉体的质量分数为52.71％，再加入分散剂Hydispex 7110 5.775g,再持续搅拌10分钟，然后超声15分钟至均匀。继续称量骨瓷粉35g，缓慢加入到不停搅拌的烧杯中，加料完毕后持续搅拌20分钟。最后称取骨瓷粉17.5g，缓慢加入到不停搅拌的烧杯中，加料完毕后持续搅拌30分钟，然后超声20分钟得到混合均匀的初步陶瓷浆料。
(3)将步骤(2)所得混合均匀的初步陶瓷浆料放入真空烘箱脱泡，得到所述基于面曝光快速成型工艺的陶瓷浆料然后装入密闭避光的容器中待用。
2.陶瓷浆料制备陶瓷零件步骤为：
(1)成型、清洗、干燥及后固化
将陶瓷浆料置于面曝光陶瓷3D打印机中，由光固化成型法制备出陶瓷坯体。然后取出陶瓷坯体，用聚乙二醇200与聚乙二醇400的混合液将陶瓷坯体表面未固化的陶瓷浆料清洗干净，其中聚乙二醇200与聚乙二醇400的质量比为1:1。清洗完的陶瓷坯体擦干，在空气中放置至表面干燥，然后在紫外后固化箱中后固化60分钟，得到后固化的陶瓷坯体。
(2)脱脂
将后固化的陶瓷坯体置于坩埚中，并用骨瓷粉对其进行包埋和填充。然后将放有后固化的陶瓷坯体的坩埚放入马弗炉中，在空气气氛下进行分段排胶。先以1℃/min的升温速率从室温升温到100℃，保温0.5h；再以0.3℃/min的升温速率从100℃升温到300℃，且升温过程中每隔100℃保温1h；再以0.2℃/min的升温速率从300℃升温到600℃，且升温过程中每隔50℃保温1h；再以0.5℃/min的升温速率从600℃升温到700℃，700℃保温1h；最后以1.5℃/min的升温速率从700℃升温至1000℃，保温2h，最后随炉冷却至室温得到脱脂后的陶瓷坯体。
(3)烧结
将脱脂后的陶瓷坯体置于铺满锆球的坩埚中，然后放入空气气氛的烧结炉中，以3℃/min的升温速率从室温升至1500℃并保温2h，最后随炉冷却，制得陶瓷零件。
本实施例的浆料固含量为70wt％，粘度为681.6cp。
实施例5
1.陶瓷浆料的制备：
(1)分别称取1,6-己二醇二丙烯酸酯22g，丙烯酸羟乙酯12g，(4)乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯6g，2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦0.04g于烧杯中机械搅拌至混合均匀，形成均相的光固化树脂预混液。
(2)称取氧化铝粉45g，缓慢加入到盛有步骤(1)所得光固化树脂预混液并不停搅拌的烧杯中，加料完毕后持续搅拌20分钟至均匀，此时陶瓷粉体的质量分数为52.92％，加入分散剂Hydispex 7110 8.325g,再持续搅拌10分钟，然后超声15分钟至均匀。继续称量氧化铝粉55g，缓慢加入到不停搅拌的烧杯中，加料完毕后持续搅拌20分钟。最后称取氧化铝粉45.096g，缓慢加入到不停搅拌的烧杯中，加料完毕后持续搅拌30分钟，然后超声20分钟得到混合均匀的初步陶瓷浆料。
(3)将步骤(2)所得混合均匀的初步陶瓷浆料放入真空烘箱脱泡，得到所述基于面曝光快速成型工艺的陶瓷浆料，然后装入密闭避光的容器中待用。
2.陶瓷浆料制备陶瓷零件步骤为：
(1)成型、清洗、干燥及后固化
将陶瓷浆料置于面曝光陶瓷3D打印机中，由光固化成型法制备出陶瓷坯体。然后取出陶瓷坯体，用乙醇与聚乙二醇400的混合液将陶瓷坯体表面未固化的陶瓷浆料清洗干净，其中乙醇与聚乙二醇400的质量比为1:3。清洗完的陶瓷坯体擦干，在空气中放置至表面干燥，然后在紫外后固化箱中后固化60分钟，得到后固化的陶瓷坯体。
(2)脱脂
将后固化的陶瓷坯体置于坩埚中，并用氧化铝粉对其进行包埋和填充。然后将放有后固化陶瓷坯体的坩埚放入马弗炉中，在空气气氛下进行分段排胶。先以1℃/min的升温速率从室温升温到100℃，保温0.5h；再以0.3℃/min的升温速率从100℃升温到300℃，且升温过程中每隔100℃保温1h；再以0.2℃/min的升温速率从300℃升温到600℃，且升温过程中每隔50℃保温1h；再以0.5℃/min的升温速率从600℃升温到700℃，700℃保温1h；最后以1.5℃/min的升温速率从700℃升温至1000℃，保温2h，最后随炉冷却至室温得到脱脂后的陶瓷坯体。
(3)烧结
将脱脂后的陶瓷坯体置于铺满锆球的坩埚中，然后放入空气气氛的烧结炉中，以3℃/min的升温速率从室温升至1100℃并保温1h，然后以2℃/min的升温速率从1100℃升至1500℃并保温2h，最后随炉冷却制得陶瓷零件。
本实施例的陶瓷浆料固含量为75wt％，粘度为2600cp。
实施例6
1.陶瓷浆料的制备：
(1)分别称取聚酯丙烯酸酯12g,三羟甲基丙烷三丙烯酸酯12.09g，三丙二醇二丙烯酸酯12.06g，聚乙二醇(400)二丙烯酸酯16.33g,2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯0.5g于烧杯中机械搅拌至混合均匀，形成均相的光固化树脂预混液。
(2)称取氧化铝粉45g，缓慢加入到盛有步骤(1)所得光固化树脂预混液并不停搅拌的烧杯中，加料完毕后持续搅拌30分钟至均匀，此时陶瓷粉体的质量分数为45.93％，加入分散剂DISPERBYK-111 3.06g，再持续搅拌10分钟，然后超声20分钟至均匀。最后称取氧化铝粉39.06g，缓慢加入到不停搅拌的烧杯中，加料完毕后持续搅拌30分钟，然后超声20分钟得到混合均匀的初步陶瓷浆料。
(3)将步骤(2)所得混合均匀的初步陶瓷浆料放入真空烘箱脱泡，得到所述基于面曝光快速成型工艺的陶瓷浆料，然后装入密闭避光的容器中待用。
2.陶瓷浆料制备陶瓷零件步骤为：
(1)成型、清洗、干燥及后固化
将陶瓷浆料置于面曝光陶瓷3D打印机中，由光固化成型法制备出陶瓷坯体。然后取出陶瓷坯体，用异丙醇与聚乙二醇400的混合液将陶瓷坯体表面未固化的陶瓷浆料清洗干净，其中异丙醇与聚乙二醇400的质量比为1:3。清洗完的陶瓷坯体擦干，在空气中放置至表面干燥，然后在紫外后固化箱中后固化60分钟，得到后固化的陶瓷坯体。
(2)脱脂
将后固化后的陶瓷坯体置于坩埚中，并用氧化铝粉对其进行包埋和填充。然后将放有后固化陶瓷坯体的坩埚放入马弗炉中，在空气气氛下进行分段排胶。先以1℃/min的升温速率从室温升温到100℃，保温0.5h；再以0.3℃/min的升温速率从100℃升温到250℃，且升温过程中每隔50℃保温0.5h；再以0.2℃/min的升温速率从250℃升温到600℃，且升温过程中每隔50℃保温1h；再以0.5℃/min的升温速率从600℃升温到700℃，700℃保温1h；最后以2℃/min的升温速率从700℃升温至1000℃，保温1.5h，最后随炉冷却至室温得到脱脂后的陶瓷坯体。
(3)烧结
将脱脂后的陶瓷坯体置于铺满锆球的坩埚中，然后放入空气气氛的烧结炉中，以3℃/min的升温速率从室温升至1500℃并保温2h，最后随炉冷却，制得陶瓷零件。
本实施例的陶瓷浆料固含量为60wt％，粘度为897cp。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于面曝光快速成型工艺的陶瓷浆料,包括低聚物、单体、有机溶剂、陶瓷粉体、光引发剂、分散剂和其他助剂，其特征在于：所述单体的质量分数为10％-30％、陶瓷粉体的质量分数为60％-80％、光引发剂的质量分数为0.01％-3％、分散剂的质量分数为2％-8％。
2.根据权利要求1所述的基于面曝光快速成型工艺的陶瓷浆料，其特征在于：所述低聚物的质量分数为0％-10％、有机溶剂的质量分数为0％-10％、其他助剂的质量分数为0％-2％。
3.根据权利要求1或2所述的基于面曝光快速成型工艺的陶瓷浆料，其特征在于：所述单体为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇(400)二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、(4)乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯中的一种或两种以上混合物；所述陶瓷粉体为氧化铝粉、骨瓷粉中的一种；所述光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、1-羟基环己基苯基甲酮、苯基双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、2,4,6一三甲基苯甲酰基膦酸乙酯中的至少一种；所述分散剂为含酸性基团的共聚物溶液、含酸性基团的共聚物中的至少一种；所述分散剂为商用牌号Hydispex 7110、DISPERBYK-110、DISPERBYK-111中的至少一种；所述低聚物为聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、纯丙烯酸酯中的至少一种；所述有机溶剂为聚乙二醇200、聚乙二醇400中的至少一种；所述其他助剂为消泡剂、流平剂、紫外光吸收剂、防尘剂中的一种或两种以上的混合物。
4.一种制备权利要求1-3所述的基于面曝光快速成型工艺的陶瓷浆料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将单体和光引发剂混合均匀，形成均相的光固化树脂预混液；
(2)将陶瓷粉体分批加入步骤(1)所得光固化树脂预混液中，通过搅拌使陶瓷粉体在光固化树脂预混液中分散均匀，当所述陶瓷粉体在体系中的质量分数达到40-55％时，停止添加陶瓷粉体，加入分散剂，然后搅拌和/或超声至均匀后，继续添加剩余陶瓷粉体，搅拌和/或超声至得到混合均匀的初步陶瓷浆料；
(3)将步骤(2)所得的混合均匀的初步陶瓷浆料真空脱泡，得到所述基于面曝光快速成型工艺的陶瓷浆料。
5.根据权利要求4所述的一种制备基于面曝光快速成型工艺的陶瓷浆料的方法，其特征在于：所述步骤(1)中可以加入低聚物、有机溶剂及其他助剂中的一种或两种以上的混合物与单体和光引发剂混合，共同形成均相的光固化树脂预混液。
6.应用权利要求1-3所述的陶瓷浆料制备陶瓷零件的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)成型、清洗、干燥及后固化
将陶瓷浆料置于面曝光陶瓷3D打印机中，由光固化成型法制备出陶瓷坯体；然后取出陶瓷坯体，用清洗溶剂将陶瓷坯体表面未固化的陶瓷浆料清洗干净；清洗完的陶瓷坯体擦干，在空气中放置至表面干燥，然后在紫外后固化箱中后固化30-60min，得到后固化的陶瓷坯体；
(2)脱脂
将后固化的陶瓷坯体用与后固化的陶瓷坯体成分相同的陶瓷粉体对其进行包埋和填充；然后将后固化的陶瓷坯体放入马弗炉中，在空气或惰性气氛下进行分段排胶；先以0.1-3℃/min的升温速率从室温升温至550-700℃，且升温过程中每隔20-100℃保温0.5-2h；再以1-5℃/min的升温速率从550-700℃升温至900-1100℃，保温1-3h，最后随炉冷却至室温得到脱脂后的陶瓷坯体；
(3)烧结
将脱脂后的陶瓷坯体置于铺满锆球的坩埚中，以2-10℃/min的升温速率从室温升至800-1100℃并保温0.5-4h或不保温，然后再以1-5℃/min的升温速率从800-1100℃升至1400-1600℃，保温2-4h，最后随炉冷却到室温，制得陶瓷零件。
7.根据权利要求6所述的一种应用陶瓷浆料制备陶瓷零件的方法，其特征在于：步骤(1)中所述清洗溶剂为聚乙二醇200、聚乙二醇400、异丙醇、1-辛醇、丙醇和乙醇中的一种或两种以上的混合物。
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