CN113233892A - 掺杂上转换发光材料的氧化锆陶瓷浆料及其光固化3d打印装置和方法 - Google Patents

掺杂上转换发光材料的氧化锆陶瓷浆料及其光固化3d打印装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及光固化3D打印领域，具体涉及一种掺杂上转换发光材料的氧化锆陶瓷浆料及其光固化3D打印装置和方法。所述氧化锆陶瓷浆料以重量百分比计的组分包括：光引发剂0.5～5％，上转换发光材料0.1～5％，单体18.25％～26.25％，纳米氧化锆粉末62.5％～72.5％，溶剂8.25％～11.25％；所述上转换发光材料由基体掺杂稀土离子制备而得。所述光固化3D打印氧化锆陶瓷的装置包括激光器、振镜系统、光学移动平台和陶瓷浆料液槽。本发明利用近红外激光，控制打印过程激光穿透深度，既能提高打印速度，又能保证产品的高精度。

Description

掺杂上转换发光材料的氧化锆陶瓷浆料及其光固化3D打印装 置和方法
技术领域
本发明涉及光固化3D打印领域，具体涉及一种掺杂上转换发光材料的氧化锆陶瓷浆料及其光固化3D打印装置和方法。
背景技术
3D打印制造技术是快速成型技术的一种，又称为增材制造，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，是一种自上而下材料累加的制造方法。
氧化锆陶瓷具有熔点和沸点高、硬度大、常温下为绝缘体等优良性质。3D打印陶瓷材料可以制备出高精度、高强度的陶瓷零件，相比于传统的制备工艺，会显著降低加工成本、缩短生产周期、节省原材料，发展潜力巨大。目前，3D打印陶瓷技术主要有熔融沉积成型(FDM)、立体光固化成型(SLA)，选择性激光烧结或熔融成型(SLS/SLM)等。
现有技术中常用的光固化方法打印陶瓷方法为：把氧化锆粉末和光敏树脂混合形成复合材料，在紫外光照射下通过3D打印设备逐层打印成型，然后把成型的实体进行高温脱脂、烧结，最终形成陶瓷件。但是由于该方法的高分辨率(每层打印的厚度仅为0.01-0.1mm)，其打印速度的提高会受到一定限制。在光固化方法打印某些复杂零件时，对于沿Z轴方向打印截面形状相同的部分，可以通过只扫描一个截面来实现一体成型，这样可以大大提高成型速度。但是由于现有技术的陶瓷浆料只能在紫外激光器下固化成型，而紫外线在氧化锆粉末与光敏树脂混合浆料中的穿透深度较低，难以通过增大光照强度的方法来提高穿透深度，导致一体成型打印难以实现。
因此，需对现有技术中光固化3D打印氧化锆陶瓷浆料及其打印方法进一步改进。
发明内容
有鉴于此，有必要针对上述的问题，提供一种掺杂上转换发光材料的氧化锆陶瓷浆料及其光固化3D打印装置和方法。
为实现上述目的，本发明采取以下的技术方案：
第一方面，本发明提供一种掺杂上转换发光材料的氧化锆陶瓷浆料：所述陶瓷浆料以重量百分比计的组分包括：光引发剂0.5～5％，上转换发光材料0.1～5％，单体18.25％～26.25％，纳米氧化锆粉末62.5％～72.5％，溶剂8.25％～11.25％；所述上转换发光材料由基体掺杂稀土离子制备而得。
进一步的，在上述掺杂上转换发光材料的氧化锆陶瓷浆料中，所述基体包括氟化物、氧化物、含硫化合物、氟氧化物和卤化物中的一种或多种；所述稀土离子包括Yb3+、Tm3+、Er3+、Ho3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+中的一种或多种。
进一步的，在上述掺杂上转换发光材料的氧化锆陶瓷浆料中，所述溶剂为聚乙二醇。
进一步的，在上述掺杂上转换发光材料的氧化锆陶瓷浆料中，还包括其他助剂。
优选的，在上述掺杂上转换发光材料的氧化锆陶瓷浆料中，所述基体为α-NaYF4。
优选的，在上述掺杂上转换发光材料的氧化锆陶瓷浆料中，所述基体为YF3。
优选的，在上述掺杂上转换发光材料的氧化锆陶瓷浆料中，所述稀土离子为Yb3+和Tm3+，Yb3+的掺杂量为5-35％。Tm3+的掺杂量为0.05-3％。所述掺杂量为稀土离子占上转换发光材料的摩尔百分比含量。
进一步的，在上述掺杂上转换发光材料的氧化锆陶瓷浆料中，所述光引发剂为樟脑醌(CQ)。
进一步的，在上述掺杂上转换发光材料的氧化锆陶瓷浆料中，所述单体为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)。
进一步的，在上述掺杂上转换发光材料的氧化锆陶瓷浆料中，所述纳米氧化锆粉末的粒径为5～500nm。
第二方面，本发明提供一种掺杂上转换发光材料的氧化锆陶瓷浆料的制备方法，按照上述重量百分比计的组分，包括如下步骤：
(1)制备上转换发光材料，备用；
(2)制备预混液：在单体中加入溶剂和光引发剂，搅拌均匀，备用；
(3)制备氧化锆浆料：将预混液与纳米氧化锆粉末混合；
(4)将上转换发光材料与氧化锆浆料混合，搅拌均匀后，去除气泡，即得。
进一步的，在上述掺杂上转换发光材料的氧化锆陶瓷浆料的制备方法中，制备过程在避光下进行。
第三方面，本发明提供一种光固化3D打印氧化锆陶瓷的装置，所述装置包括激光器、振镜系统、光学移动平台和陶瓷浆料液槽；所述激光器为可见-近红外激光器，用于发射可见-近红外激光；所述振镜系统包括准直透镜和聚焦透镜，用于设定打印路径；所述光学移动平台用于调节陶瓷浆料液槽位置，控制氧化锆陶瓷浆料的固化区域。
第四方面，本发明提供一种光固化3D打印氧化锆陶瓷的方法，包括以下步骤：将掺杂上转换发光材料的氧化锆陶瓷浆料置于陶瓷浆料液槽中，将可见-近红外激光器发射出的激光依次通过准直透镜、聚焦透镜后聚焦到氧化锆陶瓷浆料中，根据振镜系统设定的路径打印完成一个截面后，光学移动平台调节设定的高度，再打印下一个截面，逐层打印，得到成型件。
进一步的，在上述光固化3D打印氧化锆陶瓷的方法中，可见-近红外光激光器波长为600～1200nm。
优选的，在上述光固化3D打印氧化锆陶瓷的方法中，可见-近红外光激光器波长为798nm。
优选的，在上述光固化3D打印氧化锆陶瓷的方法中，可见-近红外光激光器波长为980nm。
优选的，在上述光固化3D打印氧化锆陶瓷的方法中，可见-近红外光激光器波长为1064nm。
进一步的，在上述光固化3D打印氧化锆陶瓷的方法中，还包括脱脂和烧结步骤；所述脱脂的方法为：将成型件以0.5～2℃/min的速率先升温至200～400℃并保温2～6h，然后再以0.5～2℃/min的速率升温至500～900℃并保温2～4h，脱脂过程在空气中进行；所述烧结的方法为：将脱脂后的成型件以3～10℃/min的速率升温至1350～1550℃并保温2～6h，烧结过程中采用真空或者保护气氛烧结。
进一步的，在上述光固化3D打印氧化锆陶瓷的方法中，所述方法在避光下进行。
第五方面，本发明提供一种氧化锆陶瓷，采用上述掺杂上转换发光材料的氧化锆陶瓷浆料，使用上述光固化3D打印氧化锆陶瓷的装置和方法制备而成。
本发明的有益效果为：
(1)本发明提供一种掺杂上转换发光材料的氧化锆陶瓷浆料，浆料中包含上转换发光材料，使浆料可在近红外激光光源的照射下，持续发射紫光、蓝光等荧光，产生的荧光激活浆料中的光引发剂，引发浆料中的单体聚合，与浆料中的氧化锆一起成型。与常规的陶瓷浆料只能在紫外光下激发相比，本发明的陶瓷浆料可在近红外光下激发，激发光在浆料中穿透深度更强。
(2)本发明提供一种光固化3D打印氧化锆陶瓷的装置，装置以近红外激发器作为激发光源，显著提高了光线在浆料中的穿透深度。对于零件沿Z轴方向打印截面形状相同的部分，提高激光功率从而大大增加穿透深度，只要扫描一个截面就可实现一体成型，从而显著提高成型速度。对于零件沿Z轴方向打印截面形状不相同的部分，减小激光功率从而降低穿透深度，即可保证打印的高精度。
(3)本发明提供一种光固化3D打印氧化锆陶瓷的方法，以近红外作为激发光源，通过控制激光功率，可以控制激光在浆料中的穿透深度，既能提高成型速度，又能控制精度。可以制造出精度高，表面质量良好的复杂形状和微小结构的氧化锆陶瓷器件。
(4)本发明提供一种氧化锆陶瓷，采用本发明提供的掺杂上转换发光材料的氧化锆陶瓷浆料，使用本发明提供的光固化3D打印氧化锆陶瓷的装置和方法制备而成。所制备的陶瓷产品致密度在95％以上，维氏硬度为12.936Gpa。
附图说明
图1是本发明光固化3D打印氧化锆陶瓷的装置示意图
图2是实施例2制备的陶瓷浆料。
图3是实施例9制备的陶瓷产品。
图1中的标注1-激光器、2-准直透镜、3-聚焦透镜、4-陶瓷浆料液槽、5-光学移动平台。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案作进一步清楚、完整地描述。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种掺杂上转换发光材料的氧化锆陶瓷浆料，所述陶瓷浆料以重量百分比计的组分包括：光引发剂1％，上转换发光材料1％，单体22％，纳米氧化锆粉末65％，溶剂11％；所述上转换发光材料由基体掺杂稀土离子制备而得。所述光引发剂为樟脑醌。所述单体为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。
掺杂上转换发光材料的氧化锆浆料按照上述重量百分比计的组分，采用如下方法制备：
(1)制备上转换发光材料，备用；
(2)制备预混液：在单体中加入溶剂和光引发剂，搅拌均匀，备用；
(3)制备氧化锆浆料：将预混液与纳米氧化锆粉末混合；
(4)将上转换发光材料与氧化锆浆料混合，搅拌均匀后，去除气泡，即得。
步骤(1)中上转换发光材料的制备方法为：
步骤S1：配制硝酸钇、硝酸镱、硝酸铥、柠檬酸溶液，溶液浓度分别为0.2mol/L、0.16mol/L、0.2mol/L、0.1mol/L。
步骤S2：量取39.65mL的硝酸钇溶液、12.5mL硝酸镱溶液、0.35mL硝酸铥溶液，倒入烧杯，再加入100mL柠檬酸溶液，用磁力搅拌器剧烈搅拌1h。
步骤S3：在步骤S2中的混合溶液中逐滴加入现配的200mL溶液浓度为0.83mol/L的饱和氟化钠溶液，用磁力搅拌器搅拌30min。
步骤S4：将在步骤S3中获得的混合溶液转移到高压釜中。温度设为180℃，进行18小时，待反应结束，釜内会留下大量上层清液，底层留有淡青色浊液，倒去上层清液，将底层浊液倒入研磨皿，再倒入去离子水。静置30min后，倒去上层清液，重复三次。最后将剩余沉淀物于干燥箱中80℃干燥8h，待冷却取出研磨至粉末状。
实施例2
掺杂上转换发光材料的氧化锆陶瓷浆料，所述陶瓷浆料以重量百分比计的组分包括：光引发剂5％，上转换发光材料5％，单体19％，纳米氧化锆粉末62％，溶剂9％；所述上转换发光材料由基体掺杂稀土离子制备而得。所述光引发剂为樟脑醌。所述单体为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。制备方法同实施例1。
实施例3
掺杂上转换发光材料的氧化锆陶瓷浆料，所述陶瓷浆料以重量百分比计的组分包括：光引发剂3％，上转换发光材料1％，单体22％，纳米氧化锆粉末64％，溶剂10％；所述上转换发光材料由基体掺杂稀土离子制备而得。所述光引发剂为樟脑醌。所述单体为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。制备方法同实施例1。
实施例4
掺杂上转换发光材料的氧化锆陶瓷浆料，所述陶瓷浆料以重量百分比计的组分包括：光引发剂3％，上转换发光材料3％，单体20％，纳米氧化锆粉末63％，溶剂11％；所述上转换发光材料由基体掺杂稀土离子制备而得。所述光引发剂为樟脑醌。所述单体为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。所述基体为YF3，所述稀土离子为Yb3+和Tm3+，Yb3+掺杂量为35％，Tm3+掺杂量为0.05％。
实施例5
一种光固化3D打印氧化锆陶瓷的装置，包括激光器、振镜系统、光学移动平台和陶瓷浆料液槽；所述激光器为可见-近红外激光器，用于发射可见-近红外激光；所述振镜系统包括准直透镜和聚焦透镜，用于设定打印路径；所述光学移动平台用于调节陶瓷浆料液槽位置，控制氧化锆陶瓷浆料的固化区域。
实施例6
一种光固化3D打印氧化锆陶瓷的方法，包括以下步骤：将掺杂上转换发光材料的氧化锆陶瓷浆料置于陶瓷浆料液槽中，将可见-近红外激光器发射出的激光依次通过准直透镜、聚焦透镜后聚焦到氧化锆陶瓷浆料中，根据振镜系统设定的路径打印完成一个截面后，光学移动平台调节设定的高度，再打印下一个截面，逐层打印，得到成型件。其中近红外激光器激发波长为798nm。
实施例7
一种光固化3D打印氧化锆陶瓷的方法：包括以下步骤：将掺杂上转换发光材料的氧化锆陶瓷浆料置于陶瓷浆料液槽中，将可见-近红外激光器发射出的激光依次通过准直透镜、聚焦透镜后聚焦到氧化锆陶瓷浆料中，根据振镜系统设定的路径打印完成一个截面后，光学移动平台调节设定的高度，再打印下一个截面，逐层打印，得到成型件。其中近红外激光器激发波长为980nm。将成型件以0.5℃/min的速率先升温至200℃并保温2h，然后再以0.5℃/min的速率升温至500℃并保温2h，脱脂过程在空气中进行；所述烧结的方法为：将脱脂后的成型件以3℃/min的速率升温至1350℃并保温2h，烧结过程中采用真空或者保护气氛烧结。
实施例8
一种光固化3D打印氧化锆陶瓷的方法：包括以下步骤：将掺杂上转换发光材料的氧化锆陶瓷浆料置于陶瓷浆料液槽中，将可见-近红外激光器发射出的激光依次通过准直透镜、聚焦透镜后聚焦到氧化锆陶瓷浆料中，根据振镜系统设定的路径打印完成一个截面后，光学移动平台调节设定的高度，再打印下一个截面，逐层打印，得到成型件。其中近红外激光器激发波长为1064nm。将成型件以2℃/min的速率先升温至400℃并保温6h，然后再以2℃/min的速率升温至900℃并保温4h，脱脂过程在空气中进行；所述烧结的方法为：将脱脂后的成型件以10℃/min的速率升温至1550℃并保温6h，烧结过程中采用真空或者保护气氛烧结。
实施例9
如图3所示，一种陶瓷成品，用实施例4制备的掺杂上转换发光材料的氧化锆陶瓷浆料，用实施例5光固化3D打印氧化锆陶瓷的装置，通过实施例8的光固化3D打印氧化锆陶瓷的方法制备而成。按照常规方法测试所制备的陶瓷产品，其致密度在95％以上，维氏硬度为12.936Gpa。
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本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种掺杂上转换发光材料的氧化锆陶瓷浆料，其特征在于，所述陶瓷浆料以重量百分比计的组分包括：光引发剂0.5～5％，上转换发光材料0.1～5％，单体18.25％～26.25％，纳米氧化锆粉末62.5％～72.5％，溶剂8.25％～11.25％；所述上转换发光材料由基体掺杂稀土离子制备而得。
2.根据权利要求1所述的掺杂上转换发光材料的氧化锆陶瓷浆料，其特征在于，所述基体包括氟化物、氧化物、含硫化合物、氟氧化物和卤化物中的一种或多种；所述稀土离子包括Yb3+、Tm3+、Er3+、Ho3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的掺杂上转换发光材料的氧化锆陶瓷浆料，其特征在于，所述稀土离子为Yb3+和Tm3+，Yb3+掺杂量为5～35％，Tm3+掺杂量为0.05～3％。
4.根据权利要求1所述的掺杂上转换发光材料的氧化锆陶瓷浆料，其特征在于，所述光引发剂为樟脑醌。
5.根据权利要求1所述的掺杂上转换发光材料的氧化锆陶瓷浆料，其特征在于，所述单体为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。
6.权利要求1～5任意一项所述的掺杂上转换发光材料的氧化锆陶瓷浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备上转换发光材料，备用；
(2)制备预混液：在单体中加入溶剂和光引发剂，搅拌均匀，备用；
(3)制备氧化锆浆料：将预混液与纳米氧化锆粉末混合；
(4)将上转换发光材料与氧化锆浆料混合，搅拌均匀后，去除气泡，即得。
7.一种光固化3D打印氧化锆陶瓷的装置，其特征在于，包括激光器、振镜系统、光学移动平台和陶瓷浆料液槽；所述激光器为可见-近红外激光器，用于发射可见-近红外激光；所述振镜系统包括准直透镜和聚焦透镜，用于设定打印路径；所述光学移动平台用于调节陶瓷浆料液槽位置，控制氧化锆陶瓷浆料的固化区域。
8.一种光固化3D打印氧化锆陶瓷的方法，其特征在于，包括以下步骤：将掺杂上转换发光材料的氧化锆陶瓷浆料置于陶瓷浆料液槽中，将可见-近红外激光器发射出的激光依次通过准直透镜、聚焦透镜后聚焦到氧化锆陶瓷浆料中，根据振镜系统设定的路径打印完成一个截面后，光学移动平台调节设定的高度，再打印下一个截面，逐层打印，得到成型件。
9.根据权利要求8所述的光固化3D打印氧化锆陶瓷的方法，其特征在于，可见-近红外光激光器波长为600～1200nm。
10.根据权利要求8或9所述的光固化3D打印氧化锆陶瓷的方法，其特征在于，还包括脱脂和烧结步骤；所述脱脂的方法为：将成型件以0.5～2℃/min的速率先升温至200～400℃并保温2～6h，然后再以0.5～2℃/min的速率升温至500～900℃并保温2～4h，脱脂过程在空气中进行；所述烧结的方法为：将脱脂后的成型件以3～10℃/min的速率升温至1350～1550℃并保温2～6h，烧结过程中采用真空或者保护气氛烧结。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113459242A (zh) * 2021-09-01 2021-10-01 季华实验室 一种3d打印方法
CN115448734A (zh) * 2022-10-21 2022-12-09 江南大学 一种3d打印陶瓷复合材料及其制备方法与应用
CN115572170A (zh) * 2022-10-21 2023-01-06 江南大学 一种近红外光热耦合固化非氧化物陶瓷浆料及其制备方法与应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106673646A (zh) * 2017-01-20 2017-05-17 广东工业大学 一种基于光固化成型的3d打印制备氧化锆陶瓷的方法
CN111138609A (zh) * 2019-12-25 2020-05-12 华南师范大学 复合光敏树脂及可见-近红外光诱导固化的3d打印方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106673646A (zh) * 2017-01-20 2017-05-17 广东工业大学 一种基于光固化成型的3d打印制备氧化锆陶瓷的方法
CN111138609A (zh) * 2019-12-25 2020-05-12 华南师范大学 复合光敏树脂及可见-近红外光诱导固化的3d打印方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113459242A (zh) * 2021-09-01 2021-10-01 季华实验室 一种3d打印方法
CN115448734A (zh) * 2022-10-21 2022-12-09 江南大学 一种3d打印陶瓷复合材料及其制备方法与应用
CN115572170A (zh) * 2022-10-21 2023-01-06 江南大学 一种近红外光热耦合固化非氧化物陶瓷浆料及其制备方法与应用

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