CN113354389A - 一种3d陶瓷打印原料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种3D陶瓷打印原料的制备方法，将生黄土在研钵中研磨均匀，置于高温炉中煅烧，待冷却后球磨，过90目筛得熟黄土；将矿石粉、生黄土、熟黄土和长石粉混合，再加入三聚磷酸钠和羧甲基纤维素钠混合均匀，细磨至280目；加入铝氧化物微粉和二氧化钛微粉进行改性细磨至280目；加入水凝胶进行优化：加入水凝胶得到3D陶瓷打印原料。本发明利用富含多种金属元素的矿石粉，在传统陶瓷原料的基础上进行配方调制和优化，利用金属离子的特性增强原料的硬度；在此基础上，针对第三代笛尔卡坐标式3D陶瓷打印机出料快的特点，加入了一定量的水溶胶，不但提高了出料的稳定性，而且也使得生产出的陶瓷不易开裂。有效解决了因精度、强度、粘粘度不足导致的成纹难、还原度低的问题。

Description

一种3D陶瓷打印原料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种陶瓷材料的制备方法，具体涉及一种3D陶瓷打印原料的制备方法。
背景技术
陶瓷已经有上千年的历史，因其硬而脆的特点使陶瓷材料加工成形难度高，传统陶瓷工艺生产范围局限，且成本高、周期长。陶瓷3D打印技术使复杂陶瓷产品制作成为可能，3D打印技术具有操作简单、速度快以及精度高等优点，给陶瓷注入了新的活力，国内外已有众多研究团队，例如，3DCeram、Lithoz等专注陶瓷3D打印的公司。现在国内陶瓷3D打印技术还不够成熟，清华大学、西安交通大学等科研单位也在探索研究过程中。
目前3D打印原料多用传统淘洗、压滤的工艺制备，造成打印精度不足、易塌陷、干燥收缩开裂、挤出困难等现象，受塑性、成分、粒度等因素影响，易出现缩釉、开裂等问题，导致3D打印不稳定，难以走进实际生产。
发明内容
本发明的目是提供一种3D陶瓷打印原料的制备方法，该方法制备的3D陶瓷打印原料具有高密度以及优良的弯折性能。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
1)熟黄土的制备：将生黄土在研钵中研磨均匀后置于高温炉中于620～640℃煅烧待冷却后球磨，过90目筛得熟黄土；
2)精细混合原料的制备：按照质量百分比将10～70％的矿石粉、30～40％的生黄土、0～45％的熟黄土和0～10％的长石粉制成混合物，然后向混合物中加入混合物质量0.4～0.5％的三聚磷酸钠和1～3％的羧甲基纤维素钠混合均匀，细磨至280目得精细混合原料；
3)加入金属氧化物微粉进行改性：向精细混合原料中加入其质量百分比10～20％的铝氧化物微粉和1～2％的二氧化钛微粉研磨至280目；
4)加入水凝胶进行优化：向步骤(3)所得原料中加入其质量百分比1-3％的水凝胶，得到3D陶瓷打印原料。
所述步骤1)煅烧时间为45～55min。
所述步骤1)球磨转速为800～1000r/mim，球磨时间为30～50分钟。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明利用富含多种金属元素的矿石粉，在传统陶瓷原料的基础上进行配方调制和优化，利用金属离子的特性增强原料的硬度；在此基础上，针对第三代笛尔卡坐标式3D陶瓷打印机出料快的特点，加入了一定量的水溶胶，不但提高了出料的稳定性，而且也使得生产出的陶瓷不易开裂。因此，制备的原料在生产中具有更好的垂直表现能力，有效解决了因精度、强度、粘粘度不足导致的成纹难、还原度低的问题；而且，在后期处理时，可以配合不同的釉料进行生产，且原料来源广，价格低廉，性能稳定，可广泛应用于各类陶瓷产品的装饰。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体内容做进一步详细解释说明，但不作为对本发明的限定。
实施例1：
1)熟黄土的制备：将生黄土在研钵中研磨均匀后置于高温炉中于620℃煅烧55min，待冷却后置于球磨机中在1000r/mim，球磨30分钟，过90目筛得熟黄土；
2)精细混合原料的制备：按照质量百分比将10％的矿石粉、40％的生黄土、40％的熟黄土和10％的长石粉制成混合物，然后向混合物中加入混合物质量0.4％的三聚磷酸钠和2％的羧甲基纤维素钠混合均匀，细磨至280目得精细混合原料；
3)加入金属氧化物微粉进行改性：向精细混合原料中加入其质量百分比15％的铝氧化物微粉和1.3％的二氧化钛微粉研磨至280目；
4)加入水凝胶进行优化：向步骤(3)所得原料中加入其质量百分比2％的水凝胶，得到3D陶瓷打印原料。
实施例2：
1)精细混合原料的制备：按照质量百分比将70％的矿石粉和30％的生黄土制成混合物，然后向混合物中加入混合物质量0.5％的三聚磷酸钠和3％的羧甲基纤维素钠混合均匀，细磨至280目得精细混合原料；
2)加入金属氧化物微粉进行改性：向精细混合原料中加入其质量百分比18％的铝氧化物微粉和1.8％的二氧化钛微粉研磨至280目；
3)加入水凝胶进行优化：向步骤(2)所得原料中加入其质量百分比3％的水凝胶，得到3D陶瓷打印原料。
实施例3：
1)熟黄土的制备：将生黄土在研钵中研磨均匀后置于高温炉中于640℃煅烧45min，待冷却后置于球磨机中在800r/mim，球磨50分钟，过90目筛得熟黄土；
2)精细混合原料的制备：按照质量百分比将15％的矿石粉、35％的生黄土、45％的熟黄土和5％的长石粉制成混合物，然后向混合物中加入混合物质量0.45％的三聚磷酸钠和1％的羧甲基纤维素钠混合均匀，细磨至280目得精细混合原料；
3)加入金属氧化物微粉进行改性：向精细混合原料中加入其质量百分比10％的铝氧化物微粉和1％的二氧化钛微粉研磨至280目；
4)加入水凝胶进行优化：向步骤(3)所得原料中加入其质量百分比1％的水凝胶，得到3D陶瓷打印原料。
实施例4：
1)熟黄土的制备：将生黄土在研钵中研磨均匀后置于高温炉中于625℃煅烧53min，待冷却后置于球磨机中在950r/mim，球磨35分钟，过90目筛得熟黄土；
2)精细混合原料的制备：按照质量百分比将34％的矿石粉、38％的生黄土、20％的熟黄土和8％的长石粉制成混合物，然后向混合物中加入混合物质量0.42％的三聚磷酸钠和2.5％的羧甲基纤维素钠混合均匀，细磨至280目得精细混合原料；
3)加入金属氧化物微粉进行改性：向精细混合原料中加入其质量百分比13％的铝氧化物微粉和2％的二氧化钛微粉研磨至280目；
4)加入水凝胶进行优化：向步骤(3)所得原料中加入其质量百分比2.5％的水凝胶，得到3D陶瓷打印原料。
实施例5：
)熟黄土的制备：将生黄土在研钵中研磨均匀后置于高温炉中于635℃煅烧48min，待冷却后置于球磨机中在850r/mim，球磨45分钟，过90目筛得熟黄土；
2)精细混合原料的制备：按照质量百分比将55％的矿石粉、32％的生黄土、10％的熟黄土和3％的长石粉制成混合物，然后向混合物中加入混合物质量0.48％的三聚磷酸钠和1.5％的羧甲基纤维素钠混合均匀，细磨至280目得精细混合原料；
3)加入金属氧化物微粉进行改性：向精细混合原料中加入其质量百分比20％的铝氧化物微粉和1.5％的二氧化钛微粉研磨至280目；
4)加入水凝胶进行优化：向步骤(3)所得原料中加入其质量百分比1.5％的水凝胶，得到3D陶瓷打印原料。
实施例6：
1)熟黄土的制备：将生黄土在研钵中研磨均匀后置于高温炉中于630℃煅烧50min，待冷却后置于球磨机中在900r/mim，球磨40分钟，过90目筛得熟黄土；
2)精细混合原料的制备：按照质量百分比将35％的矿石粉、35％的生黄土和30％的熟黄土制成混合物，然后向混合物中加入混合物质量0.4％的三聚磷酸钠和3％的羧甲基纤维素钠混合均匀，细磨至280目得精细混合原料；
3)加入金属氧化物微粉进行改性：向精细混合原料中加入其质量百分比16％的铝氧化物微粉和2％的二氧化钛微粉研磨至280目；
4)加入水凝胶进行优化：向步骤(3)所得原料中加入其质量百分比1％的水凝胶，得到3D陶瓷打印原料。
实施例7：
1)精细混合原料的制备：按照质量百分比将50％的矿石粉、40％的生黄土和10％的长石粉制成混合物，然后向混合物中加入混合物质量0.5％的三聚磷酸钠和2％的羧甲基纤维素钠混合均匀，细磨至280目得精细混合原料；
2)加入金属氧化物微粉进行改性：向精细混合原料中加入其质量百分比19％的铝氧化物微粉和1％的二氧化钛微粉研磨至280目；
3)加入水凝胶进行优化：向步骤(2)所得原料中加入其质量百分比3％的水凝胶，得到3D陶瓷打印原料。

Claims (3)

1.一种3D陶瓷打印原料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)熟黄土的制备：将生黄土在研钵中研磨均匀后置于高温炉中于620～640℃煅烧待冷却后球磨，过90目筛得熟黄土；
2)精细混合原料的制备：按照质量百分比将10～70％的矿石粉、30～40％的生黄土、0～45％的熟黄土和0～10％的长石粉制成混合物，然后向混合物中加入混合物质量0.4～0.5％的三聚磷酸钠和1～3％的羧甲基纤维素钠混合均匀，细磨至280目得精细混合原料；
3)加入金属氧化物微粉进行改性：向精细混合原料中加入其质量百分比10～20％的铝氧化物微粉和1～2％的二氧化钛微粉研磨至280目；
4)加入水凝胶进行优化：向步骤(3)所得原料中加入其质量百分比1-3％的水凝胶，得到3D陶瓷打印原料。
2.根据权利要求1所述的3D陶瓷打印原料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)煅烧时间为45～55min。
3.根据权利要求1所述的3D陶瓷打印原料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)球磨转速为800～1000r/mim，球磨时间为30～50分钟。
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