基于面成型3D打印技术的陶瓷材料加工工艺研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:kelly1105
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陶瓷材料具有耐高温、耐腐蚀、硬度高、绝缘性好等优点,广泛应用于机械、医学、电子等领域。传统的陶瓷生产工艺,需要高精度的模具以辅助陶瓷成型,导致其生产周期长、效率低。本文基于面成型3D打印技术,对陶瓷材料的打印、配制、烧结工艺进行研究,实现了陶瓷零件的快速成型,可满足低成本的单件、小批量加工要求。研究了面成型3D打印陶瓷的制造工艺,设计搭建了针对陶瓷材料的打印原型机,并设计了一套可实现快速涂覆、分离的树脂盘,解决了高粘度陶瓷浆料打印困难的问题。实验测试原型机打印性能与加工精度,计算得出零件在X,Y,Z三个方向的尺寸误差不超过1.2%。研究了面成型3D打印所需陶瓷浆料的制备工艺,得出低粘度陶瓷浆料的配置工艺路线。实验配得不同固相含量、不同粒径的陶瓷浆料,使用预混、球磨,改性处理等工艺,降低陶瓷浆料的粘度,并对处理后的浆料固化性能进行测试。使用固相含量60%,粒径1μm的氧化铝陶瓷浆料,球磨处理120min,球磨转速207r/min,添加2%的偶联剂KH570,得到粘度444m Pa·s的陶瓷浆料。基于搭建的打印原型机与配置的陶瓷浆料,研究了陶瓷零件的打印工艺,实验比较不同曝光时间、打印层厚下陶瓷零件的成型质量,结果表明:固相含量60%,粒径1μm的氧化铝陶瓷浆料,曝光时间4s,打印层厚25μm,成型效果最好;研究了陶瓷素坯的烧结工艺,实验给出脱脂、高温烧结阶段最优的温度曲线。最终测得陶瓷样件各向烧成收缩率不超过16%,体积密度2.27g?cm3,致密度53.2%。表明本工艺制得的陶瓷零件能够满足基本性能要求。
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