CN117164330B - 3d打印陶瓷浆料及其制备方法、陶瓷材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种3D打印陶瓷浆料及其制备方法、陶瓷材料的制备方法。本发明的陶瓷浆料包括陶瓷粉料、甘油、明胶和水；明胶可溶于热水，当温热的明胶水溶液冷却时，其黏度逐渐升高，如果浓度足够大，温度充分低，明胶水溶液即转变为凝胶；明胶凝胶类似于固体的物质，能够保持其形状，并具有弹性；而甘油则作为增塑剂，可增加明胶的粘度和溶胶‑凝胶转变温度，从而诱导陶瓷粉料的均匀分布，本发明利用溶胶‑凝胶的转变，在加热陶瓷浆料，使其拥有良好粘弹性，在室温下凝固促使陶瓷泥料成型。粘结剂明胶加入后陶瓷浆料粘度明显上升，而加入辅助剂甘油后也能相应的提升明胶粘度从而使陶瓷浆料粘度进一步上升，有效增加了陶瓷泥料的粘结性和可塑性。

Description

3D打印陶瓷浆料及其制备方法、陶瓷材料的制备方法

技术领域

本发明涉及陶瓷材料制备技术领域，尤其涉及一种3D打印陶瓷浆料及其制备方法、陶瓷材料的制备方法。

背景技术

挤出堆积成型是一种可在较短时间内成型复杂形状且具有一定功能构件的快速成型技术，因其具有操作简单、成型效率高、成本较低等优点，得到了较快的发展。主要分为墨水直写成型(Direct Ink Writing,DIW)和熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling,FDM)两种，在DIW过程中，采用的墨水通常都具有一定的流变性能(比如粘弹性、剪切稀化、屈服应力等)，粘弹性墨水从3D打印机的喷嘴被挤压出来，形成纤维，随着喷嘴移动就可以沉积成特定的图案。而FDM则是采用加热熔融的方法，材料在略高于其熔点的温度下连续供应到料筒中，并在其中加热再通过喷嘴挤出，实现熔融沉积成型。

由于大部分传统陶瓷材料可塑性较低，在3D打印过程中往往需要添加一定的可塑性材料以方便成型，一是添加有机合成树脂来增强可塑性，缺点是:添加剂的成本高及添加比例大、需要后续脱脂处理、成品收缩率大且不环保。二是通过添加可塑性好的优质泥料来实现挤出成型的条件，比如:高岭土、黏土、膨润土等。缺点是:造成成本升高，影响成品颜色，更重要的塑性泥料在陶瓷烧结后不能除去，造成陶瓷烧结体的不纯，对于一些在功能和质地上有要求泥料更不可取。三是添加聚合物粘合剂，缺点是通常需要与陶瓷颗粒混合来制备线形材料，步骤繁琐且需要打印温度较高的高能耗设备。

综上所述，现有的3D打印用陶瓷材料环境污染较大、生产成本较高，产品性能较差，很难满足工业化、大规模生产的实际需求，因此有必要对现有的3D打印用陶瓷材料进行改进。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种3D打印陶瓷浆料及其制备方法、陶瓷材料的制备方法，以解决或至少部分解决现有技术中存在的缺陷。

第一方面，本发明提供了一种3D打印陶瓷浆料，包括陶瓷粉料和明胶溶液，所述明胶溶液包括甘油、明胶和水。

优选的是，所述的3D打印陶瓷浆料，所述明胶溶液中甘油、明胶和水的质量比为(0.1～1):1:10。

优选的是，所述的3D打印陶瓷浆料，所述陶瓷粉料和明胶溶液的质量比为1:(0.3～0.5)。

优选的是，所述的3D打印陶瓷浆料，所述陶瓷粉料本山绿泥、底槽青、本山紫泥中的至少一种。

第二方面，本发明还提供了一种所述的3D打印陶瓷浆料的制备方法，包括以下步骤：

将甘油与水混合后，加入明胶，搅拌得到明胶溶液；

将陶瓷粉料加入至明胶溶液中，搅拌，得到3D打印陶瓷浆料。

优选的是，所述的3D打印陶瓷浆料的制备方法，将陶瓷粉料加入至明胶溶液之前还包括对陶瓷粉料进行球磨处理，球磨处理具体包括：将陶瓷粉料置于球磨机球磨，过筛；其中，球磨机转速为300～600r/min，球磨时间为1～3h；过筛后得到粒径小于或等于62μm的陶瓷粉料。

优选的是，所述的3D打印陶瓷浆料的制备方法，将甘油与水混合后，加入明胶，搅拌得到明胶溶液的步骤中，搅拌速率为300～500rpm，搅拌时间为20～30min。

第三方面，本发明还提供了一种陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

提供所述的3D打印陶瓷浆料或所述的制备方法制备得到的3D打印陶瓷浆料；

根据待制造陶瓷材料的三维模型，利用所述3D打印陶瓷浆料，采用熔融沉积成型工艺得到打印件；

将打印件烘干后，煅烧，得到陶瓷材料；

或，将所述3D打印陶瓷浆料置于模具中定型，然后烘干，得到泥胚，再将泥胚烘干后，煅烧，得到陶瓷材料。

优选的是，所述的陶瓷材料的制备方法，采用熔融沉积成型工艺得到打印件的步骤中，控制的工艺参数为：打印针头喷嘴内径为0.5～1.2mm，打印层高为0.2～0.5mm，打印速度为50～100mm/min，打印温度为30～40℃。

优选的是，所述的陶瓷材料的制备方法，利用所述3D打印陶瓷浆料，采用熔融沉积成型工艺得到打印件之前还包括对所述3D打印陶瓷浆料进行离心消泡处理，其中，离心转速为2500～4300rpm，离心处理时间为10～20min；

煅烧温度为1100～1200℃、煅烧时间为24～36h。

本发明相对于现有技术具有以下技术效果：

1、本发明的3D打印陶瓷浆料，包括陶瓷粉料、甘油、明胶和水；明胶可溶于热水，当温热的明胶水溶液冷却时，其黏度逐渐升高，如果浓度足够大，温度充分低，明胶水溶液即转变为凝胶；明胶凝胶类似于固体的物质，能够保持其形状，并具有弹性；而甘油则是作为增塑剂，可增加明胶的粘度和溶胶-凝胶转变温度，从而诱导陶瓷粉料的均匀分布，本发明利用溶胶-凝胶的转变，在打印料筒中加热陶瓷浆料，使其拥有良好粘弹性，而在室温下凝固促使陶瓷泥料成型。粘结剂明胶加入后陶瓷浆料粘度明显上升，而加入辅助剂甘油后也能相应的提升明胶粘度从而使陶瓷浆料粘度进一步上升，有效增加了陶瓷泥料的粘结性和可塑性；

2、本发明的陶瓷材料制备方法，采用溶胶-凝胶法成型，陶瓷浆料在打印筒内呈现溶胶形态，而挤出在基板上则立刻转变为凝胶形态，成型速度快，打印完即可移动，无需静置等待其水分蒸发；本发明的陶瓷浆料由于是溶胶状态下挤出，具有一定流动性，挤出制品表面光滑，无明显层纹，无需后续打磨处理；本发明采用可溶于水且无毒无污染的天然粘合剂，通过溶胶-凝胶的转变可以快速成型，能够适用于多种陶瓷原材料，且不改变陶瓷材料原有成品的成分、颜色、稳定性等性质；本发明利用溶胶-凝胶成型可改善3D打印陶瓷制品的力学性能，减少坍塌、开裂、收缩、变形等问题的发生，提高制品的尺寸精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为未添加的陶瓷浆料(包括49.2g和50.8g水)、添加明胶的陶瓷浆料(包括49.2g本山绿泥、4.2g明胶和46.6g水)以及添加明胶和甘油的陶瓷浆料(包括49.2g本山绿泥、4.2g甘油、4.2g明胶和42.2g水)的粘度数据；

图2为对比例2和实施例2中制备得到的陶瓷成品的表面洛氏硬度数据；

图3为对比例2和实施例2中制备得到的陶瓷成品的XRD(X射线衍射)表征图；

图4为对比例1中打印件泥胚的图片；

图5为实施例1中打印件泥胚的图片；

图6为实施例1中提供的陶瓷泥料与粘结剂明胶和甘油的混合泥料3D打印成型后烧结得到的陶瓷成品的实例图；

图7为实施例1中提供的陶瓷泥料与粘结剂明胶和甘油的混合泥料3D打印成型后烧结得到的陶瓷成品的SEM(扫描电子显微镜)表征图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。

需说明的是，以下实施例的描述顺序不作为对实施例优选顺序的限定。另外，在本申请的描述中，术语“包括”是指“包括但不限于”。本发明的各种实施例可以以一个范围的型式存在；应当理解，以一范围形式的描述仅仅是因为方便及简洁，不应理解为对本发明范围的硬性限制；因此，应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。例如，应当认为从1到6的范围描述已经具体公开子范围，例如从1到3，从1到4，从1到5，从2到4，从2到6，从3到6等，以及所数范围内的单一数字，例如1、2、3、4、5及6，此不管范围为何皆适用。另外，每当在本文中指出数值范围，是指包括所指范围内的任何引用的数字(分数或整数)。

本发明的3D打印陶瓷浆料，包括陶瓷粉料和明胶溶液，明胶溶液包括甘油、明胶和水。

在一些实施例中，明胶溶液中甘油、明胶和水的质量比为(0.1～1):1:10。

在一些实施例中，陶瓷粉料和明胶溶液的质量比为1:(0.3～0.5)。

在一些实施例中，陶瓷粉料包括本山绿泥_、底槽青、本山紫泥等泥料中的至少一种。

具体的，本发明中所采用的本山绿泥_、底槽青、本山紫泥等陶瓷粉料均来自宜兴市陶公粟五彩坊紫砂研究所。

具体的，本山绿泥，其矿物组成为水云母，高岭石，石英及少量的铁氧化物。

本发明的3D打印陶瓷浆料，包括陶瓷粉料、甘油、明胶和水；明胶可溶于热水，当温热的明胶水溶液冷却时，其黏度逐渐升高，如果浓度足够大，温度充分低，明胶水溶液即转变为凝胶；明胶凝胶类似于固体的物质，能够保持其形状，并具有弹性；而甘油则是作为增塑剂，可增加明胶的粘度和溶胶-凝胶转变温度，从而诱导陶瓷粉料的均匀分布，本发明利用溶胶-凝胶的转变，在打印料筒中加热陶瓷浆料，使其拥有良好粘弹性，而在室温下凝固促使陶瓷泥料成型。粘结剂明胶加入后陶瓷浆料粘度明显上升，而加入辅助剂甘油后也能相应的提升明胶粘度从而使陶瓷浆料粘度进一步上升，有效增加了陶瓷泥料的粘结性和可塑性。

基于同一发明构思，本发明还提供了一种上述的3D打印陶瓷浆料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将甘油与水混合后，加入明胶，搅拌得到明胶溶液；

S2、将陶瓷粉料加入至明胶溶液中，搅拌，得到3D打印陶瓷浆料。

在一些实施例中，将陶瓷粉料加入至明胶溶液之前还包括对陶瓷粉料进行球磨处理，球磨处理具体包括：将陶瓷粉料置于球磨机球磨，过筛；其中，球磨机转速为300～600r/min，球磨时间为1～3h；过筛后得到粒径小于或等于62μm的陶瓷粉料。

具体的，将陶瓷粉料烘干后捣碎成块状颗粒，放入球磨机中球磨成高精细度粉末，再过筛得到大小均一的陶瓷粉料，球磨机转速为300～600r/min，球磨时间为1～3h；过筛后得到粒径小于或等于62μm的陶瓷粉料。

在一些实施例中，将甘油与水混合后，加入明胶，搅拌得到明胶溶液的步骤中，搅拌速率为300～500rpm，搅拌时间为20～30min。

基于同一发明构思，本发明还提供了一种陶瓷材料制备方法，包括以下步骤：

S1、提供上述的3D打印陶瓷浆料或上述的制备方法制备得到的3D打印陶瓷浆料；

S2、根据待制造陶瓷材料的三维模型，利用3D打印陶瓷浆料，采用熔融沉积成型工艺得到打印件；

S3、将打印件烘干后，煅烧，得到陶瓷材料；

或，将3D打印陶瓷浆料置于模具中定型，然后烘干，得到泥胚，再将泥胚烘干后，煅烧，得到陶瓷材料。

具体的，将3D打印陶瓷浆料注入3D打印设备的打印料管中，根据待制造陶瓷材料的三维模型，预热打印料管，调整工艺参数，进行3D打印，得到打印件泥胚，再将打印件泥胚置于烘箱中烘干，随后放入马弗炉中煅烧，最后获得陶瓷成品，即为陶瓷材料。

在一些实施例中，采用熔融沉积成型工艺得到打印件的步骤中，控制的工艺参数为：打印针头喷嘴内径为0.5～1.2mm，打印层高为0.2～0.5mm，打印速度为50～100mm/min，打印温度为30～40℃。

在一些实施例中，采用熔融沉积成型工艺得到打印件泥胚，再将打印件泥胚烘干，煅烧，得到陶瓷制品即为陶瓷材料；其中，烘干温度为45～60℃，烘干时间为12～24h。

在一些实施例中，采用熔融沉积成型工艺得到打印件之前还包括对3D打印陶瓷浆料进行离心消泡处理，其中，离心转速为2500～4300rpm，离心处理时间为10～20min；通过将陶瓷浆料置于离心机内高速离心去除泥料内的空气。

在一些实施例中，煅烧温度为1100～1200℃、煅烧时间为24～36h。

在一些实施例中，将3D打印陶瓷浆料置于模具中定型同时在消泡机或离心机内进行真空消泡处理，真空消泡处理时间为0.1～1h。

本发明的陶瓷材料制备方法，采用溶胶-凝胶法成型，陶瓷浆料在打印筒内呈现溶胶形态，而挤出在基板上则立刻转变为凝胶形态，成型速度快，打印完即可移动，无需静置等待其水分蒸发；本发明的陶瓷浆料由于是溶胶状态下挤出，具有一定流动性，挤出制品表面光滑，无明显层纹，无需后续打磨处理；本发明采用可溶于水且无毒无污染的天然粘合剂，通过溶胶-凝胶的转变可以快速成型，能够适用于多种陶瓷原材料，且不改变陶瓷材料原有成品的成分、颜色、稳定性等性质；本发明利用溶胶-凝胶成型可改善3D打印陶瓷制品的力学性能，减少坍塌、开裂、收缩、变形等问题的发生，提高制品的尺寸精度。

以下进一步以具体实施例说明本申请的3D打印陶瓷浆料及其制备方法、陶瓷材料的制备方法。本部分结合具体实施例进一步说明本发明内容，但不应理解为对本发明的限制。如未特别说明，实施例中所采用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本领域常规试剂、方法和设备。

实施例1

本申请实施例提供了一种3D打印陶瓷浆料，包括陶瓷粉料和明胶溶液，明胶溶液包括甘油、明胶和水；

其中，陶瓷粉料为49.2g本山绿泥，明胶溶液包括4.2g甘油、4.2g明胶和42.2g水。

上述的3D打印陶瓷浆料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将本山绿泥料烘干后捣碎成块状颗粒，放入球磨机中300r/min球磨1h成高精细度粉末，再过筛得到粒径在62μm以下的本山绿泥粉料；

S2、将4.2g甘油与42.2g去离子水混合，形成明胶溶剂，然后将4.2g明胶溶解在明胶溶剂中，置于磁力搅拌器上以300rpm搅拌20min，得到明胶溶液；

S3、将49.2g S1中本山绿泥粉料加入至S2中明胶溶液中，置于搅拌机下均匀混合，得到3D打印陶瓷浆料。

本申请实施例还提供了一种陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、提供上述实施例1中制备得到的3D打印陶瓷浆料；

S2、根据待制造陶瓷材料的三维模型(具体为茶杯模型)，利用3D打印陶瓷浆料，采用熔融沉积成型工艺得到打印件泥胚；打印之前，对3D打印陶瓷浆料进行离心消泡处理，其中，离心转速为3500rpm，离心处理时间为10min；采用熔融沉积成型工艺得到打印件的步骤中，将3D打印陶瓷浆料注入打印料管，在40℃下预热打印料管30min，随后调整为38℃开始打印，控制的打印工艺参数为：打印针头喷嘴内径为1.2mm，打印层高为0.5mm，打印速度为100mm/min；

S3、将打印件泥胚置于烘箱中于60℃下烘干12h；

S4、将烘干的打印件泥胚放入马弗炉中，在温度为1150℃下煅烧24h，最后获得陶瓷成品。

实施例2

本申请实施例提供了一种3D打印陶瓷浆料，包括陶瓷粉料和明胶溶液，明胶溶液包括甘油、明胶和水；

其中，陶瓷粉料为49.2g本山绿泥，明胶溶液包括4.2g甘油、4.2g明胶和42.2g水。

上述的3D打印陶瓷浆料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将本山绿泥料烘干后捣碎成块状颗粒，放入球磨机中300r/min球磨1h成高精细度粉末，再过筛得到粒径在62μm以下的本山绿泥粉料；

S2、将4.2g甘油与42.2g去离子水混合，形成明胶溶剂，然后将4.2g明胶溶解在明胶溶剂中，置于磁力搅拌器上以300rpm搅拌20min，得到明胶溶液；

S3、将49.2g S1中本山绿泥粉料加入至S2中明胶溶液中，置于搅拌机下均匀混合，得到3D打印陶瓷浆料。

本申请实施例还提供了一种陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、提供上述实施例2中制备得到的3D打印陶瓷浆料；

S2、将3D打印陶瓷浆料置于模具中定型并采用真空机消泡处理0.5h，然后置于烘箱中于60℃下烘干12h，得到生胚；

S4、将生胚放入马弗炉中，在温度1150℃下煅烧24h，最后获得陶瓷成品(具体为陶瓷片)。

实施例3

本申请实施例提供了一种3D打印陶瓷浆料，包括陶瓷粉料和明胶溶液，明胶溶液包括甘油、明胶和水；

其中，陶瓷粉料为50g底槽青粉料，明胶溶液包括3.4g甘油、4.2g明胶和42.2g水。

上述的3D打印陶瓷浆料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将底槽青粉料烘干后捣碎成块状颗粒，放入球磨机中300r/min球磨1h成高精细度粉末，再过筛得到粒径在62μm以下的底槽青粉料；

S2、将3.4g甘油与42.2g去离子水混合，形成明胶溶剂，然后将4.2g明胶溶解在明胶溶剂中，置于磁力搅拌器上以300rpm搅拌20min，得到明胶溶液；

S3、将50g S1中底槽青粉料加入至S2中明胶溶液中，置于搅拌机下均匀混合，得到3D打印陶瓷浆料。

本申请实施例还提供了一种陶瓷材料制备方法，包括以下步骤：

S1、提供上述实施例3中制备得到的3D打印陶瓷浆料；

S2、根据待制造陶瓷材料的三维模型(具体为茶杯模型)，利用3D打印陶瓷浆料，采用熔融沉积成型工艺得到打印件泥胚；打印之前，对3D打印陶瓷浆料进行离心消泡处理，其中，离心转速为3500rpm，离心处理时间为10min；采用熔融沉积成型工艺得到打印件的步骤中，将3D打印陶瓷浆料注入打印料管，在40℃下预热打印料管30min，随后调整为38℃开始打印，控制的打印工艺参数为：打印针头喷嘴内径为1.2mm，打印层高为0.5mm，打印速度为100mm/min；

S3、将打印件泥胚置于烘箱中于60℃下烘干12h；

S4、将烘干的打印件泥胚放入马弗炉中，在温度1150℃下煅烧24h，最后获得陶瓷成品。

对比例1

本对比例提供了一种3D打印陶瓷浆料，包括陶瓷粉料和水；

其中，陶瓷粉料为49.2g本山绿泥，水的质量为50.8g。

上述的3D打印陶瓷浆料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将本山绿泥料烘干后捣碎成块状颗粒，放入球磨机中300r/min球磨1h成高精细度粉末，再过筛得到粒径在62μm以下的本山绿泥粉料；

S2、将49.2g S1中本山绿泥粉料加入至50.8g水中，置于搅拌机下均匀混合，得到3D打印陶瓷浆料。

本申请实施例还提供了一种陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、提供上述对比1中制备得到的3D打印陶瓷浆料；

S2、根据待制造陶瓷材料的三维模型(具体为茶杯模型)，利用3D打印陶瓷浆料，采用熔融沉积成型工艺得到打印件泥胚；打印之前，对3D打印陶瓷浆料进行离心消泡处理，其中，离心转速为3500rpm，离心处理时间为10min；采用熔融沉积成型工艺得到打印件的步骤中，将3D打印陶瓷浆料注入打印料管，在40℃下预热打印料管30min，随后调整为38℃开始打印，控制的打印工艺参数为：打印针头喷嘴内径为1.2mm，打印层高为0.5mm，打印速度为100mm/min；

S3、将打印件泥胚置于烘箱中于60℃下烘干12h；

S4、将烘干的打印件泥胚放入马弗炉中，在温度1150℃下煅烧24h，最后获得陶瓷成品。

对比例2

本对比例提供了一种3D打印陶瓷浆料，包括陶瓷粉料和水，其中，陶瓷粉料为49.2g本山绿泥，水的质量为50.8g。

上述的3D打印陶瓷浆料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将本山绿泥料烘干后捣碎成块状颗粒，放入球磨机中300r/min球磨1h成高精细度粉末，再过筛得到粒径在62μm以下的本山绿泥粉料；

S2、将49.2g S1中本山绿泥粉料加入至50.8g水溶液中，置于搅拌机下均匀混合，得到3D打印陶瓷浆料。

本申请实施例还提供了一种陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、提供上述实施例2中制备得到的3D打印陶瓷浆料；

S2、将3D打印陶瓷浆料置于模具中定型并采用真空机消泡处理0.5h，然后置于烘箱中于60℃下烘干12h，得到生胚；

S4、将生胚放入马弗炉中，在温度1150℃下煅烧24h，最后获得陶瓷成品(具体为陶瓷片)。

性能测试

图1中未添加的陶瓷浆料(包括49.2g和50.8g水，对应对比例1中的陶瓷浆料)、添加明胶的陶瓷浆料(包括49.2g本山绿泥、4.2g明胶和46.6g水)以及添加明胶和甘油的陶瓷浆料(包括49.2g本山绿泥、4.2g甘油、4.2g明胶和42.2g水，对应实施例1中的陶瓷浆料)；其中，图1中未添加表示对比例1中的陶瓷浆料，添加明胶和甘油表示实施例1中的陶瓷浆料，添加明胶即表示添加明胶的陶瓷浆料。

从图1中可以看出，加入明胶后陶瓷浆料粘度明显上升，而加入辅助剂甘油后也能相应的提升明胶粘度从而使陶瓷浆料粘度进一步上升，有效增加陶瓷泥料的粘结性和可塑性。

图2为对比例2和实施例2中制备得到的陶瓷成品的表面洛氏硬度数据。图2中未添加为对比例2，添明胶和甘油对应实施例2。图2中横坐标表示制备得到的陶瓷成品表面5个不同位置处的表面洛氏硬度数据。

从图2中可以看出，加入明胶后硬度仅略微下降，且陶瓷片各点硬度分布较为平均，均值为69.26HRC。

图3为对比例2和实施例2中制备得到的陶瓷成品的XRD(X射线衍射)表征图；图3中a为对比例2，b对应实施例2。

从图3中可以看出，加入明胶烧结后的XRD图谱与纯本山绿泥图谱基本一致，无新的衍射峰出现，说明粘结剂明胶和助剂甘油可在烧结后完全除去，对泥料纯度无影响。

图4为对比例1中打印件泥胚的图片，图5为实施例1中打印件泥胚的图片。

从图4～5中可以看出，陶瓷泥料与粘结剂明胶的混合泥料3D打印后实例图，从图4～5可以看出，纯本山绿泥打印出的成品，极易坍塌变形，而添加明胶和甘油后的打印成品，表面光滑且支撑性良好，这是因为明胶的溶胶凝胶转变性质，在打印料管内受热为溶胶态，流动性强，而在挤出后立即转变为凝胶固态，具有一定支撑力，这种混合泥料具有一定的粘弹性和剪切变稀的特性，减少了坍塌、开裂、变形等问题的发生，提高了制品的尺寸精度。

图6为实施例1中提供的陶瓷泥料与粘结剂明胶和助剂甘油的混合泥料3D打印成型后烧结得到的陶瓷成品的实例图；从图6可以看出烧结成品与生胚基本一致，表面光滑，无明显层纹，表明明胶的加入增加了制品精度，提高了成品率。

图7为实施例1中提供的陶瓷泥料与粘结剂明胶和助剂甘油的混合泥料3D打印成型后烧结得到的陶瓷成品的SEM(扫描电子显微镜)表征图；

从图7可以看出，陶瓷成品烧结后表面致密，无明显气孔，说明加入明胶后在提升陶瓷浆料的可塑性，增加制品精度的同时不影响烧结质量。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，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 (4)

1.一种陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、提供3D打印陶瓷浆料；

S2、根据待制造陶瓷材料的三维模型，利用3D打印陶瓷浆料，采用熔融沉积成型工艺得到打印件泥坯；打印之前，对3D打印陶瓷浆料进行离心消泡处理，其中，离心转速为3500rpm，离心处理时间为10min；采用熔融沉积成型工艺得到打印件的步骤中，将3D打印陶瓷浆料注入打印料管，在40℃下预热打印料管30min，随后调整为38℃开始打印，控制的打印工艺参数为：打印针头喷嘴内径为1.2mm，打印层高为0.5mm，打印速度为100mm/min；

S3、将打印件泥坯置于烘箱中于60℃下烘干12h；

S4、将烘干的打印件泥坯放入马弗炉中，在温度为1150℃下煅烧24h，最后获得陶瓷成品；

所述3D打印陶瓷浆料，包括陶瓷粉料和明胶溶液，明胶溶液包括甘油、明胶和水；其中，陶瓷粉料为49.2g本山绿泥，明胶溶液包括4.2g甘油、4.2g明胶和42.2g水。

2.如权利要求1所述的陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述3D打印陶瓷浆料的制备方法，包括以下步骤：

将甘油与水混合后，加入明胶，搅拌得到明胶溶液；

将陶瓷粉料加入至明胶溶液中，搅拌，得到3D打印陶瓷浆料。

3.如权利要求1所述的陶瓷材料的制备方法，其特征在于，将陶瓷粉料加入至明胶溶液之前还包括对陶瓷粉料进行球磨处理，球磨处理具体包括：将陶瓷粉料置于球磨机球磨，过筛；其中，球磨机转速为300～600r/min，球磨时间为1～3h；过筛后得到粒径小于或等于62μm的陶瓷粉料。

4.如权利要求1所述的陶瓷材料的制备方法，其特征在于，将甘油与水混合后，加入明胶，搅拌得到明胶溶液的步骤中，搅拌速率为300～500rpm，搅拌时间为20～30min。