中国粉体网讯  3D打印技术是近年来出现的一种快速成型新技术，它首先利用计算机进行打印构件的三维建模，再由3D打印机进行点、线、面的逐层制造，最终获得所需构件。

作为一种较为前沿的成型工艺，3D打印技术有着许多独特的优点，如无模成型、制品精度较高等，3D打印技术已被广泛应用在氧化铝陶瓷等先进陶瓷的成型过程中。 

图片来源：北京十维科技

在氧化铝陶瓷3D打印中，浆料的质量是3D打印成型的关键，如何获得具有高固相含量和低粘度的浆料成为3D打印氧化铝陶瓷的研究热点。要想有效地调控氧化铝浆料，需要考虑以下几个方面。

氧化铝粉体

要使成型的氧化铝陶瓷坯体具有突出的机械性能和优良的化学稳定性，就要选择使用性能优异的氧化铝陶瓷浆料，这也就意味着我们采用的这种氧化铝原料粉体必须能够满足浆料纯度高、分散性好、粒度分布窄，且陶瓷颗粒粉体尺寸小、活性高、容易受热烧结等技术要求。 

对于氧化铝等这类氧化物陶瓷而言，难以获得高固相含量和低粘度的光固化陶瓷浆料，主要是因为颗粒表面存在许多羟基，具有极性且表现出亲水性。但常用的光敏树脂往往表现出疏水性和非极性，两者润湿性较差，陶瓷颗粒在光敏树脂中难以均匀分散。当固相含量不断升高，陶瓷颗粒间距逐渐减小，会发生严重的颗粒团聚，导致浆料的粘度急剧上升。

目前，我们一般通过调控陶瓷颗粒粒型、粒度及其分布、陶瓷颗粒表面改性及添加分散剂来解决这个问题。

粒径较小的氧化铝粉体颗粒可以填充到粒径较大的氧化铝粉体颗粒的孔隙之中，这样就能够大大减小粒径间的孔隙尺寸大小；导致最后的成型压力提高，进一步减少气孔的数量，从而能够降低陶瓷坯体的收缩率，并同时增强了氧化铝陶瓷烧结后的弯曲强度和致密度。

球磨

采用球磨，就是一般使用情况下对各种氧化铝粉体处理进行工艺细化的最常用技术手段，但是如果过度球磨处理可能会容易使原料粉体迅速团聚，生成二次研磨颗粒，所以为了能够制得理想的研磨氧化铝粉体，严格控制球磨工艺质量是不可或缺的部分。

固相含量

陶瓷浆料的粘度会随着固体含量增加而增加，是因为粉体颗粒的间距减小，其间的相互作用力随之增加，粉体颗粒之间的作用力也随之增加，并且颗粒的聚集趋势也会跟着增加，导致体系中的有机物质会吸附到陶瓷粉体颗粒的表面，并且彼此重叠，这就会使得它们将难以在颗粒之间移动，从而会最终使得氧化铝浆料的粘度会随着浆料中固相含量的升高而有所升高，浆料的均匀流动性会随之降低。

分散剂 

制备浆料通常是陶瓷3D打印工艺的第一个步骤，也是较为关键的一步。在这个过程中，为获得固相含量要求较高、流动性要求较好、粘度要求较低的陶瓷浆料，应当选择合适的分散剂来分散陶瓷浆料中的陶瓷粉体颗粒。分散剂一般为有机的表面活性剂，其非极性基团与陶瓷粉体颗粒表面的极性基团相结合，从而达到消除团聚、提升浆料流动性的效果。分散剂可以直接加入到浆料体系中，通过搅拌以期达到分散效果；也可以将粉体预先经分散剂改性，而后将改性的粉体加入到陶瓷浆料体系中，从而间接获得分散效果。

参考来源：

[1]潘孝通.3D打印氧化铝材料的制备与性能研究

[2]焦守政.3D打印氧化铝陶瓷浆料的制备及性能研究

[3]张旭.光固化3D打印Al₂O₃陶瓷的制备与性能研究

（中国粉体网/山川）

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