國內(nèi)企業(yè)在3D打印金屬陶瓷材料方面的進展舉例

金屬陶瓷英文單詞cermet或ceramet是由ceramic（陶瓷）和metal（金屬）結合構成的。金屬陶瓷是一種復合材料，它的定義在不同時期略有不同，如，有的定義為由陶瓷和金屬組成的一種材料，或由粉末冶金方法制成的陶瓷與金屬的復合材料。

美國ASTM專業(yè)委員會定義為：一種由金屬或合金與一種或多種陶瓷相組成的非均質的復合材料，其中后者約占15%～85%體積分數(shù)，同時在制備的溫度下，金屬和陶瓷相之問的溶解度相當小。從狹義的角度定義的金屬陶瓷是指復合材料中金屬和陶瓷相在三維空間上都存在界面的一類材料。兼有金屬和陶瓷的某些優(yōu)點，如前者的韌性和抗彎性，后者的耐高溫、高強度和抗氧化性能等。

關于金屬與陶瓷的混合打印，之前，德國Fraunhofer研究所就研發(fā)了陶瓷和金屬粉末懸浮液。陶瓷或金屬粉末被混合在一種低熔點的熱塑性粘合劑中，熱塑性粘合劑在80攝氏度時就會融化成為液體。在打印過程中，打印機的電性溫度熔化了粘合劑，并混合著陶瓷或金屬粉末材料以液滴的形式被沉積下來。沉積后液滴迅速冷卻變硬，三維對象就這樣被點對點逐漸打印出來。金屬、玻璃或陶瓷粉末材料被均勻的混合在粘合劑中。粘度也是精確控制，混入的粉末材料既不能太“稀”也不能太“稠”，這樣打印機才能進行流暢的打印。

金屬與陶瓷的水溶型墨水

國內(nèi)最大的羰基鐵粉生產(chǎn)企業(yè)江蘇天一超細金屬粉末有限公司研發(fā)了一種用于3D打印金屬、陶瓷及其復（混）合材質制品水溶型墨水。墨水材料組成質量比：30%—70%材質組份(金屬、合金、陶瓷等)；1%—9%高分子材料組份，69%—21%水?？梢哉f打印材料是由由水、溶解于水的高分子材料、金屬、陶瓷及其復（混）合粉末的材質材料、助劑組成。

通過這種墨水打印出來的成品需要經(jīng)過蒸發(fā)塑化、脫粘、燒結得到所需要材質的制品。

金屬增韌陶瓷基復合材料

成都新柯力化工科技有限公司研發(fā)了用于3D打印的金屬增韌陶瓷基復合材料，是一種金屬纖維纏繞鑲嵌在陶瓷微球表面形成的金屬增韌陶瓷復合微球。

原料包括：陶瓷微球80-90份，金屬纖維5-10份，界面改性劑1-1.5份，活性劑0.1-0.5份，粘接劑3-5份；通過界面侵蝕改性陶瓷微球表面，使陶瓷微球表面形成可鑲嵌的界面，從而利用圓盤研磨機碾壓使金屬纖維鑲嵌至界面被侵蝕的陶瓷微球表面，形成由金屬纖維纏繞鑲嵌在陶瓷微球表面形成的金屬增韌陶瓷復合微球，不但滿足3D打印所需球形的特征，而且，金屬纖維呈網(wǎng)狀在陶瓷微球表面分布，3D打印燒結后的陶瓷制品中金屬以網(wǎng)狀分布，從而實現(xiàn)增韌。

這項技術改變了陶瓷粉通過3D打印的時候，因結構不均勻、晶體組織均勻差等使陶瓷制品的塑性和韌性降低的缺陷。

金屬粉表面形成陶瓷面的增韌材料

利用碳化硅、晶須材料可以增強金屬用作飛機渦輪發(fā)動機和超音速飛機的表面材料，然而傳統(tǒng)方法對金屬的增強都是將金屬熔融后加入纖維然后成型。成都新柯力化工研發(fā)出通過金屬粉增強處理可有效克服3D打印制備金屬制品強度缺陷的技術。原料包括：金屬粉末50-60份，鋰瓷石20-25份，石英3-8份，硼酸鋅2-3份，碳酸鈉1-3份，粘接劑0.5-2份。

該增強金屬復合材料是通過粘接和燒結，在金屬粉表面形成陶瓷面，該陶瓷面具有微孔，賦予金屬粉強度和韌性。同時具有球形度高、粒徑小、分布窄的特性。用于3D打印直接成型金屬制品時，金屬瓷面在低于金屬熔點的溫度條件下粘連，有效防止金屬制品的變形，從而得到高強度、高韌性的金屬制品,請關注南極熊3d打印網(wǎng)。

來源：3d科學谷
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