最近，由比利時陶瓷研究中心和法國圖盧茲大學的研究團隊開發了一種液相后滲透方法以改進粘合劑噴射（Binder Jetting，BJ）打印陶瓷組件的工藝，該成果發表在“歐洲陶瓷學會”期刊。

論文地址：https://doi.org/10.1016

關于粘合劑噴射

粘結劑噴射簡單來說，是常溫下使用粉體和粘合劑層層疊加打印部件，最后再整體燒結的增材制造技術，常用于打印金屬、陶瓷、陶瓷金屬基復合材料、硬質合金等。它的好處還在于成型過程中沒有殘余應力的產生，但同時缺點是組件初始密度低，燒結件不夠致密。以氧化鋁陶瓷為例，陶瓷部件通常只能達到其理論密度的60%。

改進歷程

近年來，一些研究人員專注于提高使用這種工藝生產的陶瓷零件的燒結密度。已經探索了幾種方法，包括通過使用混合粉末（寬粒徑分布）、硬件修改和納米顆粒填充粘合劑來修改材料的化學性質和優化包覆。但這些方法并不能完全解決問題，比如寬粒徑分布可以提升密度，但會對互連孔徑產生負面影響。細顆粒更有效地填充大顆粒之間的空隙，而粗顆粒通過擴大通道尺寸導致更大的空隙，這往往使組件呈多孔結構。

關于液相后滲透

用液相對燒結層進行后滲透是另一種在最近的研究中受到研究關注的方法。為此目的研究了幾種材料，包括環氧樹脂、熔融合金和一系列前體。雖然已經取得了成功，但研究人員已經注意到這些液相材料的一些局限性。一個主要問題是，這一過程可能無法挽回地改變打印部件的物理和化學特性。

關于本次研究

為了克服這個問題，研究人員研究了陶瓷懸浮液作為液相的用途，該液相具有與燒結層相當的特性和特性。研究團隊使用氧化鋁作為模型材料。在研究中評估了多次滲透的影響，以及預固結溫度、滲透持續時間和懸浮液的固體負載含量。還研究了陶瓷顆粒的懸浮滲透及其在整個印刷材料結構中的分布。旨在不影響其尺寸精度的情況下提高打印陶瓷部件的密度。

滲透裝置

漿液浸潤之前（左）和之后（中）的氧化鋁樣品以及滲透三點彎曲鋼筋（右）

該研究強調了多次連續滲透的影響。使用50%重量。陶瓷懸浮液在經過3次滲透后，密度達到約88%，與目前觀察到的非滲透材料的密度相比有了顯著提高，另一個有益的附帶效果是改善了表面粗糙度。論文還揭示通過較低的預固結溫度生產具有較高密度的產品，較低的溫度似乎有利于較大的毛孔，這有助于滲透；證明了較高的懸浮固體負荷具有減少連續滲透需求的效果——通過調整固體負荷，在一次滲透后實現90%密度的可行性。但是，陶瓷懸浮液主要在重力作用下滲入預固結的陶瓷骨架，這可能導致滲入部分的密度不均勻。

編譯 YUXI

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