先進陶瓷3D打印技術為我們提供了一種創(chuàng)新的方式來制造復雜形狀的陶瓷產(chǎn)品。然而，直接從3D打印出來的陶瓷成品通常需要經(jīng)過后續(xù)處理，以達到最終可用的狀態(tài)。本文將就先進陶瓷3D打印產(chǎn)品的后續(xù)處理步驟，包括燒結(jié)、表面處理和檢驗測試進行介紹，帶您了解這些關鍵步驟對于生產(chǎn)高質(zhì)量陶瓷成品的重要性。
01 燒結(jié)：將3D打印的陶瓷成品轉(zhuǎn)化為堅固的結(jié)構
燒結(jié)是先進陶瓷3D打印產(chǎn)品后續(xù)處理的首要步驟。燒結(jié)是將陶瓷材料在高溫下加熱，使其顆粒結(jié)合在一起并形成堅固的結(jié)構。燒結(jié)過程不僅提高了陶瓷的密度和強度，還可以消除殘留的孔隙和提高表面光滑度。
①確定燒結(jié)溫度和時間：根據(jù)所使用的陶瓷材料和所需的最終性能，確定適當?shù)臒Y(jié)溫度和時間。高溫下的燒結(jié)促進顆粒結(jié)合和晶體生長，增強陶瓷的力學性能。
②控制燒結(jié)環(huán)境：通常使用惰性氣氛（如氮氣或氬氣）來防止氧化和雜質(zhì)的形成，以確保陶瓷的純度和穩(wěn)定性。
③使用專用燒結(jié)爐：燒結(jié)過程需要使用專門設計的燒結(jié)爐。燒結(jié)爐具有精確的溫度控制和環(huán)境管理功能，以確保燒結(jié)過程的穩(wěn)定性和一致性。
02 表面處理：優(yōu)化陶瓷成品的光滑度和特性
燒結(jié)后的陶瓷成品可能仍具有一定的粗糙度和不完美之處。表面處理步驟的執(zhí)行可以改善陶瓷成品的質(zhì)量和外觀。
①研磨和拋光：使用研磨工具和材料對陶瓷成品進行研磨和拋光，去除表面的粗糙度、瑕疵和不規(guī)則性。這使得陶瓷表面更加光滑和均勻。
②涂層處理：根據(jù)需求，對陶瓷成品進行涂層處理。涂層可提供額外的保護、改變表面性能或增加特定功能。常見涂層包括陶瓷涂層、金屬涂層和有機涂層等。
03 檢驗和測試：確保陶瓷成品的質(zhì)量和性能
完成后處理步驟后，陶瓷成品應進行檢驗和測試，以確保其質(zhì)量和性能符合要求。這可能涉及物理、化學或機械性能的測試，以驗證陶瓷的可用性。
①物理性能測試：使用適當?shù)臏y試方法，如硬度測試、密度測量、抗彎強度測試等，對陶瓷成品的物理性能進行評估。這有助于驗證其強度、硬度和耐磨性等方面的性能。
硬度測試是評估陶瓷成品表面抵抗刮擦或刻劃的能力。常用的硬度測試方法包括洛氏硬度、維氏硬度和努氏硬度等。通過在陶瓷成品表面施加一定壓力的刮刀或金剛石錐體，可以測量陶瓷成品的硬度值。硬度的測試有助于評估陶瓷成品的耐磨性和耐久性。
密度測量是評估陶瓷成品的致密程度和成分純度的關鍵指標。通常采用比重瓶法、氣體容積法、振動法等測試方法來測量陶瓷成品的密度。密度值的大小直接影響陶瓷成品的機械性能和熱學性能。
抗彎強度測試是評估陶瓷成品在承受彎曲載荷下的強度和韌性的重要指標。在抗彎強度測試中，陶瓷成品通常被固定在支承上，并施加彎曲載荷，直到樣品斷裂或出現(xiàn)塑性變形。通過測量最大彎曲載荷和樣品跨度，可以計算出抗彎強度。該指標可以反映陶瓷成品的承載能力和耐沖擊性能。
②化學性能測試：這是確保陶瓷成品在特定環(huán)境下的性能和耐久性的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)具體需求，對陶瓷成品進行化學性能測試，可能包括耐腐蝕性測試、化學穩(wěn)定性測試、抗氧化性測試等多個方面。
耐腐蝕性測試是評估陶瓷成品抵抗化學物質(zhì)侵蝕的能力。測試時需要模擬陶瓷成品可能遇到的各種腐蝕介質(zhì)，如酸、堿、鹽等，以檢測其被腐蝕的情況。該測試可為其在特定環(huán)境下的應用提供依據(jù)。
化學穩(wěn)定性測試則是評估陶瓷成品在化學反應條件下的性能表現(xiàn)。在測試中，需要對陶瓷成品進行一系列的化學試驗，如氧化還原反應、酸堿反應等，以檢測其是否會發(fā)生化學反應以及反應的程度。
抗氧化性測試是評估陶瓷成品在高溫氧化條件下的性能表現(xiàn)。在測試過程中，需要將陶瓷成品置于高溫環(huán)境下，并引入氧氣或其他氧化介質(zhì)，以檢測其抗氧化性能。
此外，根據(jù)具體應用需求，還可以對陶瓷成品進行其他化學性能測試。例如，在制造電池或燃料電池等能源器件時，對陶瓷成品的電化學性能進行測試；在制造生物醫(yī)學器件時，對陶瓷成品的生物相容性和生物活性進行測試。
③功能性能測試：這是一個關鍵環(huán)節(jié)，它直接關系到產(chǎn)品的質(zhì)量和性能是否能夠滿足特定應用的需求。該測試要根據(jù)產(chǎn)品的具體應用場景和要求，對各項性能指標進行全面的測試和評估。
例如：
在電子行業(yè)中，先進陶瓷3D打印的產(chǎn)品常常被用于制造高精度的電子元件和電路板。這些產(chǎn)品需要具備優(yōu)異的電氣絕緣性能，以防止電流泄漏和短路。在進行功能性能測試時，需要對打印的陶瓷產(chǎn)品的絕緣電阻、介電常數(shù)、介質(zhì)損耗等電氣性能進行嚴格的測試。
此外，熱傳導性能也是先進陶瓷3D打印產(chǎn)品的一個重要指標。在電子行業(yè)中，高效的熱管理對于保證電子設備的穩(wěn)定性和可靠性至關重要。因此，需要對打印的陶瓷產(chǎn)品的熱導率、熱膨脹系數(shù)、熱穩(wěn)定性等熱學性能進行全面的測試。
除了電氣和熱學性能測試之外，根據(jù)應用需求，還可以進行其他方面的功能性能測試。例如，在制造汽車零部件時，需要對陶瓷產(chǎn)品的力學性能進行測試，以確保其具有足夠的強度和耐久性；在制造生物醫(yī)學器件時，需要對陶瓷產(chǎn)品的生物相容性進行測試，以確保其不會對人體的健康造成影響……