最近，由比利时陶瓷研究中心和法国图卢兹大学的研究团队开发了一种液相后渗透方法以改进粘合剂喷射（Binder Jetting，BJ）打印陶瓷组件的工艺，该成果发表在“欧洲陶瓷学会”期刊。

论文地址：https://doi.org/10.1016

关于粘合剂喷射

粘结剂喷射简单来说，是常温下使用粉体和粘合剂层层叠加打印部件，最后再整体烧结的增材制造技术，常用于打印金属、陶瓷、陶瓷金属基复合材料、硬质合金等。它的好处还在于成型过程中没有残余应力的产生，但同时缺点是组件初始密度低，烧结件不够致密。以氧化铝陶瓷为例，陶瓷部件通常只能达到其理论密度的60%。

改进历程

近年来，一些研究人员专注于提高使用这种工艺生产的陶瓷零件的烧结密度。已经探索了几种方法，包括通过使用混合粉末（宽粒径分布）、硬件修改和纳米颗粒填充粘合剂来修改材料的化学性质和优化包覆。但这些方法并不能完全解决问题，比如宽粒径分布可以提升密度，但会对互连孔径产生负面影响。细颗粒更有效地填充大颗粒之间的空隙，而粗颗粒通过扩大通道尺寸导致更大的空隙，这往往使组件呈多孔结构。

关于液相后渗透

用液相对烧结层进行后渗透是另一种在最近的研究中受到研究关注的方法。为此目的研究了几种材料，包括环氧树脂、熔融合金和一系列前体。虽然已经取得了成功，但研究人员已经注意到这些液相材料的一些局限性。一个主要问题是，这一过程可能无法挽回地改变打印部件的物理和化学特性。

关于本次研究

为了克服这个问题，研究人员研究了陶瓷悬浮液作为液相的用途，该液相具有与烧结层相当的特性和特性。研究团队使用氧化铝作为模型材料。在研究中评估了多次渗透的影响，以及预固结温度、渗透持续时间和悬浮液的固体负载含量。还研究了陶瓷颗粒的悬浮渗透及其在整个印刷材料结构中的分布。旨在不影响其尺寸精度的情况下提高打印陶瓷部件的密度。

渗透装置

浆液浸润之前（左）和之后（中）的氧化铝样品以及渗透三点弯曲钢筋（右）

该研究强调了多次连续渗透的影响。使用50%重量。陶瓷悬浮液在经过3次渗透后，密度达到约88%，与目前观察到的非渗透材料的密度相比有了显着提高，另一个有益的附带效果是改善了表面粗糙度。论文还揭示通过较低的预固结温度生产具有较高密度的产品，较低的温度似乎有利于较大的毛孔，这有助于渗透；证明了较高的悬浮固体负荷具有减少连续渗透需求的效果——通过调整固体负荷，在一次渗透后实现90%密度的可行性。但是，陶瓷悬浮液主要在重力作用下渗入预固结的陶瓷骨架，这可能导致渗入部分的密度不均匀。

编译 YUXI

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