先進(jìn)陶瓷3D打印技術(shù)為我們提供了一種創(chuàng)新的方式來制造復(fù)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(dá)到最終可用的狀態(tài)。本文將就先進(jìn)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(yàn)測(cè)試進(jìn)行介紹，帶您了解這些關(guān)鍵步驟對(duì)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(jiān)固的結(jié)構(gòu)
燒結(jié)是先進(jìn)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(jiān)固的結(jié)構(gòu)。燒結(jié)過程不僅提高了陶瓷的密度和強(qiáng)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(shí)間：根據(jù)所使用的陶瓷材料和所需的最終性能，確定適當(dāng)?shù)臒Y(jié)溫度和時(shí)間。高溫下的燒結(jié)促進(jìn)顆粒結(jié)合和晶體生長，增強(qiáng)陶瓷的力學(xué)性能。
②控制燒結(jié)環(huán)境：通常使用惰性氣氛（如氮?dú)饣驓鍤猓﹣矸乐寡趸碗s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(shè)計(jì)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(duì)陶瓷成品進(jìn)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(duì)陶瓷成品進(jìn)行涂層處理。涂層可提供額外的保護(hù)、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(jī)涂層等。
03 檢驗(yàn)和測(cè)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(yīng)進(jìn)行檢驗(yàn)和測(cè)試，以確保其質(zhì)量和性能符合要求。這可能涉及物理、化學(xué)或機(jī)械性能的測(cè)試，以驗(yàn)證陶瓷的可用性。
①物理性能測(cè)試：使用適當(dāng)?shù)臏y(cè)試方法，如硬度測(cè)試、密度測(cè)量、抗彎強(qiáng)度測(cè)試等，對(duì)陶瓷成品的物理性能進(jìn)行評(píng)估。這有助于驗(yàn)證其強(qiáng)度、硬度和耐磨性等方面的性能。
硬度測(cè)試是評(píng)估陶瓷成品表面抵抗刮擦或刻劃的能力。常用的硬度測(cè)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(cè)量陶瓷成品的硬度值。硬度的測(cè)試有助于評(píng)估陶瓷成品的耐磨性和耐久性。
密度測(cè)量是評(píng)估陶瓷成品的致密程度和成分純度的關(guān)鍵指標(biāo)。通常采用比重瓶法、氣體容積法、振動(dòng)法等測(cè)試方法來測(cè)量陶瓷成品的密度。密度值的大小直接影響陶瓷成品的機(jī)械性能和熱學(xué)性能。
抗彎強(qiáng)度測(cè)試是評(píng)估陶瓷成品在承受彎曲載荷下的強(qiáng)度和韌性的重要指標(biāo)。在抗彎強(qiáng)度測(cè)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(cè)量最大彎曲載荷和樣品跨度，可以計(jì)算出抗彎強(qiáng)度。該指標(biāo)可以反映陶瓷成品的承載能力和耐沖擊性能。
②化學(xué)性能測(cè)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(duì)陶瓷成品進(jìn)行化學(xué)性能測(cè)試，可能包括耐腐蝕性測(cè)試、化學(xué)穩(wěn)定性測(cè)試、抗氧化性測(cè)試等多個(gè)方面。
耐腐蝕性測(cè)試是評(píng)估陶瓷成品抵抗化學(xué)物質(zhì)侵蝕的能力。測(cè)試時(shí)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(cè)其被腐蝕的情況。該測(cè)試可為其在特定環(huán)境下的應(yīng)用提供依據(jù)。
化學(xué)穩(wěn)定性測(cè)試則是評(píng)估陶瓷成品在化學(xué)反應(yīng)條件下的性能表現(xiàn)。在測(cè)試中，需要對(duì)陶瓷成品進(jìn)行一系列的化學(xué)試驗(yàn)，如氧化還原反應(yīng)、酸堿反應(yīng)等，以檢測(cè)其是否會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)以及反應(yīng)的程度。
抗氧化性測(cè)試是評(píng)估陶瓷成品在高溫氧化條件下的性能表現(xiàn)。在測(cè)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(cè)其抗氧化性能。
此外，根據(jù)具體應(yīng)用需求，還可以對(duì)陶瓷成品進(jìn)行其他化學(xué)性能測(cè)試。例如，在制造電池或燃料電池等能源器件時(shí)，對(duì)陶瓷成品的電化學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試；在制造生物醫(yī)學(xué)器件時(shí)，對(duì)陶瓷成品的生物相容性和生物活性進(jìn)行測(cè)試。
③功能性能測(cè)試：這是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量和性能是否能夠滿足特定應(yīng)用的需求。該測(cè)試要根據(jù)產(chǎn)品的具體應(yīng)用場景和要求，對(duì)各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行全面的測(cè)試和評(píng)估。
例如：
在電子行業(yè)中，先進(jìn)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(jìn)行功能性能測(cè)試時(shí)，需要對(duì)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(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試。
此外，熱傳導(dǎo)性能也是先進(jìn)陶瓷3D打印產(chǎn)品的一個(gè)重要指標(biāo)。在電子行業(yè)中，高效的熱管理對(duì)于保證電子設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性至關(guān)重要。因此，需要對(duì)打印的陶瓷產(chǎn)品的熱導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)、熱穩(wěn)定性等熱學(xué)性能進(jìn)行全面的測(cè)試。
除了電氣和熱學(xué)性能測(cè)試之外，根據(jù)應(yīng)用需求，還可以進(jìn)行其他方面的功能性能測(cè)試。例如，在制造汽車零部件時(shí)，需要對(duì)陶瓷產(chǎn)品的力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試，以確保其具有足夠的強(qiáng)度和耐久性；在制造生物醫(yī)學(xué)器件時(shí)，需要對(duì)陶瓷產(chǎn)品的生物相容性進(jìn)行測(cè)試，以確保其不會(huì)對(duì)人體的健康造成影響……