國內企業在3D列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。金屬陶瓷是一種複合材料，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，或由粉末冶金方法製成的陶瓷與金屬的複合材料。

美國ASTM專業委員會定義為：一種由金屬或合金與一種或多種陶瓷相組成的非均質的複合材料，其中後者約佔15%～85%體積分數，同時在製備的溫度下，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複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點，如前者的韌性和抗彎性，後者的耐高溫、高強度和抗氧化性能等。

關於金屬與陶瓷的混合列印，之前，德國Fraunhofer研究所就研發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。在列印過程中，印表機的電性溫度熔化了粘合劑，並混合著陶瓷或金屬粉末材料以液滴的形式被沉積下來。沉積後液滴迅速冷卻變硬，三維對象就這樣被點對點逐漸列印出來。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」，這樣印表機才能進行流暢的列印。

金屬與陶瓷的水溶型墨水

國內最大的羰基鐵粉生產企業江蘇天一超細金屬粉末有限公司研發了一種用於3D列印金屬、陶瓷及其復（混）合材質製品水溶型墨水。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。可以說列印材料是由由水、溶解於水的高分子材料、金屬、陶瓷及其復（混）合粉末的材質材料、助劑組成。

通過這種墨水列印出來的成品需要經過蒸發塑化、脫粘、燒結得到所需要材質的製品。

金屬增韌陶瓷基複合材料

成都新柯力化工科技有限公司研發了用於3D列印的金屬增韌陶瓷基複合材料，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複合微球。

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複合微球，不但滿足3D列印所需球形的特徵，而且，金屬纖維呈網狀在陶瓷微球表面分布，3D列印燒結後的陶瓷製品中金屬以網狀分布，從而實現增韌。

這項技術改變了陶瓷粉通過3D列印的時候，因結構不均勻、晶體組織均勻差等使陶瓷製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動機和超音速飛機的表面材料，然而傳統方法對金屬的增強都是將金屬熔融後加入纖維然後成型。成都新柯力化工研發出通過金屬粉增強處理可有效克服3D列印製備金屬製品強度缺陷的技術。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。

該增強金屬複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。用於3D列印直接成型金屬製品時，金屬瓷面在低於金屬熔點的溫度條件下粘連，有效防止金屬製品的變形，從而得到高強度、高韌性的金屬製品。

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