一种应用于铸造型芯的3D打印陶瓷浆料及其制备方法技术

本发明专利技术适用于材料技术领域，提供了一种应用于铸造型芯的3D打印陶瓷浆料及其制备方法，该浆料由树脂、型芯粉、分散剂、光引发剂、紫外稳定剂和流变助剂复配而成。通过添加紫外稳定剂，可以很好地控制生坯中的应力分布，大大降低脱脂过程中开裂风险，保证陶瓷打印成品的质量；且分散剂和流变助剂具有协同作用，共同调控浆料体系的沉降性能，添加流变助剂可以使得浆料内形成三维网络结构以阻止大颗粒下沉，加上分散剂的辅助作用，在颗粒表面包裹分散剂长链，增加与树脂结合从而减少沉降，明显提高了浆料的沉降性能，延长了浆料的货架期，并且该浆料可以应用于铸造型芯的3D打印，制作出复杂三维结构型芯零件。

A kind of 3D printing ceramic slurry applied to casting core and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种应用于铸造型芯的3D打印陶瓷浆料及其制备方法
本专利技术属于材料
，尤其涉及一种应用于铸造型芯的3D打印陶瓷浆料及其制备方法。
技术介绍
陶瓷3D打印技术作为一门新兴技术，其优势在于不受模具限制，可以直接成型较为复杂的结构，小批量制备效率高，生产周期短，成本低，因而可以广泛应用于铸造型芯的生产制备。其中，SLA(StereoLithographyApparatus，立体光固化3D打印技术)作为目前主流且应用范围最广的陶瓷3D打印技术，在型芯3D打印方面较之其他方式例如SLS(SelectiveLaserSintering，选择性激光烧结)，DLP(DigitalLightProcessing，数字光处理)等在成型质量以及成型尺寸限制方面均有较大的优势。铸造型芯俗称“泥芯”、“芯子”，铸造时用以形成铸件内部结构。在汽轮机、航空发动机领域中，当铸件内部结构过于复杂时，采用传统的涂料、撒沙成型方式则需要有预支的型芯来形成内腔，再在铸件形成后去除，否则无法实施，这是使得型芯的结构相对较复杂的原因之一。现有的型芯(如陶瓷型芯)通常采用热压法成型，该成型方式的缺点在于开模成本极高，并且针对某些存在内部结构型芯的铸件制造时，只能牺牲产品的力学性能，选择分段制造的方式来制造。而将型芯制造与SLA3D打印相结合将成为制造具有复杂结构的铸造型芯的一种发展趋势。然而，现有的3D打印陶瓷浆料并不适用于铸造型芯的3D打印，因此需要提供一种适用于铸造型芯的3D打印的陶瓷浆料。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种应用于铸造型芯的3D打印陶瓷浆料，旨在解决提供一种适用于铸造型芯的3D打印的陶瓷浆料，以满足打印结构复杂的铸造型芯的需求。本专利技术实施例是这样实现的，一种应用于铸造型芯的3D打印陶瓷浆料，按质量百分比计，包括如下组分：树脂20％～33.7％、型芯粉62.4％～76.2％、分散剂0.6％～4％、光引发剂0.02％～2％、紫外稳定剂0.02％～0.2％和流变助剂0.05％～0.3％。本专利技术实施例还提供了一种应用于铸造型芯的3D打印陶瓷浆料的制备方法，包括如下步骤：按照上述的应用于铸造型芯的3D打印陶瓷浆料的配方称取各原料备用；将树脂、分散剂、光引发剂、紫外稳定剂和流变助剂投入反应容器中进行球磨至各组分完全溶解；再加入所述型芯粉，并在转速为200～240r/min的条件下球磨1～3h，收集球磨后的物料并静置得到所述应用于铸造型芯的3D打印陶瓷浆料。本专利技术实施例提供的应用于铸造型芯的3D打印陶瓷浆料，采用上述原料进行复配构成，通过添加紫外稳定剂，可以很好地控制生坯中的应力分布，大大降低脱脂过程中开裂风险，保证陶瓷打印成品的质量；并且添加的分散剂和流变助剂具有协同作用，两者相互作用共同调控浆料体系的沉降性能，添加的流变助剂可以使得浆料内形成三维网络结构以阻止大颗粒下沉，加上分散剂的辅助作用，在颗粒表面包裹分散剂长链，增加与树脂结合从而减少沉降，明显提高了浆料的沉降性能，延长了浆料的货架期，并且该浆料可以应用于铸造型芯的3D打印，制作出复杂三维结构型芯零件，生产效率高，成本低，具有良好的发展前景。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供的应用于铸造型芯的3D打印陶瓷浆料，采用上述原料进行复配构成，通过添加紫外稳定剂，可以很好地控制生坯中的应力分布，大大降低脱脂过程中开裂风险，保证陶瓷打印成品的质量；并且添加的分散剂和流变助剂具有协同作用，两者相互作用共同调控浆料体系的沉降性能，添加的流变助剂可以使得浆料内形成三维网络结构以阻止大颗粒下沉，加上分散剂的辅助作用，在颗粒表面包裹分散剂长链，增加与树脂结合从而减少沉降，浆料的沉降性能好。本专利技术实施例提供了一种应用于铸造型芯的3D打印陶瓷浆料，按质量百分比计，包括如下组分：树脂20％～33.7％、型芯粉62.4％～76.2％、分散剂0.6％～4％、光引发剂0.02％～2％、紫外稳定剂0.02％～0.2％和流变助剂0.05％～0.3％。优选的，所述流变助剂为用于水性和溶剂型体系的流变剂或者防沉剂6900中的一种或其组合。其中，用于溶剂型体系的流变剂优选采用流变助剂60X。更为优选的，所述流变助剂为水性流变剂。例如，KYC-426。优选的，所述分散剂为用于水性和溶剂型体系的润湿分散剂。可选的，分散剂为Dispers-655、BYK-163、SOLSPERSE-75000、Disponer-9850、NUOSPERSE-196或者NUOSPERSE-9200中的至少一种。优选的，所述树脂为己二醇二丙烯酸酯、(2)乙氧化双酚A二丙烯酸酯、(4)乙氧化双酚A二丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、环氧大豆油丙烯酸酯、1,6-乙二醇二丙烯酸酯、(2)丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷丙烯酸酯、(3)乙氧化三羟甲基丙烷丙烯酸酯、3.5官脂肪族聚氨酯丙烯酸酯或者二缩三丙二醇二丙烯酸酯中的至少一种。优选的，所述光引发剂为2-二甲氨基-2-苄基-1-(4-哌啶苯基)-1-丁酮、1-羟基环已基苯基甲酮、4,4-双(二乙氧基)苯甲酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、2-甲基-2(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮或者2-异丙基硫杂蒽酮中的至少一种。在本专利技术实施例中，所述紫外稳定剂的光引发波段为355nm。紫外稳定剂优选为EversorbUR-200、EversorbUR-210、EversorbUR-210S、EversorbUR-220、EversorbUR-230、TinuvinP、Tinuvin320或者Tinuvin327中的至少一种。其添加量为可将浆料光固化单层厚度控制在80～250μm范围内。本专利技术实施例还提供了一种应用于铸造型芯的3D打印陶瓷浆料的制备方法，包括如下步骤：按照上述的应用于铸造型芯的3D打印陶瓷浆料的配方称取各原料备用；将树脂、分散剂、光引发剂、紫外稳定剂和流变助剂投入反应容器中进行球磨至各组分完全溶解；再加入所述型芯粉，并在转速为200～240r/min的条件下球磨1～3h，收集球磨后的物料并静置得到所述应用于铸造型芯的3D打印陶瓷浆料。在本专利技术实施例中，所述将树脂、分散剂、光引发剂、紫外稳定剂和流变助剂投入反应容器中进行球磨至各组分完全溶解的步骤，具体包括：将树脂、分散剂、光引发剂、紫外稳定剂和流变助剂投入反应容器中，并在转速为160～240r/min的条件下球磨0.5h至各组分完全溶解。在本专利技术实施例中，所述再加入所述型芯粉，并在转速为200～240r/min的条件下球磨1～3h，收集球磨后的物料并静置得到所述应用于铸造型芯的3D打印陶瓷浆料的步骤，具体包括：再加入所述型芯粉，并在转速为230r/min的条件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于铸造型芯的3D打印陶瓷浆料，其特征在于，按质量百分比计，包括如下组分：/n树脂20~33.7%、型芯粉62.4%~76.2%、分散剂0.6%~4%、光引发剂0.02%~2%、紫外稳定剂0.02%~0.2%和流变助剂0.05%~0.3%。/n

【技术特征摘要】
1.一种应用于铸造型芯的3D打印陶瓷浆料，其特征在于，按质量百分比计，包括如下组分：
树脂20~33.7%、型芯粉62.4%~76.2%、分散剂0.6%~4%、光引发剂0.02%~2%、紫外稳定剂0.02%~0.2%和流变助剂0.05%~0.3%。


2.如权利要求1所述的应用于铸造型芯的3D打印陶瓷浆料，其特征在于，所述流变助剂为用于水性和溶剂型体系的流变剂或者防沉剂6900中的一种或其组合。


3.如权利要求2所述的应用于铸造型芯的3D打印陶瓷浆料，其特征在于，所述流变助剂为水性流变剂。


4.如权利要求1所述的应用于铸造型芯的3D打印陶瓷浆料，其特征在于，所述分散剂为用于水性和溶剂型体系的润湿分散剂。


5.如权利要求1所述的应用于铸造型芯的3D打印陶瓷浆料，其特征在于，所述树脂为己二醇二丙烯酸酯、（2）乙氧化双酚A二丙烯酸酯、（4）乙氧化双酚A二丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、环氧大豆油丙烯酸酯、1,6-乙二醇二丙烯酸酯、（2）丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷丙烯酸酯、（3）乙氧化三羟甲基丙烷丙烯酸酯、3.5官脂肪族聚氨酯丙烯酸酯或者二缩三丙二醇二丙烯酸酯中的至少一种。


6.如权利要求1所述的应用于铸造型芯的3D打印陶瓷浆料，其特征在于，所述光引发剂为2−二甲氨基−2−苄基−1−（4−哌啶苯基）−1−丁酮、1−羟基环已基苯基甲酮、4,4−双（二乙氧基）苯甲酮、2,4,6−三甲基苯甲酰基−二苯基氧化膦、苯基双（2,4,6−三甲基苯甲酰基）氧化膦、2−甲基−2（4-吗啉基）...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾成言，陆青，肖华军，肖坦，
申请(专利权)人：深圳市光韵达增材制造研究院，深圳协同创新高科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44