用于制备非氧化物陶瓷制品以及气凝胶、干凝胶和多孔陶瓷制品的叠层制造方法技术

本公开提供了一种制备非氧化物陶瓷部件的方法。该方法包括获得光致聚合型浆液；选择性地固化光致聚合型浆液以获得凝胶化制品；干燥凝胶化制品以形成气凝胶制品或干凝胶制品；热处理气凝胶制品或干凝胶制品以形成多孔陶瓷制品；以及烧结多孔陶瓷制品以获得烧结陶瓷制品。光致聚合型浆液包含非氧化物陶瓷颗粒；至少一种辐射固化性单体；溶剂；光引发剂；抑制剂；和至少一种烧结助剂。另外，提供了气凝胶、干凝胶、多孔陶瓷制品和非氧化物陶瓷制品。此外，提供了方法，该方法包括由具有一个或多个处理器的制造装置接收数字对象，该数字对象包含指定制品的数据；以及基于数字对象，利用制造装置通过叠层制造工艺来生成制品。还提供了一种系统，该系统包括显示器，该显示器显示制品的3D模型；和一个或多个处理器，该一个或多个处理器响应于由用户选择的3D模型，致使3D打印机产生制品的物理对象。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制备非氧化物陶瓷制品以及气凝胶、干凝胶和多孔陶瓷制品的叠层制造方法
本公开广义地涉及使用包含非氧化物颗粒的浆液作为构造材料来生产陶瓷制品的叠层制造方法。本专利技术还涉及能够通过此类方法获得的制品。
技术介绍
在常规陶瓷加工(例如，注浆成型)中，陶瓷浆液通常必须具有尽可能高的颗粒负载以获得具有高生坯密度的中间体。期望和需要高生坯密度以使得能够生产致密烧结陶瓷。基于粉末的叠层制造技术(其中粉末床的低堆积密度产生高度多孔的3D对象)通常在热处理期间在不增加大量压力的情况下不产生高密度陶瓷，从而使得实现致密的复杂三维形状具有挑战性。通常，该方法导致密度小于陶瓷材料的理论密度的95％。由于基于陶瓷填充的光致聚合物的浆液在生产具有三维结构的相对致密的陶瓷制品时用作生坯的能力，因此利用立体光固化成型加工基于陶瓷填充的光致聚合物的浆液已显示出前途。同时，还试图使用叠层制造技术(如立体光固化成型)来生产陶瓷制品，该叠层制造技术主要用于加工聚合物。例如，WO2016/191162(Mayr等人)描述了使用包含纳米级颗粒的溶胶来生产陶瓷制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备非氧化物陶瓷部件的方法，所述方法包括：/na)获得光致聚合型浆液，所述光致聚合型浆液包含多个非氧化物陶瓷颗粒；至少一种辐射固化性单体；溶剂；光引发剂；抑制剂；和至少一种烧结助剂；/nb)选择性地固化所述光致聚合型浆液以获得凝胶化制品；/nc)干燥所述凝胶化制品以形成气凝胶制品或干凝胶制品；/nd)热处理所述气凝胶制品或所述干凝胶制品以形成多孔陶瓷制品；以及/ne)烧结所述多孔陶瓷制品以获得烧结陶瓷制品。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180831 US 62/725,7931.一种制备非氧化物陶瓷部件的方法，所述方法包括：
a)获得光致聚合型浆液，所述光致聚合型浆液包含多个非氧化物陶瓷颗粒；至少一种辐射固化性单体；溶剂；光引发剂；抑制剂；和至少一种烧结助剂；
b)选择性地固化所述光致聚合型浆液以获得凝胶化制品；
c)干燥所述凝胶化制品以形成气凝胶制品或干凝胶制品；
d)热处理所述气凝胶制品或所述干凝胶制品以形成多孔陶瓷制品；以及
e)烧结所述多孔陶瓷制品以获得烧结陶瓷制品。


2.根据权利要求1所述的方法，其中通过应用超临界流体干燥步骤来进行干燥。


3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中基于所述光致聚合型浆液的总重量计，所述光致聚合型浆液包含小于30重量％的所述非氧化物陶瓷颗粒。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中基于所述光致聚合型浆液的总重量计，所述光致聚合型浆液包含介于20重量％和至多30重量％之间但不包括30重量％的非氧化物陶瓷颗粒。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述凝胶化制品具有体积A，所述烧结陶瓷制品具有体积F，并且其中所述烧结陶瓷制品的体积F小于所述凝胶化制品的体积A的45％。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述非氧化物陶瓷颗粒选自碳化硅、氮化硅、碳化硼、二硼化钛、二硼化锆、氮化硼、碳化钛、碳化锆、氮化铝、六硼化钙、MAX相以及它们的组合物。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述非氧化物陶瓷颗粒具有250纳米至1微米、500纳米至1.5微米或1微米至10微米的平均粒径。


8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述光引发剂包括包含碘盐、可见光敏化剂和电子供体化合物的体系。


9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述光致聚合型浆液还包含分散剂。


10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中所述至少一种烧结助剂包括氧化铝、氧化钇、氧化锆、氧化硅、氧化钛、氧化镁、氧化钙、氧化锶、氧化钡、氧化锂、氧化钠、氧化钾、碳、硼、碳化硼、铝、氮化铝或它们的组合物。


11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中所述选择性地固化所述光致聚合型浆液包括固化所述光致聚合型浆液的厚度介于3微米和50微米之间的部分。


12.根据权利要求11所述的方法，其中将所述选择性地固化所述光致聚合型浆液重复至少两次以形成所述凝胶化制品。


13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中所述烧结陶瓷制品表现出相对于所述非氧化物陶瓷颗粒的理论密度的95％或更大的密度。


14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，所述方法还包括将所述多个非氧化物陶瓷颗粒研磨到所述溶剂中。


15.一种气凝胶，所述气凝胶包含：
a)有机材料；
b)基于所述气凝胶的总重量百分比计，在29重量％至75重量％范围内的非氧化物陶瓷颗粒；和
c)至少一种烧结助剂。


16.一种干凝胶，所述干凝胶包含：

【专利技术属性】
技术研发人员：加雷思·A·休吉斯，梅利莎·A·拉基，布兰特·U·科尔布，杰罗姆·G·马尼昂，泽巴·帕尔卡尔，凯文·M·凯西，尼古拉斯·S·雷恩，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US