一种挤出成型3D打印高固含量高导热碳化硅陶瓷制备方法技术

本发明专利技术公开了一种挤出成型3D打印高固含量高导热碳化硅陶瓷制备方法，包括：称取一定比例的碳化硅粉体与碳粉，混合均匀形成混合粉体；称取一定质量的水，在水中加入粘结剂以及分散剂混合均匀，在混合好的水溶液中加入混合粉体，搅拌均匀得到打印浆料；将制备好的打印浆料装入料管中，脱气3－10分钟，脱气完的打印浆料放入打印机中，设置好打印机打印参数，打印机逐层打印至预设好形状的坯体；对坯体进行干燥，并将干燥完成的坯体脱脂得到预制体；将预制体进行真空渗硅处理得到致密化的碳化硅陶瓷。本发明专利技术的工艺步骤简单，可制备高固相含量的打印浆料，有利于碳化硅陶瓷的成型以致密化，且生产出的碳化硅陶瓷件的形状更为复杂精确，致密度和导热率高。致密度和导热率高。致密度和导热率高。

【技术实现步骤摘要】
一种挤出成型3D打印高固含量高导热碳化硅陶瓷制备方法


[0001]本专利技术涉及3D打印陶瓷
，更具体的涉及碳化硅陶瓷材料3D打印成型领域，特别是涉及一种挤出成型3D打印高固含量高导热碳化硅陶瓷制备方法。

技术介绍

[0002]碳化硅陶瓷有良好的的力学性能，它还耐腐蚀，耐高温，在航空航天、电力、机械、化学等工程领域有着广泛的应用研究，是一种优异的功能材料。同时，碳化硅还是第三代半导体的核心材料。Si和C之间的共价键是这些优异性能的最重要原因，但也给致密SiC陶瓷的制备带来困难。生产致密SiC陶瓷常用的方法有无压烧结、热压烧结、重结晶烧结等，但上述方法需要高温(T＞2000℃)或高压的条件下。反应烧结的出现使制造巨大而致密的碳化硅结构成为可能。Si和C发生反应生成β－SiC，反应后的SiC和残余硅填充到陶瓷的孔隙中。制备了致密SiC陶瓷。3D打印因其高效率、低成本等特点受到广泛关注。打印SiC陶瓷常用的3D打印技术包括选择性激光烧结(SLS)、熔融沉积成型(FDM)、自由挤压成形(EFF)和数字光处理(DLP)等。但其中多数3D打印技术对设备要求高，成本高，不利于批量化，工业化生产。直写成型(DIW)技术由于需要较多的粘结剂以及水分，在干燥过程中坯体容易出现裂纹。
[0003]目前3D打印碳化硅陶瓷的技术中，主要有前驱体转化碳化硅陶瓷以及直接打印碳化硅陶瓷，前驱体转化陶瓷往往会伴随着坯体大的收缩以及较低强度的问题，而直接打印碳化硅陶瓷所用的粘结剂含量较高，陶瓷粉体颗粒之间连接较为疏松，的在打印、干燥、烧结的过程中，陶瓷材料也易出现开裂，变形等问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是：现有技术难以检测出具有风险的主机的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种挤出成型3D打印高固含量高导热碳化硅陶瓷制备方法，包括：
[0006](1)混粉：称取一定比例的碳化硅粉体与碳粉，混合均匀形成混合粉体；
[0007](2)制浆：称取一定质量的水，在水中加入粘结剂以及分散剂混合均匀，在混合好的水溶液中加入所述混合粉体，搅拌均匀得到打印浆料；
[0008](3)打印：将制备好的所述打印浆料装入料管中，脱气3－10分钟，脱气完的所述打印浆料放入打印机中，设置好所述打印机打印参数，所述打印机逐层打印至预设好形状的坯体；
[0009](4)脱脂：对所述坯体进行干燥，并将干燥完成的所述坯体脱脂得到预制体；
[0010](5)致密化：将所述预制体进行真空渗硅处理得到致密化的碳化硅陶瓷。
[0011]进一步的，所述混合粉体的固相含量占30－90wt％。
[0012]进一步的，所述碳粉采用炭黑或石墨或有机醇，碳粉与碳化硅粉体的质量比为1：5－40。
[0013]进一步的，所述粘结剂采用聚乙烯醇、纤维素、海藻酸钠中的一种或多种混合物，
所述粘结剂占水的0.1－8wt％。
[0014]进一步的，所述分散剂采用PVP、SHMP、HPMA中的一种或多种混合物，所述分散剂占水的0.1－7wt％。
[0015]进一步的，所述打印机的打印层厚为1－200μm，打印速度为1－10mm/s。
[0016]进一步的，所述坯体的脱脂温度为200－800℃，保温时间为1－10h。
[0017]进一步的，所述真空渗硅处理的处理温度为1400－1900℃，处理时间为2－14h。
[0018]进一步的，制备好的所述碳化硅陶瓷产品的密度为2.7－3.20g/cm3，导热率为80－260W/(m
·
k)。
[0019]本专利技术的一种挤出成型3D打印高固含量高导热碳化硅陶瓷制备方法与现有技术相比，其有益效果在于：
[0020]本专利技术所采用的工艺步骤简单，成本低，易于推广，可制备高固相含量的打印浆料，有利于碳化硅陶瓷的成型以致密化，且生产出的碳化硅陶瓷件的形状更为复杂精确，致密度高，导热率高。
附图说明
[0021]图1是本专利技术实施例中一种挤出成型3D打印高固含量高导热碳化硅陶瓷制备方法的总流程示意图；
[0022]图2是本专利技术实施例中一种挤出成型3D打印高固含量高导热碳化硅陶瓷制备方法生成的碳化硅陶瓷的示意图；
[0023]图3是本专利技术实施例中一种挤出成型3D打印高固含量高导热碳化硅陶瓷制备方法生成的碳化硅陶瓷的示意图。
具体实施方式
[0024]下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。
[0025]在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
[0026]术语
“”
、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有
“”
、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0027]在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0028]如图1－3所示，在本申请中，提供了一种挤出成型3D打印高固含量高导热碳化硅
陶瓷制备方法，包括：混粉：称取一定比例的碳化硅粉体与碳粉，混合均匀形成混合粉体；制浆：称取一定质量的水，在水中加入粘结剂以及分散剂混合均匀，在混合好的水溶液中加入所述混合粉体，搅拌均匀得到打印浆料；打印：将制备好的所述打印浆料装入料管中，脱气3－10分钟，脱气完的所述打印浆料放入打印机中，设置好所述打印机打印参数，所述打印机逐层打印至预设好形状的坯体；脱脂：对所述坯体进行干燥，并将干燥完成的所述坯体脱脂得到预制体；致密化：将所述预制体进行真空渗硅处理得到致密化的碳化硅陶瓷。
[0029]进一步的，本专利技术所采用的工艺步骤简单，成本低，易于推广，可制备高固相含量的打印浆料，有利于碳化硅陶瓷的成型以致密化，且生产出的碳化硅陶瓷件的形状更为复杂精确，致密度高，导热率高。
[0030]在本申请中，提供一种挤出成型3D打印高固含量高导热碳化硅陶瓷制备方法，所述混合粉体的固相含量占30－90wt％。
[0031]优选的，所述混合粉体的固含量可达30－90wt％，不仅可保证打印过程的正常进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种挤出成型3D打印高固含量高导热碳化硅陶瓷制备方法，其特征在于，包括：(1)混粉：称取一定比例的碳化硅粉体与碳粉，混合均匀形成混合粉体；(2)制浆：称取一定质量的水，在水中加入粘结剂以及分散剂混合均匀，在混合好的水溶液中加入所述混合粉体，搅拌均匀得到打印浆料；(3)打印：将制备好的所述打印浆料装入料管中，脱气3－10分钟，脱气完的所述打印浆料放入打印机中，设置好所述打印机打印参数，所述打印机逐层打印至预设好形状的坯体；(4)脱脂：对所述坯体进行干燥，并将干燥完成的所述坯体脱脂得到预制体；(5)致密化：将所述预制体进行真空渗硅处理得到致密化的碳化硅陶瓷。2.根据权利要求1所述的一种挤出成型3D打印高固含量高导热碳化硅陶瓷制备方法，其特征在于，所述混合粉体的固相含量占30－90wt％。3.根据权利要求1所述的一种挤出成型3D打印高固含量高导热碳化硅陶瓷制备方法，其特征在于，所述碳粉采用炭黑或石墨或有机醇，碳粉与碳化硅粉体的质量比为1：5－40。4.根据权利要求1所述的一种挤出成型3D打印高固含量高导热碳化硅陶瓷制备方法，其特征在于，所述粘结剂采用聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚红宇，龚志刚，王冠通，马坤，袁洪峰，
申请(专利权)人：山田新材料集团有限公司，
类型：发明
国别省市：