一种3D打印碳化硅粉末的制备方法及碳化硅材料成型方法技术

技术编号：40003634 阅读：7 留言：0更新日期：2024-01-09 04:22

本申请涉及3D打印碳化硅粉末的制备方法，其特征在于，包括：将原始碳化硅粉末、碳源树脂与溶剂按照预设比例混合均匀；将混合物通过机械搅拌均匀，且在蒸发器中边搅拌边蒸发；待混合物干燥后，将其置入固化烘箱进行固化处理；将固化后的混合物放入真空高温炉中，进行碳源树脂热解与碳化工艺以得到碳化硅复合材料；将获得的碳化硅复合材料破碎与过筛得到3D打印用的粉末材料。本申请还涉及一种碳化硅材料成型方法。本方案能够解决目前现有3D打印成型的碳化硅材料存在密度低、残硅含量高、力学性能差等问题。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及3d打印，特别是涉及一种3d打印碳化硅粉末的制备方法及碳化硅材料成型方法。

技术介绍

1、碳化硅陶瓷材料由于硬度高、脆性大、机械强度高、导热性和热稳定性良好，广泛应用于耐高温和机械制造等领域。但由于其硬度高和脆性大的特性，在传统成型工艺制备复杂精细的零件时困难重重，零件精度低、工艺时间长和成本高。增材制造技术是与传统减材制造技术相反的一种快速成型技术，通过计算机程序的控制，逐点逐层的增加材料进而制造出复杂且精细的零件，可制造出任意形状和结构的零件，成本低，速度快，精度得到很大改善。

2、相比于其他增材制造技术而言，粘结剂喷射所使用的原料可以是陶瓷粉末，利用粉体的叠加来实现零件的制备，原料获取简单，成本低，效率高。因此，如何通过对原材料改性，提升碳化硅坯体中的碳含量，以便解决烧结后碳化硅陶瓷密度低、残硅含量高，力学性能差等问题就显得至关重要。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对现有3d打印成型的碳化硅材料存在密度低、残硅含量高、力学性能差等问题，提供一种3d打印碳化硅粉末的制备方法及碳化硅材料成型方法。

2、为了解决上述问题，本专利技术采用下述技术方案：

3、第一方面，本专利技术实施例公开一种3d打印碳化硅粉末的制备方法，包括：

4、将原始碳化硅粉末、碳源树脂与溶剂按照预设比例混合均匀；

5、将混合物通过机械搅拌均匀，且在蒸发器中边搅拌边蒸发；

6、待混合物干燥后，将其置入固化烘箱进行固化处理；</p>

7、将固化后的混合物放入真空高温炉中，进行碳源树脂热解与碳化工艺以得到碳化硅复合材料；

8、将获得的碳化硅复合材料破碎与过筛得到3d打印用的粉末材料。

9、在其中一种实施例中，所述碳化硅粉末与碳源树脂的质量比为5-95：95-5。

10、在其中一种实施例中，所述碳源树脂包括酚醛树脂、呋喃树脂、环氧树脂、沥青中的一种或几种。

11、在其中一种实施例中，所述待混合物干燥后，将其置入固化烘箱进行固化处理具体包括：待混合物干燥后，将其置入固化烘箱进行固化处理，固化温度为60-200℃，固化时间为120-360min。

12、在其中一种实施例中，所述将固化后的混合物放入真空高温炉中，进行碳源树脂热解与碳化工艺以得到碳化硅复合材料具体包括：将固化后的混合物放入真空高温炉中，进行碳源树脂热解与碳化工艺以得到碳化硅复合材料，热解温度600-1400℃，热解时间为30-360min。

13、第二方面，本专利技术实施例公开一种3d打印碳化硅材料成型方法，应用于上文所述的3d打印碳化硅粉末的制备方法，包括：

14、将获得3d打印用的碳化硅粉末通过铺粉设备铺设于粉面，打印设备通过预设打印程序将粘结剂均匀喷涂于粉面，往复操作完成碳化硅坯体的打印；

15、将碳化硅坯体进行反应烧结工艺处理以得到所需的碳化硅材料。

16、在其中一种实施例中，所述将碳化硅坯体进行反应烧结工艺处理以得到所需的碳化硅材料具体包括：

17、将一层石墨纸放入石墨坩埚中，然后将碳化硅坯体放置在石墨纸上，并在碳化硅坯体四周和底部都包埋硅颗粒；

18、将石墨坩埚放入石墨炉中进行脱脂与反应溶渗工艺以得到所需的碳化硅材料。

19、在其中一种实施例中，所述粘结剂包括呋喃树脂、酚醛树脂、无机粘结剂、聚乙烯醇中的一种或多种。

20、本专利技术采用的技术方案能够达到以下有益效果：

21、本专利技术实施例公开的3d打印碳化硅粉末的制备方法中，为降低粘结剂喷射3d打印碳化硅陶瓷基体内的游离硅含量，提高其力学性能，通过先驱体浸渍裂解的方法来控制粘结剂喷射3d打印碳化硅粉末的碳含量，一方面能够提高原材料中的碳含量，另一方面，可改善碳化硅粉末流动性，提高3d打印过程中下粉末与铺粉的均匀性，从而能够实现精密碳化硅材料的3d打印，有望得到密度高、性能优良的大尺寸碳化硅陶瓷构件。

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【技术保护点】

1.一种3D打印碳化硅粉末的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的3D打印碳化硅粉末的制备方法，其特征在于，所述碳化硅粉末与所述碳源树脂的质量比为5-95：95-5。

3.根据权利要求1所述的3D打印碳化硅粉末的制备方法，其特征在于，所述碳源树脂包括酚醛树脂、呋喃树脂、环氧树脂、沥青中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的3D打印碳化硅粉末的制备方法，其特征在于，所述待混合物干燥后，将其置入固化烘箱进行固化处理具体包括：待混合物干燥后，将其置入固化烘箱进行固化处理，固化温度为60-200℃，固化时间为120-360min。

5.根据权利要求1所述的3D打印碳化硅粉末的制备方法，其特征在于，所述将固化后的混合物放入真空高温炉中，进行碳源树脂热解与碳化工艺以得到碳化硅复合材料具体包括：将固化后的混合物放入真空高温炉中，进行碳源树脂热解与碳化工艺以得到碳化硅复合材料，热解温度600-1400℃，热解时间为30-360min。

6.一种3D打印碳化硅材料成型方法，应用于权利要求1至5中任一项所述的3D打印碳化硅

7.根据权利要求6所述的3D打印碳化硅材料成型方法，其特征在于，所述将碳化硅坯体进行反应烧结工艺处理以得到所需的碳化硅材料具体包括：

8.根据权利要求6所述的3D打印碳化硅材料成型方法，其特征在于，所述粘结剂包括呋喃树脂、酚醛树脂、无机粘结剂、聚乙烯醇中的一种或多种。

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【技术特征摘要】

1.一种3d打印碳化硅粉末的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的3d打印碳化硅粉末的制备方法，其特征在于，所述碳化硅粉末与所述碳源树脂的质量比为5-95：95-5。

3.根据权利要求1所述的3d打印碳化硅粉末的制备方法，其特征在于，所述碳源树脂包括酚醛树脂、呋喃树脂、环氧树脂、沥青中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的3d打印碳化硅粉末的制备方法，其特征在于，所述待混合物干燥后，将其置入固化烘箱进行固化处理具体包括：待混合物干燥后，将其置入固化烘箱进行固化处理，固化温度为60-200℃，固化时间为120-360min。

5.根据权利要求1所述的3d打印碳化硅粉末的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹继伟，杨小平，张芸芸，王勇，刘于青，罗凯，何玉玉，
申请(专利权)人：共享智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：

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