【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及陶瓷型芯，具体涉及一种氧化硅陶瓷型芯及其制备方法。
技术介绍
1、随着航天技术发展，镍基高温合金铸造用的陶瓷型芯形状越来越复杂，传统的热压注成型已无法满足新型空心叶片快速制造的需求，通过光固化3d打印的方式可以实现氧化硅型芯的快速制造，但是由于氧化硅陶瓷与光固化树脂的相对折射率低，在光固化过程中易发生散射现象，造成成型精度的下降，无法满足型芯铸造的高精度需求。
2、因此，提高通过3d打印方式制备氧化硅陶瓷型芯过程中的成型精度，成为本领域亟需解决的技术难题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，提供一种氧化硅陶瓷型芯的制备方法，解决了氧化硅陶瓷通过3d打印方式制备氧化硅陶瓷型芯过程中陶瓷料浆的相对折射率低以及易发生散射现象的问题，从而避免了成型精度的下降；使氧化硅陶瓷料浆的临界曝光能量≥173.14mj/cm2，临界固化厚度小于等于≤356.38μm，从而成型精度高，满足陶瓷型芯铸造的高精度需求，且制备得到的陶瓷型芯中氧化硅含量≥99.5％，孔隙率较高，容易脱模，且避免陶瓷型芯进行浇铸时，由于孔隙率高导致的浇铸件表面不光滑的问题。
2、根据本专利技术的一个方面提供了一种氧化硅陶瓷型芯的制备方法，包括以下步骤：
3、制备陶瓷料浆，所述陶瓷料浆包括陶瓷颗粒，所述陶瓷颗粒包括氧化硅、氮化硅；基于所述陶瓷料浆，通过光固化3d打印制备陶瓷基体坯体；
4、将陶瓷基体坯体进行预烧结得到陶瓷基体；
5、制备助剂溶液，将助剂
6、然后进行烧结，得到氧化硅陶瓷型芯；优选的，陶瓷料浆的临界曝光能量≥178单位mj/cm2，临界固化厚度≥320μm，且制备得到的陶瓷型芯中氧化硅含量≥99.5％。
7、本专利技术相对于现有技术的有益效果在于，通过所述陶瓷颗粒包括氧化硅、氮化硅，即通过引入氮化硅实现陶瓷料浆经3d打印制备陶瓷基体坯体时陶瓷料浆的相对折射率高，在光固化过程中散射现象明显降低，从而实现陶瓷料浆的临界曝光能量大≥178mj/cm2，临界固化厚度≤320μm，从而陶瓷基体坯体成型精度高；
8、通过制备助剂溶液，将助剂溶液浸渍到陶瓷基体内，然后进行加热反应，实现在陶瓷基体内部引入助剂，有利于与陶瓷基体中的氮化硅反应，将氮化硅变为氧化硅，提高了最终成品氧化硅陶瓷型芯中氧化硅的含量；同时通过助剂提高了氧化硅陶瓷型芯表面致密性，有利于实现氧化硅陶瓷型芯行浇铸时得到的浇铸件表面光滑。
9、进一步的，所述陶瓷料浆还包括光固化树脂、分散剂，所述陶瓷料浆由包括所述陶瓷颗粒、光固化树脂、分散剂的原料混合而成；
10、所述陶瓷颗粒、光固化树脂、分散剂质量比为(40-55)：(30-40)：(2-5)；
11、所述分散剂包括司盘20、吐温80、毕克103、曲拉通114中的一种或几种；
12、所述光固化树脂包括第一聚合单体、第二聚合单体、稀释剂和光引发剂；
13、所述第一聚合单体、第二聚合单体、稀释剂、光引发剂的质量比为(60-70)：(10-30)：(5-15)：(0.1-5)。
14、采用上一步技术方案的有益效果在于，通过3d打印制备陶瓷基体坯体具有网格状的孔隙；第二氮化硅陶瓷基体料浆不包括造孔剂，避免了陶瓷基体中造孔剂挥发后碳残留问题，从而有利于避免陶瓷基体在烧结过程中挥发物无序挥发，从而避免陶瓷型芯表面孔隙不均匀，最终避免用所述陶瓷型芯进行浇铸制备的金属件表面不光滑的问题；
15、通过陶瓷颗粒、光固化树脂、分散剂按质量比例，光固化树脂含量低，有利于避免烧结后陶瓷型芯表面孔隙率高的问题；
16、通过第一聚合单体、第二聚合单体的比例为(60-70)：(10-30)，即实现了陶瓷料浆流动性好，且氮化硅陶瓷基体坯体强度足够，且陶瓷基体料浆光固化树脂含量低时第二氮化硅陶瓷基体料浆的流动性分散性不明显降低；同时有利于实现在烧结过程中第一聚合单体、第二聚合单体挥发时孔径均匀，有利于避免挥发困难以及造成陶瓷型芯出现裂纹或损伤等问题。
17、进一步的，所述氮化硅与氧化硅质量比为(1-30)：(70-99)。
18、采用上一步技术方案的有益效果在于，通过添加的氮化硅，其与氧化硅质量比为(1-30)：(70-99)，即解决了3d打印时相对折射率低以及易发生散射现象的问题，同时实现成品陶瓷型芯中氧化硅含量达到99.5％以上。
19、进一步的，第一聚合单体包括丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的一种或多种；
20、第二聚合单体包括季戊四醇三丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、1，6-已二醇双丙烯酸酯中的一种或多种；
21、所述稀释剂包括正丁醇或异丙醇。
22、采用上一步技术方案的有益效果在于，通过第一聚合单体、第二聚合单体的化学式中包含醇羟基，明显提高了氮化硅、氧化硅在陶瓷料浆中的分散效果；通过第一聚合单体分子量小，在光引发聚合时固化速度快，且聚合反应后的分子量不高，有利于后续烧结过程中挥发；
23、通过第二聚合单体包括多个双键基团，有利于提高氮化硅陶瓷基体坯体的强度，从而进一步有利于提高陶瓷基体的成型精度。
24、进一步的，所述助剂溶液包括助剂、溶剂；所述助剂包括硅溶胶、硅酸锆、氧化锆、氧化钾、氧化镁中的一种或多种；所述助剂溶液中助剂的质量分数为30-70％。
25、采用上一步技术方案的有益效果在于，实现所述助剂溶液浸渍到陶瓷基体内后，陶瓷助剂溶液中的硅溶胶、硅酸锆、氧化锆、氧化钾、氧化镁，即能与陶瓷基体中的氮化硅反应，将氮化硅变为氧化硅，同时有利于提高陶瓷型芯的表面的致密度，通过助剂溶液质量分数为30-70％，在有利于浸渍的同时，又有利于实现陶瓷型芯表面致密度高。
26、进一步的，所述陶瓷基体坯体进行预烧结的具体过程为：以10-14.5℃/min的升温速率从常温升温到400-450℃后，以5-7℃/min的升温速率从400-450℃升温到500-650℃；优选的，控制陶瓷料浆过程中，温度为50-60℃。
27、采用上部技术方案的有益效果在于，通过光固化树脂控制温度为50-60℃，有利于提高光固化时反应速率；
28、通过从常温提升到400-450℃，升温速率为10-14.5℃/min，有利于实现分子量小的分散剂挥发时速度快，且虽然分子量小但挥发时的孔隙略大且为通孔，有利于后续大分子量的聚合物在此产生的孔径下挥发，且在温度下部分大分子聚合物分解，快速升温有利于实现大分子聚合物分解但不挥发，避免大分子聚合物未在原小分子物质挥发产生的孔隙基础上挥发，从而避免了产生闭孔或孔隙分布不均匀或者出现裂痕或损伤等问题；通过从400-450℃升温到500-650℃，升温速率为5-7℃/min，有利于实现大分子聚合物分解后在原小分子物质挥发造成的孔隙基础上挥发。
29、进一步的，将助剂溶液浸渍到氮本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种氧化硅陶瓷型芯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的氧化硅陶瓷型芯的制备方法，其特征在于，所述陶瓷料浆还包括光固化树脂、分散剂，所述陶瓷料浆由包括所述陶瓷颗粒、光固化树脂、分散剂的原料混合而成；
3.根据权利要求1所述的氧化硅陶瓷型芯的制备方法，其特征在于，所述氮化硅与氧化硅质量比为(1-30)：(70-99)。
4.根据权利要求2所述的氧化硅陶瓷型芯的制备方法，其特征在于，第一聚合单体包括丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的一种或多种；
5.根据权利要求1所述的氧化硅陶瓷型芯的制备方法，其特征在于，所述助剂溶液包括助剂、溶剂；所述助剂包括硅溶胶、硅酸锆、氧化锆、氧化钾、氧化镁中的一种或多种；所述助剂溶液中助剂的质量分数为30-70％。
6.根据权利要求1所述的氧化硅陶瓷型芯的制备方法，其特征在于，所述陶瓷基体坯体进行预烧结的具体过程为：
7.根据权利要求1所述的氧化硅陶瓷型芯的制备方法，其特征在于，将助剂溶液浸渍到陶瓷基体内，然后进行加热反应的具体过程为：<...
【技术特征摘要】
1.一种氧化硅陶瓷型芯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的氧化硅陶瓷型芯的制备方法，其特征在于，所述陶瓷料浆还包括光固化树脂、分散剂，所述陶瓷料浆由包括所述陶瓷颗粒、光固化树脂、分散剂的原料混合而成；
3.根据权利要求1所述的氧化硅陶瓷型芯的制备方法，其特征在于，所述氮化硅与氧化硅质量比为(1-30)：(70-99)。
4.根据权利要求2所述的氧化硅陶瓷型芯的制备方法，其特征在于，第一聚合单体包括丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的一种或多种；
5.根据权利要求1所述的氧化硅陶瓷型芯的制备方法，其特征在于，所述助剂溶液包括助剂、溶剂；所述助剂包括硅溶胶、硅酸锆、氧化锆、氧化钾、氧化...
【专利技术属性】
技术研发人员：李伶，韩卓群，王营营，毕鲁南，赵杰，刘时浩，张霞，楚玮，
申请(专利权)人：山东工业陶瓷研究设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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