【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及自润滑结构陶瓷，尤其涉及一种具有多孔结构的3d打印含有陶瓷润滑复合材料的制备方法。
技术介绍
1、随着科学技术的发展，对于高速、超高载、高强度和高可靠性等极端工况下工作的零件而言，运动副之间的摩擦磨损会直接导致零件失效，从而引发不可控的后果。陶瓷润滑复合材料具有使用温度范围宽、摩擦磨损小、抗污染、高承载以及高化学稳定性等优点，可以在超高温、强腐蚀等特殊工况下实现有效润滑。但由于陶瓷材料本身的结构特点决定了材料具有较大的脆性以及较低的韧性，且在无介质条件下摩擦时，具有很高的摩擦系数和磨损率，在工程应用中受到一定的限制。因此需要对陶瓷材料进行改性，使材料滑动表面本身具有润滑性能，从而制备成陶瓷基自润滑复合材料，以满足其在高温自润滑领域的应用要求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种具有多孔结构的3d打印含有陶瓷润滑复合材料的制备方法，所述制备方法制备得到的具有多孔结构的3d打印含有陶瓷润滑复合材料可以满足其在高温自润滑领域的应用要求。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种具有多孔结构的3d打印含油陶瓷润滑复合材料的制备方法，包括以下步骤：
4、将介孔二氧化硅微球、无机陶瓷粉体、光敏树脂、光引发剂和消泡剂混合，得到介孔二氧化硅微球的3d打印陶瓷浆料；
5、将所述介孔二氧化硅微球的3d打印陶瓷浆料进行光固化3d打印处理，得到陶瓷坯体；
6、将所述陶瓷坯体依次
7、将所述具有多孔结构的3d打印陶瓷材料进行真空浸油处理，得到所述具有多孔结构的3d打印含油陶瓷润滑复合材料。
8、优选的，所述介孔二氧化硅微球的介孔孔径为2～20nm，粒径为30nm～5μm；
9、所述无机陶瓷粉体的粒径为50nm～100μm。
10、优选的，所述无机陶瓷粉体包括二氧化硅陶瓷粉体、三氧化二铝陶瓷粉体、二氧化锆陶瓷粉体、碳化硅陶瓷粉体、氮化硅陶瓷粉体或氮化铝陶瓷粉体。
11、优选的，所述光敏树脂为自由基型光敏树脂和/或阳离子型光敏树脂；
12、所述光敏树脂的制备原料包括光敏树脂单体或光敏树脂预聚体；
13、所述光引发剂包括自由基型光引发剂和/或阳离子型光引发剂。
14、优选的，所述光敏树脂包括聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、环氧树脂、乙烯基醚树脂、单官能光敏树脂单体、双官能光敏树脂单体和三官能以上光敏树脂单体中的一种或几种。
15、优选的，所述介孔二氧化硅微球、无机陶瓷粉体、光敏树脂、光引发剂和消泡剂的质量比为(1～20)：(25～45)：(35～74):(0.1～3):(0.1～1)。
16、优选的，所述混合包括依次进行的均质处理和三辊研磨处理；
17、所述混合包括：将光敏树脂、光引发剂和消泡剂混合，得到3d打印树脂；
18、将介孔二氧化硅微球和无机陶瓷粉体分成三份，依次加入所述3d打印树脂中进行均质处理后，进行三辊研磨处理；
19、所述均质处理的转速为300～1000r/min，时间为1～5min，真空度为0～1.3kpa；
20、所述三辊研磨处理采用的三辊机的辊子转速为1～500r/min，相邻辊子之间的间隙由500μm递减至所述介孔二氧化硅和无机陶瓷粉体两种粉粒径的较大值。
21、优选的，所述光固化3d打印处理的打印层厚为10～200μm，曝光时间为0.5～30s，所需能量密度为2～75mw/cm2。
22、优选的，所述脱脂和烧结处理的方式为阶梯式升温处理；
23、所述脱脂的过程为：以0.1～2℃/min的升温速率，由室温至600℃，保温时间为1h；
24、所述烧结处理的过程为：以1～10℃/min的升温速率由600℃升温至1000℃保温60min，最后以1～10℃/min的升温速率升温至1200～1500℃保温120min，冷却。
25、优选的，所述真空浸油处理采用的润滑油为烃类润滑油、酯类润滑油、矿物类基础油和聚醚中的一种或几种。
26、本专利技术提供了一种具有多孔结构的3d打印含油陶瓷润滑复合材料的制备方法，包括以下步骤：将介孔二氧化硅微球、无机陶瓷粉体、光敏树脂、光引发剂和消泡剂混合，得到介孔二氧化硅微球的3d打印陶瓷浆料；将所述介孔二氧化硅微球的3d打印陶瓷浆料进行光固化3d打印处理，得到陶瓷坯体；将所述陶瓷坯体依次进行脱脂和烧结处理，得到具有多孔结构的3d打印陶瓷材料；将所述具有多孔结构的3d打印陶瓷材料进行真空浸油处理，得到所述具有多孔结构的3d打印含油陶瓷润滑复合材料。本专利技术将介孔二氧化硅微球作为原料与3d打印技术相结合，从而实现精细调控陶瓷材料的微观以及孔隙结构，可以制备出形状复杂多样的精细陶瓷制品，对于3d打印多孔陶瓷的微观结构及功能调控具有重要意义。此外，在多孔陶瓷中浸入固体润滑剂可以达到抗磨减摩的目的，在航空航天、微电子核能等
具有广泛的应用前景，且本专利技术制备得到的具有多孔结构的3d打印含油陶瓷润滑复合材料除了具备陶瓷材料本身固有的耐高温、耐腐蚀和高承载等优点以外，还具有质轻、强度高的优点。
27、因此，与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
28、本专利技术将3d打印技术与介孔二氧化硅微球相结合，以及真空浸油处理制备具有多孔结构的3d打印自润滑陶瓷复合材料，实现了自润滑多孔陶瓷复合材料内部孔结构的精细调控以及储油量的提升，方法简单有效。同时，陶瓷材料属于硬脆材料，其成型和加工较金属和聚合物材料困难得多，尤其是对于形状或结构复杂的陶瓷零件，如具有曲率变化的外表面、具有随形的内孔道、或具有小孔、深孔等精细结构的陶瓷零件，采用传统的成型和加工方法已经无法制备。本专利技术采用光固化3d打印技术对制备形状或结构复杂的陶瓷件具有无可比拟的优势。对于3d打印多孔陶瓷的微观结构及功能调控具有重要意义，可有效拓展3d打印技术在摩擦学领域的应用。
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1.一种具有多孔结构的3D打印含油陶瓷润滑复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述介孔二氧化硅微球的介孔孔径为2～20nm，粒径为30nm～5μm；
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述无机陶瓷粉体包括二氧化硅陶瓷粉体、三氧化二铝陶瓷粉体、二氧化锆陶瓷粉体、碳化硅陶瓷粉体、氮化硅陶瓷粉体或氮化铝陶瓷粉体。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述光敏树脂为自由基型光敏树脂和/或阳离子型光敏树脂；
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述光敏树脂包括聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、环氧树脂、乙烯基醚树脂、单官能光敏树脂单体、双官能光敏树脂单体和三官能以上光敏树脂单体中的一种或几种。
6.如权利要求1～5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述介孔二氧化硅微球、无机陶瓷粉体、光敏树脂、光引发剂和消泡剂的质量比为(1～20)：(25～45)：(35～74):(0.1～3):(0.1～1)。
7.如权利要求1所述的制备方法，
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述光固化3D打印处理的打印层厚为10～200μm，曝光时间为0.5～30s，所需能量密度为2～75mW/cm2。
9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述脱脂和烧结处理的方式为阶梯式升温处理；
10.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述真空浸油处理采用的润滑油为烃类润滑油、酯类润滑油、矿物类基础油和聚醚中的一种或几种。
...【技术特征摘要】
1.一种具有多孔结构的3d打印含油陶瓷润滑复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述介孔二氧化硅微球的介孔孔径为2～20nm，粒径为30nm～5μm；
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述无机陶瓷粉体包括二氧化硅陶瓷粉体、三氧化二铝陶瓷粉体、二氧化锆陶瓷粉体、碳化硅陶瓷粉体、氮化硅陶瓷粉体或氮化铝陶瓷粉体。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述光敏树脂为自由基型光敏树脂和/或阳离子型光敏树脂；
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述光敏树脂包括聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、环氧树脂、乙烯基醚树脂、单官能光敏树脂单体、双官能光敏树脂单体和三官能以上光敏树脂单体中的一种或几种。
【专利技术属性】
技术研发人员：张霞，杜果，韩鹏，孙立彬，刘维民，王晓波，徐超，
申请(专利权)人：烟台先进材料与绿色制造山东省实验室，
类型：发明
国别省市：
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