一种精密喷射成型用电加热陶瓷模具的制备方法技术

本发明专利技术属于材料喷射成型领域，涉及一种精密喷射成型用电加热陶瓷模具的制备方法，其特征是设计和制作一个有凹凸表面的原型→在原型上翻制硅橡胶模板→在硅橡胶模板上翻制蜡模板→在蜡模板上翻制表面有凹凸形貌的陶瓷模板→陶瓷模板和电热丝炉组装成可电加热的陶瓷模具。在喷射成型的气雾化罐内从底部对陶瓷模板进行预热，以提高精密喷射成型沉积坯的致密度和表面质量。本发明专利技术优点是解决了在气雾化罐内预热陶瓷模具的相关设计和制造问题，可更准确地控制陶瓷模具的温度，进而提高精密喷射成型沉积坯的致密度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料喷射成型领域，涉及一种精密喷射成型用电加热陶瓷模具的制备 方法，其特征是可在喷射成型的气雾化罐内从底部对陶瓷模板进行预热，以提高精密喷射 成型沉积坯的致密度和表面质量。
技术介绍
目前，一般的喷射成型对沉积坯底面的形貌和尺寸精度要求不高。沉积基板用铸 铁盘且不预热时，因沉积坯底面的初始沉积层温度太低且冷却速度太快，沉积坯边缘会翘 曲。而精密喷射成型要求沉积坯底面有尺寸精度较高的形貌，沉积坯边缘不能翘曲，并要求 沉积坯底面的疏松度低、致密度高。这就要求沉积基板采用热导率低的陶瓷模具，陶瓷模具 还要预热到合适的温度，通常要求达500°C以上。虽然也可以在气雾化罐的外面预加热陶瓷 模具后，再将其放入雾化罐内，抽真空后开始喷射成型。但这种方法难以较准确地控制陶瓷 模具所需的预热温度，使沉积坯底面的质量难以达到精密喷射成型的要求。
技术实现思路
为了克服现有喷射成型用金属底模，或陶瓷底模在气雾化罐外预加热再放入罐 内，底模温度不宜控制的缺点，本专利技术解决了在气雾化罐内预热陶瓷模具的相关设计和制 造问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是设计和制作一个有凹凸表面的原型一在原型上翻制硅橡胶模板一在硅橡胶模板 上翻制蜡模板一在蜡模板上翻制表面有凹凸形貌的陶瓷模板一陶瓷模板和电热丝炉组装 成可电加热的陶瓷模具。1. ，所述方法步骤如下1. 1设计和制作一个直径200mm-400mm有凹凸表面的原型模板；1. 2在凹凸表面的原型模板上翻制硅橡胶模板；1. 3在硅橡胶模具上翻制蜡模板；1. 4在蜡模板上翻制表面有凹凸形貌的厚度8mm-35mm的陶瓷模板；1. 5陶瓷模板和电热丝炉等组装成可电加热的陶瓷模具。2.所述步骤1. 4中，所述陶瓷模板是锆英石陶瓷模板，或氧化铝陶瓷模板。3.所述锆英石陶瓷模板的制作包括陶瓷模板面层及陶瓷模板背层的制备；先制作陶瓷模板面层，方法如下3. 1陶瓷料浆制备(1)加入所需的硅溶胶；(2)开动机械搅拌器进行搅拌，转速60转/分钟以上；(3)按每升硅溶胶加入3. 5-4. 0克的表面活性剂的量，表面活性剂为十二烷基苯 磺酸钠；4(4)按粉液比4 1缓慢加入所需锆英石粉，避免锆英石粉粉料结块；(5)按每升硅溶胶加入1. 2-1. 3克的消泡剂，消泡剂为正辛醇；(6)混合均勻后，用流杯粘度杯测定涂料粘度，根据粘度加入锆英石粉料或硅溶胶 调整料浆；(7)搅拌8-24小时方可使用。3. 2压缩空气喷吹首先将蜡模用无水乙醇清洗干净，在压缩空气压力下，用喷枪喷吹料浆到蜡模表 面；每层厚度约1mm，每层喷涂完料浆后，进行撒砂，撒砂用耐火材料为200目锆英石粉；面 层型壳层数2 3层。3. 3锆英石模板面层干燥锆英石模板面层干燥工艺环境温度22 25°C，环境湿度50% 70%，最好在 60%以上，干燥时间6小时以上。再在锆英石模板面层上制作背层，方法如下3. 4料浆制备(1)加入所需的硅溶胶；(2)开动机械搅拌器进行搅拌，转速60转/分钟以上；(3)按粉液比4 1缓慢加入所需锆英石粉，防止粉料结块；(4)基本混合均勻后，用流杯粘度杯测定涂料粘度，根据粘度加入粉料或硅溶胶调 整料浆；(5)搅拌6小时以上方可使用。3. 5料浆涂挂采用直接涂覆和喷枪喷吹两种方法进行，每层厚度1 2mm ；每层喷涂完料浆后， 均勻撒砂；背层型壳的层数在4 10层；3. 6 干燥锆英石背层型壳干燥工艺参数为环境温度20 25°C，环境湿度40% 70%，干 燥时间6小时以上，充分干燥后再进行下一层操作。4.所述氧化铝型壳陶瓷模板制作包括面层及背层的制备，先制作面层，方法如 下4. 1料浆制备(1)加入所需的硅溶胶；(2)开动机械搅拌器进行搅拌，转速50转/分钟；(3)按每升硅溶胶加入3. 5-4. 0克的表面活性剂，表面活性剂为十二烷基苯磺酸 钠；(4)按粉液比4 1缓慢加入所需α -Al2O3粉，避免α -Al2O3粉粉料结块；(5)按每升硅溶胶应加入消泡剂的量1. 2-1. 3克，加入正辛醇；(6)基本混合均勻后，用流杯粘度杯测定涂料粘度，根据粘度加入α -Al2O3粉粉料 或硅溶胶调整料浆；(7)背层涂料搅拌时间少于面层涂料的搅拌时间，全部涂料新配时，搅拌时间应大 于10小时；部分涂料新配时，搅拌时间可缩短至5小时左右即可使用。背层料浆的粉液比可比面层锆英石料浆的粉液比略低，而且随着层数的增加，粉 液比可逐渐减小，但不低于3. 8g/ml。4. 2跟权利要求3中的步骤3. 2 —样。4. 3陶瓷模板干燥氧化铝模板面层干燥工艺参数为温度22 25 °C，湿度50% 80%，最好在60% 以上，干燥时间6小时以上，充分干燥后才能进行下一层操作；4. 4再在陶瓷模板面层上制作背层背层料浆涂挂工艺与面层相同，可采用直接涂覆和喷枪喷吹两种方法进行，每层 厚度1 2mm。每层喷涂完料浆后，均勻撒砂。背层的层数根据陶瓷模板尺寸的大小进行确 定，一般在4 10层左右。锆英石模板背层干燥工艺参数为环境温度最好在20 25°C，环境湿度一般为 40% 70%，干燥时间6小时以上。充分干燥后才能进行下一层操作。本专利技术在雾化罐内，从底部加热陶瓷模具，可更准确地控制陶瓷模具的温度，进而 提高精密喷射成型沉积坯的致密度。若用陶瓷浆料一次性浇注几厘米厚的陶瓷模板，干燥时易出现裂纹。本专利技术采用 精密铸造制作陶瓷型壳面层和背层的工艺。一般情况下，面层和背层浆料所用的耐火粉料 不同。因为面层会与金属液接触，不可与金属液发生反应，应使用纯度高的耐火粉料。制作 陶瓷模板采用多次喷涂或涂刷陶瓷浆料的方法，每层厚度不到1mm，干燥后再涂下一层，这 样做可以避免陶瓷模板的开裂。本专利技术优点是解决了在气雾化罐内预热陶瓷模具的相关设计和制造问题，可更准 确地控制陶瓷模具的温度，进而提高精密喷射成型沉积坯的致密度。具体实施例方式实施例1压缩空气喷吹法制备锆英石陶瓷模板主要步骤如下1.设计和制作一个直径200mm-400mm有凹凸表面的原型模板；2.在凹凸表面的原型模板上翻制硅橡胶模板；3.在硅橡胶模具上翻制蜡模板；4.在蜡模板上翻制表面有凹凸形貌的厚度8mm-35mm的陶瓷模板；5.锆英石陶瓷模板和电热丝炉等组装成可电加热的陶瓷模具。制作精密喷射成型电加热陶瓷模具的关键是制备一个直径400mm、厚度Icm的、表 面有精细凹凸结构的陶瓷模板。陶瓷模板的制备工艺流程为表面有精细凹凸结构的原型 模板一硅橡胶模板一腊模板一陶瓷模板面层+陶瓷模板背层一脱蜡一烧结一浮雕型陶瓷 模板。制备锆英石陶瓷模板面层锆英石面层耐火材料为100 200目锆英石粉，硅溶胶作粘结剂，添加表面活性剂 和消泡剂。撒砂用耐火材料为200目的锆英石粉。(1)料浆制备锆英石面层料浆配制的加料顺序为硅溶胶一表面活性剂一锆英石粉一消泡剂。 其涂料配制流程如下。1)加入所需的硅溶胶；2)开动机械搅拌器进行搅拌，转速60转/分钟；3)按每升硅溶胶应加入表面活性剂的量3. 7克，加入十二烷基苯磺酸钠；4)按粉液比4 1缓慢加入所需锆英石粉，避免粉料结块；5)按每升硅溶胶应加入消泡剂的量1. 25克，加入正辛醇；6)基本混合均勻后，用流杯粘度杯测定涂料粘度，根据粘度加入粉料或硅溶胶调 整料浆；7)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种精密喷射成型用电加热陶瓷模具的制备方法，其特征是制备步骤如下：１．１设计和制作一个直径２００ｍｍ－４００ｍｍ有凹凸表面的原型模板；１．２在凹凸表面的原型模板上翻制硅橡胶模板；１．３在硅橡胶模具上翻制蜡模板；１．４在蜡模板上翻制表面有凹凸形貌的厚度８ｍｍ－３５ｍｍ的陶瓷模板；１．５陶瓷模板和电热丝炉组装成可电加热的陶瓷模具。

【技术特征摘要】
一种精密喷射成型用电加热陶瓷模具的制备方法，其特征是制备步骤如下1.1设计和制作一个直径200mm 400mm有凹凸表面的原型模板；1.2在凹凸表面的原型模板上翻制硅橡胶模板；1.3在硅橡胶模具上翻制蜡模板；1.4在蜡模板上翻制表面有凹凸形貌的厚度8mm 35mm的陶瓷模板；1.5陶瓷模板和电热丝炉组装成可电加热的陶瓷模具。2.根据权利要求1所述的一种精密喷射成型用电加热陶瓷模具的制备方法，其特征在 于所述步骤1. 4中，所述陶瓷模板是锆英石陶瓷模板，或氧化铝陶瓷模板。3.根据权利要求2所述的一种精密喷射成型用电加热陶瓷模具的制备方法，其特征在 于所述锆英石陶瓷模板的制作包括陶瓷模板面层及陶瓷模板背层的制备；先制作陶瓷模板面层，方法如下 3. 1陶瓷料浆制备(1)加入所需的硅溶胶；(2)开动机械搅拌器进行搅拌，转速60转/分钟以上；(3)按每升硅溶胶3.5-4. 0克加入表面活性剂，表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠；(4)按粉液比4 1缓慢加入所需锆英石粉，避免锆英石粉粉料结块；(5)按每升硅溶胶加入消泡剂1.2-1. 3克，消泡剂为正辛醇；(6)混合均勻后，用流杯粘度杯测定涂料粘度，根据粘度加入锆英石粉料或硅溶胶调整 料浆；(7)搅拌8-24小时方能使用； 3. 2压缩空气喷吹首先将蜡模用无水乙醇清洗干净，在压缩空气压力下，用喷枪喷吹料浆到蜡模表面；每 层厚度为1mm，每层喷涂完料浆后，进行撒砂，撒砂用耐火材料为200目锆英石粉； 3. 3锆英石模板面层干燥锆英石模板面层干燥工艺环境温度22 25°C，环境湿度50% 70%，干燥时间6小 时以上；再在锆英石模板面层上制作背层，方法如下 3. 4料浆制备(1)加入所需的硅溶胶；(2)开动机械搅拌器进行搅拌，转速60转/分钟以上；(3)按粉液比4 1缓慢加入所需锆英石粉，防止粉料结块；(4)基本混合均勻后，用流杯粘度杯测定涂料粘度，根据粘度加入粉料或硅溶胶调整料浆；(5)搅拌6小时以上方能使用； 3. 5...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈卫平，葛昌纯，王振永，周金露，刘璐瑶，张俊，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]