[发明专利]一种用于复杂零件制造的氧化钙基陶瓷铸型快速制备方法

权利要求书

1.一种用于复杂零件制造的氧化钙基陶瓷铸型快速制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)采用光固化快速成型方法，制备出可烧失性光固化树脂模具；

2)采用凝胶注模方法，将陶瓷粉体、有机单体、交联剂、分散剂、增塑剂和去离子水混合均匀，制得高固相、低粘度的陶瓷浆料；

所述陶瓷粉体是由80％～99％的碳酸钙粉体和1％～20％的矿化剂粉体组成；其中，矿化剂粉体为氧化镁、氧化钇或氧化锆中的一种或其中几种按照任意质量比混合的混合物；

3)在真空和振动环境下，向可烧失性光固化树脂模具的型腔中浇注高固相、低粘度的陶瓷浆料，并加入催化剂和引发剂，待陶瓷浆料固化后，制得陶瓷铸型素坯，然后进行干燥、脱脂处理；

4)将干燥、脱脂后的陶瓷铸型素坯包覆一层金属钙粉后置于石墨坩埚中，加盖密封，然后在真空度大于0.099MPa的条件下一起进行烧结，制得陶瓷铸型；其中，金属钙的添加量是碳酸钙粉体总质量的1.2～2.5倍；烧结过程中的升温制度为：自室温起，以60～120℃/h的升温速率，自室温起，升温至800℃，保温2h；再以60～120℃/h的升温速率，升温至950～1000℃，保温1h；

5)将陶瓷铸型进行终烧，制得用于复杂零件制造的氧化钙基陶瓷铸型。

2.根据权利要求1所述的用于复杂零件制造的氧化钙基陶瓷铸型快速制备方法，其特征在于，步骤2)采用凝胶注模方法，制备高固相、低粘度的陶瓷浆料的具体操作包括以下步骤：

(1)取陶瓷粉体，加入陶瓷粉体总质量2％的增塑剂，搅拌混合均匀，得到混合粉料；

(2)将有机单体和交联剂按照质量比24：1混合后，溶解于去离子水中，再加入占陶瓷粉体总质量2％的分散剂，搅拌溶解，配制成预混液；

(3)将混合粉料和预混液充分搅拌均匀，调节pH值至10～11，制得预制浆料；

(4)将预制浆料充分球磨分散均匀，获得高固相、低粘度的陶瓷浆料。

3.根据权利要求1或2所述的用于复杂零件制造的氧化钙基陶瓷铸型快速制备方法，其特征在于，高固相、低粘度的陶瓷浆料固相含量为55％～65％，表观粘度小于1Pa·S。

4.根据权利要求1或2所述的用于复杂零件制造的氧化钙基陶瓷铸型快速制备方法，其特征在于，所述有机单体为丙烯酰胺；交联剂为N，N’—亚甲基二丙烯酰胺；增塑剂为PEG600；分散剂为质量浓度为30％的聚丙烯酸钠溶液。

5.根据权利要求1所述的用于复杂零件制造的氧化钙基陶瓷铸型快速制备方法，其特征在于，步骤3)在浇注前进行真空除气处理，真空度为0.08MPa，除气时间为2min；浇注时振动频率为100Hz，振动幅度为3mm。

6.根据权利要求1所述的用于复杂零件制造的氧化钙基陶瓷铸型快速制备方法，其特征在于，步骤3)中干燥采用真空冷冻干燥，将干燥后的陶瓷铸型素坯置于大气脱脂炉中脱脂，脱脂温度为600℃～750℃；

其中，脱脂过程中的升温制度为：自室温起，以30℃/h的升温速率，升温至300℃，保温10min；然后以40℃/h的升温速率，升温至300～400℃，保温10min；再以60℃/h的升温速率，升温至400～600℃，保温1h；最后以100℃/h的升温速率，升温至600～750℃，保温2h。

7.根据权利要求1所述的用于复杂零件制造的氧化钙基陶瓷铸型快速制备方法，其特征在于，步骤3)中催化剂选用质量浓度为25％的四甲基乙二胺；引发剂选用质量浓度为30％的过硫酸铵。

8.根据权利要求1所述的用于复杂零件制造的氧化钙基陶瓷铸型快速制备方法，其特征在于，步骤5)所述的终烧温度为1400～1600℃，该终烧的升温制度为：自室温起，以100～300℃/h的升温速率，升温至1400～1600℃，保温2h。