[发明专利]3D打印用硅基陶瓷浆料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种3D打印用硅基陶瓷浆料及其制备方法，其中，所述硅基陶瓷浆料按体积比，包括：改性陶瓷粉体40～50％和基础树脂50～60％，其中，所述改性陶瓷粉体按照质量比包括：葵二酸0.04～1.5％、戊二酸0.03～1.2％、硅油0～1.6％、油酸0～2.3％、六偏磷酸钠0～2％和石英玻璃粉92～99.9％，所述基础树脂按照质量比包括光敏树脂55～80％、稀释剂13～36％、消泡剂0.04～0.12％、流平剂0.04～0.13％、光引发剂3～9％和增感剂0.75～0.92％。该3D打印用硅基陶瓷浆料稳定性高、固含量高、强度高、收缩小。

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，特别提供了一种3D打印用高稳定性、高固含量光固化硅基陶瓷浆料及其制备方法。

背景技术

二氧化硅陶瓷作为众多陶瓷原料的主要成分，在自然界中的含量巨大，来源广、成本低，是目前应用最广、产量最大、用途最宽的陶瓷材料之一。传统工艺制备二氧化硅陶瓷，过程繁琐，耗时耗力。与传统工艺相比，3D打印陶瓷具有制作周期缩短、成本降低、加工便捷、可操作性强等优势。因此，采用3D打印技术制备SiO₂陶瓷将成为一次新的革命性发展，进一步扩大SiO₂陶瓷的销售市场，使其在建筑、航空航天和电子消费品等领域获得广泛应用。其中，石英玻璃制备的陶瓷型芯广泛用于1550℃以下的Ni、Co基高温合金的精密铸造，对于军用叶片铸造及民用高端空腔铸造具有重要意义。

但在实际应用中3D打印技术多局限在有机材料的应用上，陶瓷材料因自身难于叠层固化，需要有机材料充当粘结剂完成打印成型，因此，暴露出打印固化困难，固含量低等问题。

陶瓷3D打印技术的技术短板主要在于陶瓷浆料的稳定性与固含量，浆料的稳定性直接影响了3D打印的成型工艺，对于陶瓷样件的尺寸精度及内部缺陷的影响至关重要，为保证浆料具备良好的光固化性能及流动性，浆料内固含量会比较低，在后期烧结过程中坯体快速收缩，引发裂纹与塌陷，坯体孔隙率高，烧成器件强度远达不到使用要求。

因此，如何提升硅基陶瓷浆料的稳定性及固含量，使陶瓷3D打印技术得到更广阔的应用，成为人们亟待解决的问题。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种3D打印用硅基陶瓷浆料及其制备方法，以解决现有光固化硅基陶瓷浆料稳定性差、固含量低的问题。

本发明一方面提供了一种3D打印用硅基陶瓷浆料，按体积比，包括：改性陶瓷粉体40～50％和基础树脂50～60％，其中，所述改性陶瓷粉体按照质量比包括：葵二酸0.04～1.5％、戊二酸0.03～1.2％、硅油0～1.6％、油酸0～2.3％、六偏磷酸钠0～2％和石英玻璃粉92～99.9％，所述基础树脂按照质量比包括光敏树脂55～80％、稀释剂13～36％、消泡剂0.04～0.12％、流平剂0.04～0.13％、光引发剂3～9％和增感剂0.75～0.92％。

本发明还提供了一种3D打印用硅基陶瓷浆料的制备方法，包括如下步骤：

S1：制备改性陶瓷粉体

按照质量比，配料葵二酸、戊二酸、硅油、油酸、六偏磷酸钠和石英玻璃粉，配料后使用酒精为溶剂球磨混料，混料6h后，在80℃烘箱中进行烘干，使用200目标准筛进行筛分，取筛下粉体，得改性陶瓷粉体；

S2：制备基础树脂

按照质量比，配料光敏树脂、稀释剂、消泡剂、流平剂、光引发剂和增感剂，配料后使用球磨混料，混料2h，得基础树脂；

S3：制备硅基陶瓷浆料

按体积比，将改性陶瓷粉体与基础树脂混合，球磨混料5h，得硅基陶瓷浆料。

优选，S1中，石英玻璃粉为2000～5000目石英玻璃粉。