[发明专利]一种含硅类陶瓷零件的成形方法

说明书

本发明公开了一种含硅类陶瓷零件的成形方法，其特征在于，包括以下步骤：向含硅类陶瓷先驱体引入基团得到可光固化含硅类陶瓷先驱体；将可光固化含硅类陶瓷先驱体与亚微米级的含硅类陶瓷粉末、B元素、相溶剂、光引发剂、稀释剂混合搅拌，得到浆料；将浆料通过成形环节得到零件坯体；对零件坯体进行裂解、烧结后，得到复杂、致密的含硅类陶瓷零件。以可光固化含硅类陶瓷先驱体作为粘结剂，亚微米级的对应陶瓷粉末作为填充相，能避免其他类粘接剂引入杂质元素的污染，能借助先驱体裂解生成对应陶瓷相提高致密度，先驱体裂解生成的C可与陶瓷粉末表层的氧化物反应提高烧结驱动力。

技术领域

本发明属于陶瓷零件的成形方法技术领域，涉及一种含硅类陶瓷零件的成形方法。

背景技术

碳化硅、氮化硅等含硅类陶瓷，因其具有的耐高温、高热导率、强抗热振性及好的抗化学腐蚀性等一系列优异性能，在能源重工、化学工程、电子电力及航空航天等领域拥有广泛的应用空间。

碳化硅、氮化硅等陶瓷零件的传统成形，一般先通过模具制作坯体，然后依靠无压烧结、热压烧结、反应烧结及热等静压烧结四种烧结工艺获得最终制件的性能，不但成本高、周期长、性能低，而且还不能成形结构相对复杂的零件；近年来虽然也有人提出使用增材制造的方法成形碳化硅、氮化硅等含硅类陶瓷零件，但因它们是强共价键的材料，在成形过程中的自扩散系数非常低，导致成形的制件存在致密度低、杂质元素含量高、使用性能差等问题，离最终的工程化应用还有很大的距离。

发明内容

本发明的目的是提供一种含硅类陶瓷零件的成形方法，解决了现有技术中存在致密度低、杂质元素含量高的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种含硅类陶瓷零件的成形方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、向含硅类陶瓷先驱体引入基团得到可光固化含硅类陶瓷先驱体；

步骤2、将可光固化含硅类陶瓷先驱体与亚微米级的含硅类陶瓷粉末、B元素、相溶剂、光引发剂、稀释剂混合搅拌，得到浆料；

步骤3、将浆料通过成形环节得到零件坯体；

步骤4、对零件坯体进行裂解、烧结后，得到复杂、致密的含硅类陶瓷零件。

本发明的特点还在于：

基团为巯基、乙烯基、丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基中的一种或几种的组合物。

将可光固化含硅类陶瓷先驱体与亚微米级的含硅类陶瓷粉末混合之前，对含硅类陶瓷粉末在120℃-160℃的条件下干燥2-4h。

可光固化含硅类陶瓷先驱体与含硅类陶瓷粉末的体积比为1:4-3:2，B元素的质量为含硅类陶瓷粉末质量的0.2％-0.5％，相溶剂的质量为含硅类陶瓷粉末质量的0.5％-1.5％，光引发剂的质量为可光固化含硅类陶瓷先驱体质量的0.5％-1％，稀释剂的量视浆料所需粘度酌情添加。

步骤3的具体过程为：将浆料装入光固化成形设备中，并导入待成形陶瓷零件三维模型信息，在计算机的控制下通过扫描曝光的方式逐层固化原材料，得到完整的零件坯体。

对零件坯体进行裂解之前，先对零件胚体进行清洗、打磨、抛光处理。

对零件坯体进行裂解的具体过程为：将零件胚体置于陶瓷垫板上，然后放入加热炉中，在气体保护下以1-5℃/min的升温速率升高到1000℃-1400℃，保温2-24h，得到陶瓷组分。

对零件坯体进行烧结的具体过程为：对陶瓷组分以5-8℃/min的升温速率升高到1600℃-1800℃，保温30-120min，随后以1-3℃/min的升温速率升高到1900℃-2200℃，保温30-120min，得到复杂、致密的含硅类陶瓷零件。

本发明的有益效果是：