[发明专利]一种熔模铸造用光固化硅基陶瓷型芯素坯脱脂方法

权利要求书

1.一种熔模铸造用光固化硅基陶瓷型芯素坯脱脂方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步制备50vol％～60vol％高固相含量、高打印性能的硅基陶瓷型芯浆料；第二步建立复杂双层壁硅基陶瓷型芯三维模型，对模型进行切片处理导入STL格式文件于光固化3D打印机中，进行型芯逐层打印，获得光固化双层壁硅基陶瓷型芯素坯；第三步将放置陶瓷型芯素坯的坩埚放置于真空热压炉中，在1×10^-3～1×10^-4Pa的高真空条件下，以0.5～2℃/min的升温速率升至300～500℃之间，保温2～4小时，硅基陶瓷型芯素坯进行完全干燥、脱脂。

2.按照权利要求1所述的熔模铸造用光固化硅基陶瓷型芯素坯脱脂方法，其特征在于，熔模铸造用光固化硅基陶瓷型芯素坯的制备过程如下：

(1)取微米级和纳米级混合的球形硅基陶瓷粉末：粒度20～40nm、99.9wt％纯度的熔融石英二氧化硅以及粒度100～300μm、纯度99wt％的二氧化硅，二者基于一定比例进行混合，同时根据实际制备情况会加入一定量的气相人工合成二氧化硅，其中：纳米粉为硅基陶瓷粉末总质量的60％～70％，微米粉为硅基陶瓷粉末总质量的10％～25％，气相人工合成疏水二氧化硅为硅基陶瓷粉末总质量的5％～20％；

(2)取微米级和纳米级混合的硅基陶瓷粉末、单体、交联剂、分散剂、光引发剂及矿化剂；

(3)将硅基陶瓷粉末和矿化剂混合，将混合物进行球磨处理；

(4)将球磨后的混合物过筛后，干燥处理，得到干燥后混合均匀的混合粉末；

(5)将光引发剂和分散剂置于配制好的单体中混合，形成混合物；

(6)将步骤(5)混合的混合物与步骤(4)的混合粉末进行混合，利用不同功率的搅拌机进行搅拌为粘稠状混合物，搅拌过程中逐渐调整搅拌机转速直至获得光固化用硅基陶瓷型芯浆料；

(7)利用图像处理软件Autodesk inventor建立复杂双层壁硅基陶瓷型芯三维模型，运用软件Simplify3D对型芯三维模型进行切片处理并采用C++进行3D打印路径G代码编程为STL格式，然后将步骤(6)配制好的高固相含量、高打印性能、高反应效率、流动沉降性能更稳定优异的光固化用硅基陶瓷型芯浆料放入光固化设备的收料口中，运行程序导入STL格式文件利用光固化3D设备打印硅基陶瓷型芯素坯；

(8)将步骤(7)打印的硅基陶瓷型芯素坯进行清洗、干燥、烧结得到最终的复杂双层壁硅基陶瓷型芯。

3.按照权利要求2所述的熔模铸造用光固化硅基陶瓷型芯素坯脱脂方法，其特征在于，硅基陶瓷粉末体积占硅基陶瓷粉末和单体体积之和的50％～60％；

单体选择1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)与六氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯(HADE)，1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、六氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯(HADE)和分散剂的体积比为(6～6.5)：(2.5～3.0)：(0.5～1.5)；

交联剂选择乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯(PPTTA)，按质量比计，1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)：乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯(PPTTA)＝(5～10):1；

分散剂为光固化用硅基陶瓷型芯浆料总质量的1.0％～2.0％，分散剂为双季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸铵、油酸按质量比例为(10～20):(2～4):1:1混合；

光引发剂为光固化用硅基陶瓷型芯浆料总质量的3％～6％，光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、三芳基硫鎓盐的混合物；

矿化剂为硅基陶瓷粉末总质量5％～12％的氧化铝、氧化锆混合物，调控浆料的粘度和性能；氧化铝的粒度为20nm～40nm或者100～300μm，氧化锆的粒度为20～40nm。

4.按照权利要求2所述的熔模铸造用光固化硅基陶瓷型芯素坯脱脂方法，其特征在于，步骤(6)中，搅拌过程中逐渐调整搅拌机转速直至获得光固化用硅基陶瓷型芯浆料；其中，固相含量范围为50～60vol％，反应效率为单层固化时间保证在5s～15s，在打印过程中硅基陶瓷型芯浆料不会出现分层现象，同时在放料口处呈现良好的流动性，且剪切速率100s^-1状态下浆料黏度5.5Pa·s。

5.按照权利要求2所述的熔模铸造用光固化硅基陶瓷型芯素坯脱脂方法，其特征在于，步骤(8)中，将清洗干净后的硅基陶瓷素坯放在干燥剂聚乙二醇中8～10小时，进行充分化学干燥处理，取出硅基陶瓷型芯素坯在水中冲洗干净再放入烘干箱中，使其彻底干燥。