[发明专利]一种高固相含量3D打印陶瓷型芯浆料及制备方法

说明书

本发明涉及一种高固相含量3D打印陶瓷型芯浆料及制备方法，陶瓷型芯浆料为氧化铝基陶瓷型芯，组份包括偶联剂、混合物无机粉体以及丙烯酸光敏树脂。浆料的制备：将偶联剂加入到丙烯酸光敏树脂中并搅拌均匀，混合物无机粉体加入，置于超声震荡仪中超声，在球磨机上球磨，置于真空干燥箱中，于常温下真空处理得到高固相含量3D打印陶瓷型芯浆料。本发明通过引入偶联剂、级配无机粉体，提高了陶瓷浆料的固相含量，且制备方法简单、高效，加快了陶瓷型芯的生产周期，降低了陶瓷型芯的制作成本。可应用于氧化铝基陶瓷型芯的生产领域。

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，涉及一种高固相含量3D打印陶瓷型芯浆料及制备方法。

背景技术

氧化铝基陶瓷型芯因其耐高温性能优良、热膨胀率低、无晶型转变、冶金化学稳定性良好、抗蠕变性能优异、结构稳定、耐高温性好等原因，成为新型发动机用空心涡轮叶片内腔成型的重要结构部件。

传统制备氧化铝基陶瓷型芯使用熔模铸造技术，存在工艺流程繁琐、生产周期长、制作成本高等问题(中国专利，专利号CN109574636A)。因光固化3D打印技术具有流程短、精度高、成本低等特点，适用于具有复杂结构的陶瓷型芯的成型。

清华大学(中国专利，专利号CN109251022A)提出了使用选区激光烧结3D打印技术制备多孔陶瓷型芯，缩短了陶瓷型芯的生产周期且降低了生产成本。山东工业陶瓷研究设计院有限公司(中国专利，专利号CN108083777A)提出了一种光固化3D打印陶瓷浆料及制备陶瓷型芯的方法，克服了陶瓷浆料流动性差的问题。西安交通大学(中国专利，专利号CN101306950)提出了一种光固化工艺制作空心叶片陶瓷铸型的制造方法，缩短了陶瓷型芯制备周期。然而光固化3D打印氧化铝基陶瓷型芯浆料仍存在固相含量较低等问题，且打印具有复杂结构的零件仍难度较大。

如何利于光固化3D打印技术快速、简洁、低廉的制备氧化铝基陶瓷型芯，仍存在许多技术难题。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种高固相含量3D打印陶瓷型芯浆料及制备方法，涉及一种高固相含量的光固化3D打印陶瓷浆料以及制备方法，可实现光固化3D打印氧化铝陶瓷型芯素坯的成型。加速了陶瓷型芯的生产流程。适用于氧化铝基陶瓷型芯的成型工艺。

技术方案

一种高固相含量3D打印陶瓷型芯浆料，其特征在于组份的质量百分含量为1％～30％的偶联剂、50％～90％的混合物无机粉体以及余量为9％～20％的丙烯酸光敏树脂；所述混合物无机粉体包括氧化铝、氧化硅、氧化锆、氧化钛、氧化钙、氧化镁、氧化钇中的两种或者多种；其中氧化铝粉体质量百分含量不低于50％，不高于90％。

所述偶联剂为：3-氨丙基三乙氧基硅烷，N-(β-氨乙基-γ-氨丙基)甲基二甲氧基硅烷，3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。

一种高固相含量3D打印陶瓷型芯浆料的制备方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将偶联剂加入到丙烯酸光敏树脂中得到溶液；所述偶联剂所占质量百分含量为1％～30％；

步骤2：将氧化铝、氧化硅、氧化锆、氧化钛、氧化钙、氧化镁、氧化钇中的两种或者多种组成的混合物无机粉体加入到溶液中；所述混合物无机粉体所占质量百分含量为50％～90％，其中氧化铝粉体质量百分含量不低于50％，不高于90％；

步骤3：再置于超声震荡仪中超声0.2～12小时；再在球磨机上球磨0.2～12小时；

步骤4：然后置于真空干燥箱中，于常温下真空处理0.2～12小时，即得到高固相含量3D打印陶瓷型芯浆料。