[發(fā)明專利]一種多孔陶瓷的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710896355.7
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN107500781B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 江國健;涂添哲
• 申請（專利權(quán)）人: 上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: C04B35/622
• 分類號: C04B35/622;C04B35/10;C04B35/48;C04B35/565;C04B35/584;C04B35/634;B33Y10/00;B33Y70/10
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

本發(fā)明提供了一種多孔陶瓷的制備方法，首先利用3D打印快速成型技術(shù)制備出注漿所用的模具，先通過三維繪圖軟件對多孔復(fù)雜結(jié)構(gòu)進行建模，而后使用分層切片軟件對模型進行切片，然后將切片后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱蛴C中并開始打印；第二步制備陶瓷漿料，將陶瓷粉末、凝膠劑、分散劑、溶劑球磨混合。最后再經(jīng)過消泡、模具注漿、固化、干燥、燒結(jié)得到多孔陶瓷。本發(fā)明采用3D打印快速成型技術(shù)與凝膠注模制備工藝，制備簡單，得到的多孔陶瓷形貌可控、收縮率小、致密度高、強度高、陶瓷相含量高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料學(xué)領(lǐng)域，涉及一種多孔陶瓷，具體來說是一種多孔陶瓷的制備方法。

背景技術(shù)

復(fù)雜結(jié)構(gòu)陶瓷在軍事、工業(yè)、日常生活中運用非常廣泛。復(fù)雜結(jié)構(gòu)陶瓷由于材料組成不同以及結(jié)構(gòu)不同分別有著不同的應(yīng)用，可用作火箭發(fā)動機的高溫配件、特種壓電陶瓷、化工催化劑載體、生物植入材料等。

但是，由于陶瓷材料硬度高、脆性大的特點導(dǎo)致復(fù)雜結(jié)構(gòu)的零件成形、加工非常困難，制備過程存在容易產(chǎn)生開裂、形狀結(jié)構(gòu)不可控、制備過程復(fù)雜等問題。復(fù)雜結(jié)構(gòu)陶瓷的制備一般需要開發(fā)相應(yīng)復(fù)雜模型的模具，陶瓷結(jié)構(gòu)的改進和調(diào)整變得十分困難，加工成本很高，制造周期也很長。

3D打印是一種快速成型制備技術(shù)，它利用計算機三維繪圖軟件將實體模型數(shù)據(jù)化,而后將材料逐層打印，然后疊加成型,實現(xiàn)虛擬模型實體化,具有操作簡單、模型還原度高、制造周期短、避免復(fù)雜模具的開發(fā)與制造、模具調(diào)整簡單。

在復(fù)雜結(jié)構(gòu)陶瓷成型中引入3D打印技術(shù)能夠很好地解決復(fù)雜結(jié)構(gòu)陶瓷存在的問題，然而3D打印快速成型制備技術(shù)也有自己的一些缺點。目前通過3D打印技術(shù)得到的陶瓷材料致密度不高、收縮率大，復(fù)雜結(jié)構(gòu)陶瓷制備中需要添加支撐，而且能夠打印的材料種類比較少，制備技術(shù)也只為為數(shù)不多的課題組和公司所掌握，這極大影響到了3D打印技術(shù)制備復(fù)雜結(jié)構(gòu)陶瓷的發(fā)展與推廣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種多孔陶瓷的制備方法，所述的這種多孔陶瓷的制備方法要解決現(xiàn)有技術(shù)中通過3D打印技術(shù)得到的陶瓷材料致密度不高、收縮率大的技術(shù)問題。

本發(fā)明提供了一種多孔陶瓷的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

1)利用三維建模軟件繪制多孔陶瓷的結(jié)構(gòu)模型，然后將模型文件轉(zhuǎn)換為stl格式文件，并利用切片軟件進行切片處理；

2)將上述處理得到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱蛴C中，并開始打印，制備出注漿所用的模具；

3)稱取陶瓷粉末、燒結(jié)助劑、凝膠劑、分散劑溶解于溶劑中，在所述的陶瓷粉末、燒結(jié)助劑、凝膠劑、分散劑中，所述的燒結(jié)助劑的質(zhì)量為所述陶瓷粉末質(zhì)量的4.52-4.76 wt%、所述的凝膠劑的質(zhì)量為所述陶瓷粉末質(zhì)量的0.6-6.02 wt%、所述的分散劑的質(zhì)量為所述陶瓷粉末質(zhì)量的0.5-1.43 wt%，球磨混合得到漿料的懸浮液；

4)對步驟3）得到的漿料進行消泡處理；

5)將步驟4）中得到的漿料向步驟2）中得到的模具進行注漿，固化1-3h后取出；

6)將步驟5）中得到的陶瓷坯體進行干燥、去除模板得到陶瓷坯體；

7)將步驟6）中得到的陶瓷坯體放入高溫爐，設(shè)置升溫機制并進行燒結(jié)，隨爐冷卻后得到陶瓷成品。

進一步的，所述的陶瓷粉末為氧化鋁、氧化鋯、碳化硅或者氮化硅中的任意一種。

進一步的，所述的燒結(jié)助劑為氧化釔。

進一步的，所述的模具材料選自石蠟、聚乙烯醇縮丁醛、聚乙烯醇中的一種。

進一步的，所述的凝膠劑選自五元體系、三元體系或者一元體系中的一種。