[發明專利]一種用于復雜結構零件定向凝固成形的陶瓷鑄型制備方法

在審

• 申請號: 201711376350.8
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108101519A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 魯中良;高云鵬;黃旺旺;徐文梁;曹繼偉
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C04B35/10
• 分類號: C04B35/10;C04B35/626;C04B35/622;C04B41/87;B22C9/02;B28B1/00;B33Y10/00;B33Y80/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種用于復雜結構零件定向凝固成形的陶瓷鑄型制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，通過計算機設計陶瓷鑄型三維模型，確定成型取向并添加支撐，轉化為STL格式，并導入快速成型機中；

步驟二，制備陶瓷漿料，將陶瓷漿料倒入陶瓷漿料料筒中；制備石蠟支撐材料，將石蠟支撐材料倒入支撐材料料筒中；

步驟三，預熱陶瓷漿料噴頭，擠出陶瓷漿料打印陶瓷鑄型實體；預熱支撐材料噴頭，擠出石蠟支撐材料打印支撐部位；

步驟四，打印完成后進行固化，完成陶瓷鑄型素坯的制備；

步驟五，將陶瓷鑄型素坯置于高溫燒結爐內脫除石蠟支撐材料，并對陶瓷鑄型素坯進行脫脂；

步驟六，對脫脂后陶瓷鑄型素坯進行浸漬強化處理；

步驟七，將浸漬強化處理后的陶瓷鑄型素坯進行高溫燒結，得到陶瓷鑄型；

步驟八，采用定向凝固工藝進行鑄造；

步驟九，金屬冷卻后，敲碎陶瓷外殼；若有陶瓷內芯，則將鑄件放入脫芯液中進行脫芯，脫芯完成后，采用X射線無損檢測是否存有殘芯，最終得到復雜結構精密鑄件。

2.根據權利要求1所述的一種用于復雜結構零件定向凝固成形的陶瓷鑄型制備方法，其特征在于，步驟二中，陶瓷漿料的制備方法如下：

第一步，根據質量分數取70～85％的陶瓷粉末，再稱取0.5～10％的分散劑、0.5～20％的固化劑，0.5～2％的燒結助劑，余量為去離子水；

第二步，將分散劑、固化劑和去離子水混合均勻后，再加入陶瓷粉末及燒結助劑，球磨3～5h后真空除泡，制備成陶瓷漿料。

3.根據權利要求2所述的一種用于復雜結構零件定向凝固成形的陶瓷鑄型制備方法，其特征在于，陶瓷粉末采用氧化鋁。

4.根據權利要求2所述的一種用于復雜結構零件定向凝固成形的陶瓷鑄型制備方法，其特征在于，氧化鋁陶瓷粉末的粒徑為0.1μm～100μm，采用級配方式混合。

5.根據權利要求1所述的一種用于復雜結構零件定向凝固成形的陶瓷鑄型制備方法，其特征在于，步驟二中，石蠟支撐材料的制備方法如下：

第一步，根據質量分數稱取80～90％的石蠟、5～10％的EVA和5～10％的低分子量聚乙烯；

第二步，將石蠟、EVA和低分子量聚乙烯加入密煉機中進行熱熔混合密煉，混合均勻后機械攪拌除氣，制備成石蠟支撐材料。

6.根據權利要求1所述的一種用于復雜結構零件定向凝固成形的陶瓷鑄型制備方法，其特征在于，步驟三中，陶瓷漿料噴頭預熱至30～45℃，支撐材料噴頭預熱至45～75℃。

7.根據權利要求1所述的一種用于復雜結構零件定向凝固成形的陶瓷鑄型制備方法，其特征在于，步驟四中，固化環境為室溫，固化時間為2～4h。

8.根據權利要求1所述的一種用于復雜結構零件定向凝固成形的陶瓷鑄型制備方法，其特征在于，步驟五中，脫除石蠟支撐材料是在高溫燒結爐內，在300～400℃溫度范圍內保溫2～4h。

9.根據權利要求1所述的一種用于復雜結構零件定向凝固成形的陶瓷鑄型制備方法，其特征在于，步驟五中，脫脂是在高溫燒結爐內900～1100℃溫度范圍內保溫1.5～2h。

10.根據權利要求1所述的一種用于復雜結構零件定向凝固成形的陶瓷鑄型制備方法，其特征在于，步驟六中，浸漬強化處理方法如下：

將脫脂后的鑄型素坯放入40％濃度的硅溶膠溶液中，進行真空壓力浸漬，真空度為-0.08MPa，浸漬時間為30～40分鐘。