[發(fā)明專利]光固化3D打印氧化釔陶瓷型芯及其制備方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110347018.9 | 申請日： | 2021-03-31 |
| 公開（公告）號： | CN113105240A | 公開（公告）日： | 2021-07-13 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 馬勁松;于清曉;徐靜;李飛;來俊華 | 申請（專利權(quán)）人： | 上海聯(lián)泰科技股份有限公司 |
| 主分類號： | C04B35/505 | 分類號： | C04B35/505;C04B35/634;B28B1/00;B33Y10/00;B33Y50/00;B33Y70/10 |
| 代理公司： | 上海交達專利事務(wù)所 31201 | 代理人： | 王毓理;王錫麟 |
| 地址： | 201612 上海市松江區(qū)莘磚公*** | 國省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 光固化 打印 氧化釔 陶瓷 及其 制備 方法 | ||
一種光固化3D打印氧化釔陶瓷型芯的制備方法，通過將表面改性氧化釔粉和光固化樹脂球磨混合后制成氧化釔陶瓷型芯料漿，通過對陶瓷型芯三維模型切片處理和設(shè)置打印路徑，采用光固化3D打印機將氧化釔陶瓷型芯料漿進行3D打印獲得陶瓷型芯素坯，再經(jīng)固化燒結(jié)得到氧化釔陶瓷型芯；本發(fā)明通過溶液法在電熔氧化釔表面包覆了氧化鋯，有利于獲得流動性能較好且粘度可控的氧化釔料漿；通過光固化3D打印工藝獲得結(jié)構(gòu)復(fù)雜的氧化釔陶瓷型芯素坯；通過對氧化釔陶瓷型芯素坯的高溫?zé)Y(jié)，使得氧化釔粉表面包覆的氧化鋯與氧化釔發(fā)生晶格固溶，從而進一步提高氧化釔陶瓷型芯的高溫強度。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及的是一種陶瓷型芯領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種光固化3D打印氧化釔陶瓷型芯及其制備方法。
背景技術(shù)
比現(xiàn)有的鎳基高溫合金更耐溫的鈮硅合金是未來航空發(fā)動機渦輪葉片的主要候選材料之一，而鈮硅合金渦輪葉片仍具有空心結(jié)構(gòu)，并需要通過定向凝固技術(shù)成型，因此形成葉片空心結(jié)構(gòu)的陶瓷型芯仍必不可少。目前常用的氧化硅基和氧化鋁基陶瓷型芯的耐火度不足，且易與鈮硅合金熔體發(fā)生界面反應(yīng)，因此并不適用于鈮硅合金空心渦輪葉片的制造。氧化釔陶瓷材料具有耐火度高、不易與鈮硅合金發(fā)生高溫反應(yīng)的優(yōu)點，因此可以用于鈮硅合金空心渦輪葉片的定向凝固成型，然而現(xiàn)有氧化釔陶瓷型芯多采用熱壓注工藝制備，該成型方式的缺點在于開模成本極高，并且針對某些存在內(nèi)部結(jié)構(gòu)型芯的鑄件制造時，只能犧牲產(chǎn)品的力學(xué)性能，選擇分段制造的方式來制造，不能完全滿足未來航空發(fā)動機用鈮硅合金空心渦輪葉片的制造需求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種光固化3D打印氧化釔陶瓷型芯及其制備方法。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
本發(fā)明涉及一種光固化3D打印氧化釔陶瓷型芯的制備方法，通過將表面改性氧化釔粉和光固化樹脂球磨混合后制作成氧化釔陶瓷型芯料漿，制作陶瓷型芯三維模型，并對型芯三維模型進行切片處理和3D打印路徑編程，導(dǎo)入3D打印的格式文件后，采用光固化3D打印機對氧化釔陶瓷型芯料漿進行3D打印，獲得陶瓷型芯素坯，再將陶瓷型芯素坯進一步固化、燒結(jié)，得到3D打印的氧化釔陶瓷型芯產(chǎn)品。
所述的表面改性氧化釔粉，通過向硝酸鋯、氧氯化鋯或醋酸鋯的乙醇溶液中加入電熔氧化釔粉，經(jīng)充分混合后得到分散液，經(jīng)進一步加熱得到。
所述的表面改性氧化釔粉，優(yōu)選經(jīng)烘干處理，溫度為140-180℃，烘干時間為12-24h。
所述的電熔氧化釔粉占分散液的質(zhì)量分數(shù)為10-30％；
所述的球磨混合，優(yōu)選為將表面改性氧化釔粉和光固化樹脂加入到行星式球磨機中，進行球磨共混30-60min。
所述的切片處理是指：通過計算機建立的陶瓷型芯的3D模型按層分解，將3D模型分解成一系列厚度為25-100μm的二維模型。
所述的陶瓷型芯素坯，優(yōu)選進一步在無水乙醇中進行浸泡，以去除多余未固化樹脂，浸泡時間為5-10min，浸泡次數(shù)為2-4次。
所述的固化是指：通過紫外固化箱中繼續(xù)固化1-5h。
所述的燒結(jié)是指：將陶瓷型芯素坯置于陶瓷匣缽的輕質(zhì)氧化鎂粉中，在型芯燒結(jié)爐中進行燒結(jié)，隨爐冷卻至室溫后出爐，即得到燒結(jié)的氧化釔陶瓷型芯。
所述的燒結(jié)，具體為：升溫速度為30℃/h，在200℃、500℃、1000℃下各保溫2h，然后升溫至1500-1700℃下保溫2h。
所述的電熔氧化釔粉的粒度為325-600目。
所述的硝酸鋯、氧氯化鋯、醋酸鋯優(yōu)選為化學(xué)純試劑。
所述的光固化樹脂包括：水性聚氨酯丙烯酸酯、水性環(huán)氧丙烯酸酯或聚酯丙烯酸酯中的任意一種，其粘度小于270CPS(30℃)。
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