[发明专利]计算机辅助无模成型陶瓷部件坯体的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种计算机辅助无模成型陶瓷部件坯体的工艺，属于陶瓷材料技术领域。

背景技术

计算机辅助无模成型(Solid Freeform Fabrication，SFF)是近年来发展起来的一项陶瓷成型技术。它突破了传统成型思想的限制，是一项基于“生长型”的成型方法。它的成型过程是先由CAD软件设计出所需零件的计算机三维实体模型，即电子模型；然后按工艺要求将其以一定厚度分解成一系列“二维”截面，即把原来的三维电子模型变成二维平面信息；再将分层后的数据进行一定的处理，加入加工参数，生成数控代码，在计算机控制下，外围加工设备以平面方式有顺序地连续加工出每个薄层并叠加形成三维部件。显然在整个加工过程中，这种技术采用材料添加的方式自动完成由CAD模型到物理模型的转换，无需任何专业工具或制造专门的模具即可完成制作过程，快速地制造出产品零件或原型，以进行实验、评估、生产直至投入市场，因而可以提高生产的自动化程度，缩短产品的研发周期，提高生产率，降低生产成本。

目前已有几种计算机辅助无模成型技术应用于陶瓷部件的制备，但适于高性能陶瓷部件的成型技术并没有得到良好的发展。例如现有技术中熔融沉积(Fused deposition ofceramic，FDC)、分层实体制造(Laminated object manufacturing，LOM)、立体光刻(Stereolithographic，SLA)等技术成型的坯体中含有较多的有机物，因此导致烧结困难，周期长；而激光选区烧结(Selective laser sintering，SLS)和三维打印(There dimensionalprinting，3DP)等技术利用粉料一层一层堆积而成。由于受粉料堆积密度的限制，成型的坯体密度较低，需要特殊的烧结手段才能得到高密度的陶瓷部件，因此导致烧结工艺复杂，增加了成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种坯体有机物含量低、密度高，烧结工艺简单的计算机辅助无模成型陶瓷部件坯体的工艺方法。

本发明提出的一种计算机辅助无模成型陶瓷部件坯体的方法，其特征在于该方法依次包括以下步骤：

(1)海藻酸钠与水混合溶解制成浓度为1～3wt％的溶液；

(2)将上述溶液与陶瓷粉料，分散剂混合，制备出固相含量大于50vol％，且具有一定流动性的浆料；分散剂用量占陶瓷粉料重量的0.5～2.0％；

(3)将配置好的浆料球磨混合24～80小时，然后在室温下除泡；

(4)除泡后的浆料以一定的厚度置于成型工作平台上，在计算机指令下按照部件的CAD模型有选择的在浆料上滴入凝胶剂，引发浆料局部凝胶；；

(5)述已经凝胶的浆料层上铺上一层新的浆料；

(6)重复上述步骤(4)和(5)，直到整个陶瓷部件坯体建造完成；

(7)将上述坯体从成型工作平台上取出，并放在去离子水中清洗掉附着在坯体上的残余浆料，然后将坯体放在室温下干燥24～80小时；

(8)将成型的陶瓷坯体，在1000C-2000℃下烧结0.5～5h得到成品。

上述工艺方法中，所用的分散剂为聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸铵、柠檬酸铵、四甲基氢氧化铵中的任何一种。

上述工艺方法中，所用的凝胶剂为氯化钙、氯化铜、氯化钡中的任何一种。

上述工艺方法中，步骤(3)球磨混合浆料可在室温下抽真空或振动除泡。

使用证明：它可达到预期目的。

具体实施方式

实施例1：

250毫升水中加入3克海藻酸钠搅拌溶解制成溶液，然后加入1000克氧化铝粉和5克聚丙烯酸分散剂，混合球磨24小时制得陶瓷浆料；去离子水100克，氯化钙5克，配制成凝胶剂；将上述的凝胶剂注入工作平台上方的喷头中，按照计算机的指令，选择性的将凝胶剂喷到上述的陶瓷浆料中，局部引发浆料的凝胶，通过层层叠加的方式得到外径50mm，内径30mm，高20mm的圆环，室温下干燥60小时后，在1550℃烧结2h得到陶瓷部件。

实施例2：

300毫升水中加入3克海藻酸钠搅拌溶解制成溶液，然后加入1000克碳化硅粉和10克四甲基氢氧化铵分散剂，混合球磨48小时制得陶瓷浆料；去离子水100克，氯化钡15克，配制成凝胶剂；将上述的凝胶剂注入工作平台上方的喷头中，按照计算机的指令，选择性的将凝胶剂喷到上述的陶瓷浆料中，局部引发浆料的凝胶，通过层层叠加的方式得到30mm×20mm×10mm的陶瓷块体，室温下干燥48小时后在1850℃烧结1h得到陶瓷块体。

实施例3：