[发明专利]一种基于3D打印技术的氧化钙基陶瓷铸型制造方法

权利要求书

1.一种基于3D打印技术的氧化钙基陶瓷铸型制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将40μm、20μm和5μm的氧化钙陶瓷粉末按照50：35：15的质量比进行颗粒级配和表面有机化处理；

步骤二，将有机化处理后的氧化钙陶瓷粉体、矿化剂粉体和增强短纤维均匀混合，得到3D打印用的氧化钙基陶瓷粉体；矿化剂为纳米ZrO₂、纳米MgO和纳米Y₂O₃中的一种或者三种的混合物，其加入量为氧化钙粉体质量的2％～5％，增强短纤维为ZrO₂纤维，其长度为0.5mm～2mm，其加入量为氧化钙粉体质量的2％～5％；

步骤三，建立氧化钙基陶瓷铸型的三维CAD模型并建立分层和扫描路径的数据；

步骤四，将氧化钙基陶瓷铸型的制作数据导入3D打印机，并利用步骤二制备的陶瓷粉末进行3D打印成形，得到氧化钙基陶瓷铸型素坯 ；3D打印工艺为基于粉床的树脂基粘接剂3D打印工艺，其粘接剂为光敏树脂基粘接剂，光敏树脂基粘接剂中含有80％的光敏树脂，10％的乙醇，5％的光引发剂，5％的着色剂；

步骤五，对氧化钙基陶瓷铸型素坯 进行真空脱脂处理；

步骤六，对脱脂的氧化钙基陶瓷铸型进行真空反应熔渗强化处理；

步骤七，对熔渗强化后的氧化钙基铸型坯体在大气中进行高温强化烧结，制得高强度的氧化钙基陶瓷铸型；

步骤八，对氧化钙基陶瓷铸型进行表面防水化处理；

步骤一中，表面有机化处理是选用Kh50硅烷偶联剂为原料，在氧化钙陶瓷粉末表面生成一层有机膜，具体方法如下：

第一步，将硅烷偶联剂与无水乙醇均匀混合，配制成有机化溶液，有机化溶液中硅烷偶联剂的质量分数为5％，无水乙醇的质量分数为95％；

第二步，按3:1的质量比将已完成颗粒级配的氧化钙粉末与有机化溶液充分均匀混合，制得混合浆料；

第三步，将混合浆料在室温下静置3～5h，再将置于真空干燥箱内，粉末完全干燥后得到表面有机化处理的氧化钙陶瓷粉末。

2.根据权利要求1所述的一种基于3D打印技术的氧化钙基陶瓷铸型制造方法，其特征在于，所述步骤一中，氧化钙陶瓷粉末的粒度为2μm～40μm。

3.根据权利要求1所述的一种基于3D打印技术的氧化钙基陶瓷铸型制造方法，其特征在于，所述步骤五中，真空脱脂是将氧化钙陶瓷铸型置于真空脱脂炉中，加热至1200℃，保温3h，进行脱脂预烧结。

4.根据权利要求1所述的一种基于3D打印技术的氧化钙基陶瓷铸型制造方法，其特征在于，所述步骤六中，真空反应熔渗是将脱脂后的氧化钙陶瓷铸型与金属钙颗粒或者金属镁颗粒置于真空熔渗装置中，加热至熔渗金属熔点温度，保温熔渗2h。

5.根据权利要求1所述的一种基于3D打印技术的氧化钙基陶瓷铸型制造方法，其特征在于，所述步骤七中，高温强化烧结是将熔渗后的氧化钙陶瓷铸型置于大气烧结炉中加热至1500℃～1600℃，保温3h，进行强化烧结。

6.根据权利要求1所述的一种基于3D打印技术的氧化钙基陶瓷铸型制造方法，其特征在于，所述步骤八中，对氧化钙基陶瓷铸型表面进行防水处理方法为：将步骤七中制备的氧化钙基陶瓷铸型置于200℃～300℃的二氧化碳气氛箱中，在铸型表面原位生成致密的碳酸钙层。