[发明专利]一种碳化硅陶瓷光固化成型方法

说明书

本发明涉及一种碳化硅陶瓷光固化成型方法，属于碳化硅陶瓷成型领域。本发明的成型方法，首先将SiC陶瓷粉体、光敏树脂、光引发剂混合球磨，得到分散均匀的SiC浆料；然后利用光固化成型设备打印成SiC陶瓷生坯；再经过热解后使得SiC陶瓷生坯转变成C/SiC坯体；再通过高温渗硅，使Si与C/SiC坯体中的C进行原位反应生成SiC。本发明的成型方法实现了碳化硅陶瓷的光固化成型制备。

技术领域

本发明涉及一种碳化硅陶瓷光固化成型方法，属于碳化硅陶瓷成型领域。

背景技术

碳化硅由于具有化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好、强度高、硬度大等优点，因此应用十分广泛。碳化硅主要有四大应用领域，即:功能陶瓷、高级耐火材料、磨料及冶金原料。然而，由于碳化硅陶瓷质地脆、硬度大等性能，因此难以加工成型。传统碳化硅陶瓷成型方法主要有压制成型和胶态成型两种。传统方法制备碳化硅存在以下缺点：精度低、难于制备形状复杂的制件、切需要模具和相应加工刀具，导致制备成本高。传统成型碳化硅陶瓷方法的不足导致其使用受到限制。因此需要开发一种新型碳化硅成型方法，以弥补传统成型方法的不足。

发明内容

本发明的目的是为了实现碳化硅陶瓷快速制备高精度、复杂形状制件的要求，且一次成型无需后续加工，本发明提出了一种碳化硅陶瓷光固化成型方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的一种碳化硅陶瓷光固化成型方法，具体成型步骤如下：

1)将SiC陶瓷粉体(25vol～40vol％)、光敏树脂(55vol～70vol％)、光引发剂(2wt％～5wt％)混合加入球磨罐中，在行星式球磨机上转速300～400r/min下球磨2～10h，然后加入分散剂(1wt％～5wt％)再球磨1～2h，得到分散均匀的SiC浆料；

2)将步骤1)得到的SiC浆料利用光固化成型设备打印成SiC陶瓷生坯；

3)将步骤2)得到的SiC陶瓷生坯以3～5℃/min的升温速率，从室温加热至200℃，再以5℃/min的升温速率，从200℃加热至500℃，然后以10℃/min的升温速率，从500℃加热至1200～1300℃，随炉冷却至室温，取出后得到C/SiC坯体；

4)将步骤3)得到的C/SiC坯体放入石墨坩埚，并用Si粉包埋，然后置于真空烧结炉中进行反应烧结，升温速率：10℃/min，烧结温度：1500～1600℃，保温时间：1～2h；随炉冷却至室温，取出得到的SiC陶瓷制件；

所述光敏树脂为1，6-己二醇双丙烯酸酯(HDDA)；

所述光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(TPO)；

所述分散剂为solsperse 17000。

有益效果

本发明实现了碳化硅陶瓷的光固化成型制备，为有色陶瓷的光固化制备提供一定借鉴。经过浸渍裂解处理，最终得到的碳化硅制件相对致密度可以达到80％以上，弯曲强度可以达到100MPa以上。

本发明中碳化硅的制备工艺与传统成型工艺不同，其优势在于成型速度快、寸精度高、可制备极其复杂形状制件。为碳化硅陶瓷快速原型和小批量生产提供一种新的思路，可省去模具开发步骤。

本工艺可以制备出高精度、形状复杂、无需后续加工的碳化硅陶瓷制件。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图；

图2是实例1得到的SiC生坯SEM图；

图3是实例1得到的最终制件的SEM图。

具体实施方式