[发明专利]无有机沉积相3D打印氮氧化硅墨水的制备方法及其应用

说明书

无有机沉积相3D打印氮氧化硅墨水的制备方法及其应用，涉及一种3D打印氮氧化硅墨水的制备方法及其应用。为了现有3D打印墨水中含有大量有机沉积相导致的排胶后在陶瓷坯体内部会留下气孔、变形或开裂等缺陷的问题。制备：将氮化硅、二氧化硅和烧结助剂混合，球磨、干燥和筛选得到混合粉体，然后加入四乙二醇二甲醚和正己醇，机械搅拌，即完成。上述无有机沉积相3D打印氮氧化硅墨水在3D打印制备陶瓷构件中的应用。本发明无有机沉积相3D打印氮氧化硅墨水中的四二乙醇二甲醚和正己醇仅需通过养护和干燥便能去除，不需要排胶处理，避免了陶瓷坯体排胶后坯体内部缺陷的产生。本发明适用于制备3D打印氮氧化硅墨水和应用。

技术领域

本发明涉及一种3D打印氮氧化硅墨水的制备方法及其应用。

背景技术

Si₂N₂O陶瓷具有优异的力学性能、抗热震性、抗氧化性和抗辐射性，在航空航天、核能领域等高温高压极端环境中具有很好的应用前景。然而高强度、高硬度的特性严重制约了Si₂N₂O陶瓷构件的加工效率，增加了加工成本，难以获得尺寸多样、结构复杂的构件。无模直写式3D打印技术是利用计算机进行三维建模，分层处理，通过材料层层堆积实现构件成型的方法；该方法能够高效、低成本、较高精确度的获得个性化定制零件。

但是，目前采用3D打印制备陶瓷构件过程中，采用的3D打印墨水中含有大量的粘接剂，流变调节剂等有机沉积相，有机沉积相用以调控陶瓷坯体的流变性能，陶瓷烧制前需要通过排胶工艺去除坯体内部的有机沉积相，排胶后在陶瓷坯体内部会留下气孔、变形或开裂等缺陷。

发明内容

本发明为了解决现有3D打印墨水中含有大量有机沉积相导致的排胶后在陶瓷坯体内部会留下气孔、变形或开裂等缺陷的问题，提出一种无有机沉积相3D打印氮氧化硅墨水的制备方法及其应用。

本发明无有机沉积相3D打印氮氧化硅墨水的制备方法按照以下步骤进行：

一、将氮化硅、二氧化硅和烧结助剂混合后得到混合原料，然后对混合原料进行球磨，球磨后干燥，最后筛选后得到混合粉体；

二、向步骤一的混合粉体中加入四乙二醇二甲醚和正己醇并混合，得到固液混合物；

步骤二所述固液混合物中混合粉体的体积分数为21.50～21.80vol％，四乙二醇二甲醚的体积分数为69.15～69.35vol％，正己醇为余量；

三、对步骤二得到的固液混合物进行机械搅拌0.5～1h，得到混合均匀的墨水，即完成。

上述无有机沉积相3D打印氮氧化硅墨水在3D打印制备陶瓷构件中的应用。

所述无有机沉积相3D打印氮氧化硅墨水在3D打印制备陶瓷构件中的应用按照以下步骤进行：

将无有机沉积相3D打印氮氧化硅墨水填装在3D打印机内，进行打印得到3D陶瓷湿坯，将3D陶瓷湿坯干燥，最后进行烧结，得到氮氧化硅陶瓷构件，即完成。

本发明原理和有益效果：

1、本发明无有机沉积相3D打印氮氧化硅墨水制备过程中，仅需高沸点的四二乙醇二甲醚作为有机溶剂与陶瓷原料的浸润混合，即可得到高强度凝胶墨水，配制工艺简单、制备周期短；制备过程中还采用了正己醇调节凝胶墨水絮凝度以改善墨水粘度，确保其顺利挤出和打印；本发明无有机沉积相3D打印氮氧化硅墨水能够用于直写式3D打印，打印后经养护干燥和高温烧结即可得多孔Si₂N₂O陶瓷构件；