[发明专利]一种3D打印梯度陶瓷型芯及其制备方法

说明书

本发明公开了一种3D打印梯度陶瓷型芯，按照质量百分比由以下组分组成，打印陶瓷珠粒90％‑94％、粘结剂1％‑5％、润滑分散剂0.5％‑5％、两相偶联剂0.5％‑5％，合计100％。本发明还公开了一种3D打印梯度陶瓷型芯的制备方法，步骤包括：步骤1、制备打印陶瓷珠粒；步骤2、激光扫描制备陶瓷型芯胚体；步骤3、上述陶瓷型芯胚体中，打印陶瓷珠粒被激光粘结或烧结的部分作为主体结构，其余打印陶瓷珠粒作为支撑结构，打印结束后，再去除没有被粘结固化的陶瓷珠粒，即成。本发明的制备方法，可以获得内部轻质多孔的陶瓷型芯，减少了脱芯工作量，提高了脱芯效率。

技术领域

本发明属于陶瓷型芯技术领域，涉及一种3D打印梯度陶瓷型芯，本发明还涉及该种3D打印梯度陶瓷型芯的制备方法。

背景技术

陶瓷材料具有优良高温性能、高强度、高硬度、低密度、好的化学稳定性，使用其在航天航空、汽车、生物等行业得到广泛应用。而陶瓷难以成型的特点又限制了它的使用，尤其是复杂陶瓷制件的成型均借助于复杂模具来实现。复杂模具需要较高的加工成本和较长的开发周期，而且，模具加工完毕后，就无法对其进行修改，这种状况越来越不适应产品的改进及更新换代，采用快速成型技术制备陶瓷制件可以克服上述缺点。

陶瓷型芯作为形成铸件空腔的转接体，其作用是：形成铸件的内腔结构，与外型模或型壳共同保证铸件对空腔的尺寸精度要求，简化工艺难度，降低成本，提高制品合格率的一种特殊的工艺手段。

3D打印技术起源于美国，是一种快速成型技术，又被称为增材制造，目前在制造业领域正迅速发展。与传统制造技术相比，3D打印具有以下优点：1)无需机械加工或者任何模具，可直接利用三维模型成型任意形状的零件；2)可以成型传统制造技术无法生产出的复杂零件。3D打印的这些特点可以有效缩短产品的研发周期，提高生产效率，降低生产成本，增加产品多样性，使其在单件小批量生产中占据明显优势。将陶瓷3D打印应用于传统的熔模铸造工艺中，使用陶瓷珠粒直接打印型芯来取代传统的开模具压制型芯，可以减少产品的研发周期，降低生产成本，使其在现代工业生产中具备更强的竞争力。

发明内容

本发明的目的是提供一种3D打印梯度陶瓷型芯，解决了现有技术难以制备出不同位置具有不同致密度和不同孔隙大小及孔隙率的陶瓷型芯，增大了脱除型芯的工作量，影响脱芯效率的问题。

本发明的另一目的是提供该种3D打印梯度陶瓷型芯的制备方法，解决了现有技术在陶瓷型芯制备工艺上控制不精准的问题。

本发明采用的技术方案是，一种3D打印梯度陶瓷型芯，按照质量百分比由以下组分组成，打印陶瓷珠粒90％-94％、粘结剂1％-5％、润滑分散剂0.5％-5％、两相偶联剂0.5％-5％，合计100％。

本发明采用的另一技术方案是，一种3D打印梯度陶瓷型芯的制备方法，按照以下步骤实施：

步骤1、制备打印陶瓷珠粒，

分别称取陶瓷珠粒、粘结剂、润滑分散剂、两相偶联剂，混合在一起并搅拌均匀，获得粘附有加热固化型超大分子树脂的打印陶瓷珠粒；

步骤2、激光扫描制备陶瓷型芯胚体，

在工作台面上平铺一层粘附有加热固化型超大分子树脂的打印陶瓷珠粒，利用激光束扫描特定区域的打印陶瓷珠粒，使打印陶瓷珠粒中的粘结剂熔融固化，形成层状结构；烧结后，工作台下降预定高度，再铺一层不同粒度粘附有加热固化型超大分子树脂的打印陶瓷珠粒进行烧结，总共铺设三层，得到陶瓷型芯胚体，

步骤3、上述陶瓷型芯胚体中，打印陶瓷珠粒被激光粘结或烧结的部分作为主体结构，其余打印陶瓷珠粒作为支撑结构，打印结束后，再去除没有被粘结固化的陶瓷珠粒，即成。

本发明的有益效果是，包括以下几个方面：