[发明专利]一种挤出成型3D打印碳化硅陶瓷及其制备方法

权利要求书

1.一种挤出成型3D打印碳化硅陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）造粒：将碳化硅粉体制备成为粒径20-100μm的碳化硅颗粒；

（2）混炼：向上述碳化硅颗粒中加入第一粘合剂并混合均匀以得到塑性良好的泥料；所述第一粘合剂在室温固化且在温度60℃以上熔融而使碳化硅颗粒相互粘结；

（3）打印成型：将泥料放入打印设备，调节设备参数，在计算机软件控制下进行打印，新加工层与前一层粘结为一体，重复打印过程直至素坯成型；

（4）脱脂：将打印好的素坯脱脂得到预制体；

（5）致密化：将预制体常压烧结或者真空渗硅处理得到碳化硅陶瓷。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一粘合剂为蜡基粘合剂、甲基纤维素、聚乙二醇中的一种或多种的混合物；第一粘合剂占碳化硅颗粒的5-40wt%；优选地，所述蜡基粘合剂为石蜡和/或聚乙烯蜡。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第一粘合剂还包括聚丙烯、硬脂酸、高密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的一种或多种的混合物。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，打印设备的喷头温度控制在100-300℃，载物台温度控制在20-150℃，腔体气氛温度控制在20-100℃，打印速度为10-100mm/s，打印间距为0.05-0.1mm，单层厚度为0.05-0.3mm。

5.根据权利要求4所述的制备方法，所述腔体气氛为空气。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述常压烧结温度为1900-2200℃，气氛为氩气，烧结时间为1-2h；所述真空渗硅处理温度为1450-1850℃，真空渗硅处理时间为0.5-4h。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的制备方法，其特征在于，将碳化硅粉体、烧结助剂和溶剂经球磨混合后得到混合浆料；将所得混合浆料烘干或喷雾造粒，得到粒径20~100μm的碳化硅颗粒；优选地，所述烧结助剂为B-C体系的烧结助剂，所述烧结助剂的质量不低于碳化硅粉体和烧结助剂总质量的5wt%，其中B含量不高于SiC粉体和烧结助剂总质量的1wt%，C含量不低于SiC粉体和烧结助剂总质量的2wt%；更优选地，所述烧结助剂为Al₂O₃和稀土氧化物混合物，所述稀土氧化物为Y₂O₃、CeO₂、Er₂O₃中的至少一种。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述混合浆料中还包含用于粘结碳化硅粉体以造粒的第二粘合剂；优选地，所述第二粘合剂为酚醛树脂、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种；所述第二粘结剂的质量不低于碳化硅粉体和烧结助剂总质量的5wt%。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述脱脂温度为600-1200℃，脱脂时间为2-24h。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的制备方法获得的挤出成型3D打印碳化硅陶瓷，其特征在于，所述碳化硅陶瓷的密度为2.60-3.20g·cm^-3，抗弯强度为250-500MPa。