[发明专利]提高氧化钇陶瓷型芯料浆抗水化性能的方法

说明书

一种提高氧化钇陶瓷型芯料浆抗水化性能的方法，通过将氧化钇粉体在高速搅拌的条件下加入硝酸锆前驱体溶液中，然后滴加氨水溶液，得到表面包覆氢氧化锆的氧化钇料浆；经过滤加热后得到表面包覆二氧化锆的氧化钇粉体颗粒，再与光固化树脂混合后加入柠檬酸水溶液后得到用于光固化3D打印的抗水化氧化钇陶瓷型芯料浆。本发明显著提高氧化钇粉体的抗水化性能，使光固化3D打印氧化钇陶瓷型芯料浆的粘度在较长时间内维持不变，保持较好的流动性，利于陶瓷型芯的光固化3D打印成型。

技术领域

本发明涉及的是一种陶瓷型芯领域的技术，具体是一种用于提高光固化3D打印氧化钇陶瓷型芯料浆抗水化性能的方法。

背景技术

具有复杂内腔结构的空心铸件，例如航空发动机、燃气轮机等应用的空心气冷涡轮叶片，通常采用陶瓷型芯来成形其内腔形状，但现有工艺制备的氧化钇陶瓷型芯离不开模具，因此其结构复杂程度也受限于模具。此外，由于氧化钇粉体在水中易发生水化：Y₂O₃+物理吸附水→Y₂O₃·H₂O→Y(OH)₃→Y³⁺+3OH^-，即水分子先强烈吸附在氧化钇粉体颗粒表面，然后通过与氧化钇反应，生成氢氧化钇层。因此，如果以水性的光固化树脂溶液配制氧化钇型芯3D打印用料浆，料浆的粘度会很快因为氧化钇的水化而升高，导致型芯素坯无法及时3D打印成型。

发明内容

本发明针对现有技术中氧化钇粉体的水化导致的氧化钇陶瓷型芯料浆流动性差的问题，提出一种提高氧化钇陶瓷型芯料浆抗水化性能的方法，通过在氧化钇粉体颗粒表面包覆氧化锆，并在料浆中添加表面修饰剂的方式，可显著提高氧化钇粉体的抗水化性能，使光固化3D打印氧化钇陶瓷型芯料浆的粘度在较长时间内维持不变，保持较好的流动性，利于陶瓷型芯的光固化3D打印成型。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种提高氧化钇陶瓷型芯料浆抗水化性能的方法，通过将氧化钇粉体在高速搅拌的条件下加入硝酸锆、醋酸锆或氧氯化锆前驱体溶液中，使锆粒子变成氢氧化锆并包覆在电熔氧化钇粉体颗粒表面；然后滴加氨水溶液，得到表面包覆氢氧化锆的氧化钇料浆；经过滤加热后得到表面包覆二氧化锆的氧化钇粉体颗粒，再与光固化树脂混合后加入柠檬酸水溶液后得到用于光固化3D打印的抗水化氧化钇陶瓷型芯料浆。

所述的硝酸锆、醋酸锆或氧氯化锆前驱体溶液的质量分数为5-20％。

所述的氧化钇粉体，其用量为硝酸锆、醋酸锆或氧氯化锆前驱体溶液质量的10-30％。

所述的氨水溶液，其用量为硝酸锆、醋酸锆或氧氯化锆前驱体溶液质量的1-3％。

所述的加热，具体为：将表面包覆氢氧化锆的氧化钇料浆过滤并干燥后，置于600-1000℃环境下于空气中焙烧2-4h，氢氧化锆分解为二氧化锆，包覆在氧化钇粉体颗粒表面。

所述的柠檬酸水溶液，优选在搅拌的条件下滴加。

所述的柠檬酸水溶液的优选质量浓度为10％。

所述的氧化钇为电熔氧化钇，粒度为325目-600目。

所述的硝酸锆、醋酸锆和氧氯化锆均为化学纯。

所述的氨水溶液的优选质量浓度为10％。

所述的光固化树脂采用但不限于：水性聚氨酯丙烯酸酯、水性环氧丙烯酸酯或聚酯丙烯酸酯中的任意一种。

所述的光固化树脂中优选包含光引发剂，该光引发剂进一步优选为自由基光引发剂。

本发明涉及上述方法制备得到的抗水化氧化钇陶瓷型芯料浆，其组分及质量百分比含量为：表面包覆二氧化锆的氧化钇粉体为60-90％、光固化树脂为9.5-38.5％、柠檬酸水溶液为0.5-1.5％。