一种无机纤维复合硅基陶瓷型芯及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110590387A(43)申请公布日2019.12.20(21)申请号201911006926.0B22C1/00(2006.01)(22)申请日2019.10.22B22C9/10(2006.01)B33Y10/00(2015.01)(71)申请人嘉兴凤翼特种材料科技有限公司B33Y70/00(2015.01)地址314500浙江省嘉兴市桐乡市高桥街道（开发区）广华路170号5幢1楼西(72)发明人李飞(74)专利代理机构杭州斯可睿专利事务所有限公司33241代理人戚正云(51)Int.Cl.C04B35/80(2006.01)C04B35/14(2006.01)C04B35/622(2006.01)C04B38/06(2006.01)C04B41/85(2006.01)权利要求书1页说明书6页(54)发明名称一种无机纤维复合硅基陶瓷型芯及其制备方法(57)摘要本发明属于陶瓷制备技术领域，涉及一种基于3D打印技术的无机纤维复合硅基陶瓷型芯，其型芯料浆由石英玻璃粉、矿化剂、陶瓷纤维和光固化树脂组成。本发明的陶瓷型芯制备步骤是：将85~95wt%的石英玻璃粉、3~10wt%的硅酸锆粉、2~5wt%的氧化铝纤维搅拌干混后，加占比30~50wt%光固化树脂球磨共混，获得陶瓷型芯料浆；3D打印出陶瓷型芯素坯，再浸泡去除多余的未固化树脂；陶瓷型芯素坯放入紫外固化箱二次固化；陶瓷型芯素坯置于陶瓷匣钵的轻质氧化镁粉中，在型芯烧结炉中烧结；型芯吹粉清理并检测后修型；最后型芯强化，获得无机纤维复合硅基陶瓷型芯。本发明提供的硅基陶瓷型芯及制备方法，可制备结构复杂、具有优良抗高温蠕变和脱芯性能的硅基陶瓷型芯。CN110590387ACN110590387A权利要求书1/1页1.一种无机纤维复合硅基陶瓷型芯，其特征在于：由型芯料浆进行光固化3D打印，经烧结、硅酸乙酯水解液强化后得到硅基陶瓷型芯，其中型芯料浆由石英玻璃粉、矿化剂、陶瓷纤维和光固化树脂组成。2.根据权利要求1所述的一种无机纤维复合硅基陶瓷型芯，其特征在于：所述石英玻璃粉中的SiO2含量＞99wt%，粒度分布1-30μm。3.根据权利要求1所述的一种无机纤维复合硅基陶瓷型芯，其特征在于：所述矿化剂为硅酸锆微粉，其中Fe2O3的杂质含量＜0.1wt%，粒度分布1-30μm。4.根据权利要求1所述的一种无机纤维复合硅基陶瓷型芯，其特征在于：所述陶瓷纤维为氧化铝纤维，其α-氧化铝含量＞99wt%，直径为5-10μm，长度为50-300μm。5.根据权利要求1所述的一种无机纤维复合硅基陶瓷型芯，其特征在于：所述光固化树脂为含有光引发剂的水性聚氨酯丙烯酸酯或水性环氧丙烯酸酯或聚酯丙烯酸酯，温度为30℃时，粘度≤270CPS。6.根据权利要求1所述的一种无机纤维复合硅基陶瓷型芯，其特征在于：硅酸乙酯水解液由以下组分混合而成，组分包括：硅酸乙酯34.3%，无水乙醇25%，异丙醇1.5%，丙二醇甲醚13%，酸性硅溶胶25.8%，质量浓度为20%的盐酸0.4%，以上组分均为质量百分比。7.权利要求1-6任意一项所述的无机纤维复合硅基陶瓷型芯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：型芯料浆制备：将85-95wt%的石英玻璃粉、3-10wt%的硅酸锆粉、2-5wt%的氧化铝纤维加入到混料机中，强制搅拌干混2-5h，得到陶瓷芯料；将占陶瓷芯料30-50wt%的光固化树脂加入到行星式球磨机中，再按照比例加入陶瓷芯料，进行球磨共混，混合时间为30-60min，获得陶瓷型芯料浆；型芯素坯的3D打印：先通过计算机建立陶瓷型芯的3D模型，再按层分解，将3D模型分解成一系列厚度为100-300μm的二维模型，然后将建立好的3D模型数据输入紫外光固化3D打印机中，并设置打印程序，再将步骤1）中获得的型芯料浆注入到3D打印机中，通过紫外光逐层扫描固化方式，将二维薄片逐层固化堆积成型，得到型芯素坯，将型芯素坯在无水乙醇中进行浸泡，去除多余的未固化树脂，每次浸泡时间为5-10min，浸泡次数为2-4次；型芯素坯的二次固化：将步骤2）获得的型芯素坯放入到紫外固化箱中继续固化1-5h；型芯烧结：将步骤3）获得的型芯素坯置于陶瓷匣钵的轻质氧化镁粉中，在型芯烧结炉中进行烧结，烧结温度为：升温至200℃保温2h、再升温至500℃保温2h、再升温1000℃保温2h，然后升至1200℃下保温2h，升温速度均为30℃/h，随炉冷却至室温后出炉；型芯修型：将烧结好的陶瓷型芯进行表面吹粉清理后，用型芯量具进行检测后修型；型芯强化：将型芯放入装有硅酸乙酯水解液的容器中，然后将容器置于负压环境下，使硅酸乙酯水解液能够渗透到型芯的孔隙当中，浸泡时间保持2h，然后摆放在架子上晾干24