一种基于浆料直写成型的陶瓷型芯制备方法.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CN110228996A(43)申请公布日2019.09.13(21)申请号201910563538.6(22)申请日2019.06.26(71)申请人陕西博鼎快速精铸科技有限责任公司地址714000陕西省渭南市高新技术产业开发五朝阳大街西段70号(72)发明人周伟召苗恺朱伟军(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人范巍(51)Int.Cl.C04B35/10(2006.01)C04B35/64(2006.01)B33Y70/00(2015.01)B33Y10/00(2015.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称一种基于浆料直写成型的陶瓷型芯制备方法(57)摘要本发明公开了一种基于浆料直写成型的陶瓷型芯制备方法，首先制备高固相含量陶瓷浆料和有机浆料；然后将制备好的陶瓷胶态浆料及有机浆料注入双喷头直写成型设备的两个料筒中，按照模型数据逐层进行陶瓷型芯及支撑的打印，并在每层打印完毕后，利用直写设备配备的喷头喷射冷空气，实现已打印结构的快速冷冻，最终完成陶瓷型芯素坯及支撑的加工；将陶瓷素坯进行冷冻干燥，去除坯体中的水分；将干燥过的坯体放入焙烧炉中进行脱脂和烧结处理，最终获得陶瓷型芯部件。采用本发明的制备方法获得的陶瓷型芯，具有合适的力学性能，高的尺寸精度，可满足高温合金空心叶片的制备需求。CN110228996ACN110228996A权利要求书1/1页1.一种基于浆料直写成型的陶瓷型芯制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)制备高固相含量铝基陶瓷浆料；2)制备有机浆料；3)采用双喷头陶瓷浆料直写设备，将步骤1)制得的铝基陶瓷浆料加入喷头1中用于打印陶瓷型芯实体层，将步骤2)制备的有机浆料加入喷头2中用于打印支撑层；同时将待制备的陶瓷型芯模型数据导入双喷头陶瓷浆料直写设备，使两个喷头同时或先后完成陶瓷型芯实体层和支撑层的当前层打印；4)在当前层打印完毕后，向当前层喷射冷空气，实现已打印的当前层快速冷冻；5)重复步骤3)和4)，直至完成待制备的陶瓷型芯素坯打印；6)将陶瓷素坯进行冷冻干燥去除水分，将干燥后的陶瓷坯体进行脱脂和烧结处理去除支撑，然后再次烧结，冷却后，制得陶瓷型芯。2.根据权利要求1所述的基于浆料直写成型的陶瓷型芯制备方法，其特征在于，步骤1)中，高固相含量的铝基陶瓷浆料是按照分级级配法，将不同粒径的氧化铝粉体的混合粉体按照级配方法分散于去离子水中，制成体积分数为55％～70％的铝基陶瓷浆料。3.根据权利要求1或2所述的基于浆料直写成型的陶瓷型芯制备方法，其特征在于，氧化铝粉体的粒径为0.1～100μm。4.根据权利要求1所述的基于浆料直写成型的陶瓷型芯制备方法，其特征在于，步骤2)中，有机浆料的固含量为30％～70％。5.根据权利要求1所述的基于浆料直写成型的陶瓷型芯制备方法，其特征在于，步骤3)中，控制喷头1至成型位置，每次挤出定量的陶瓷浆料且使喷出的浆料微滴的直径≤0.25mm，并使相邻浆料液滴重叠连成一条线，完成本层陶瓷型芯素坯成型；控制喷头2完成本层支撑成型，即完成本层陶瓷型芯结构的成型打印操作。6.根据权利要求1所述的基于浆料直写成型的陶瓷型芯制备方法，其特征在于，喷射温度为-80℃～-10℃以下的冷空气，且喷射流量和温度可调。7.根据权利要求1所述的基于浆料直写成型的陶瓷型芯制备方法，其特征在于，步骤6)中，冷冻干燥是指将陶瓷素坯放入冷冻干燥设备中，快速冷却至-45℃以下，预冻3～4h，使其中水分迅速结成冰晶，然后抽真空并给陶瓷坯体供给热能，自-45℃起，以5℃/h的速率缓慢升温至-2℃～-5℃，使陶瓷坯体中的冰直接升华。8.根据权利要求1所述的基于浆料直写成型的陶瓷型芯制备方法，其特征在于，步骤6)中，将干燥后的陶瓷坯体放入焙烧炉中，由室温升温至400-600℃保温处理1-3小时进行脱脂和烧结处理，然后再次缓慢升温至1300-1600℃保温1-3小时进行烧结处理，并随炉冷却，得到陶瓷型芯。2CN110228996A说明书1/5页一种基于浆料直写成型的陶瓷型芯制备方法技术领域[0001]本发明属于熔模铸造技术领域，涉及一种基于浆料直写成型的陶瓷型芯制备方法。背景技术[0002]空心涡轮叶片是航空发动机和燃气轮机的核心热端部件，其结构复杂，工艺实现难度大，加工水平要求高，对整机性能具有决定性影响，其制造技术是制约航空发动机和燃气轮机研发的关键技术瓶颈之一。为满足涡轮叶片的不断提高的冷却需求，在涡轮叶片内部设计有复杂的冷却通道，叶片表面很多各种形状的冷却孔，冷却结构日趋复杂，这些都需要借助于陶瓷型芯才能实现，因此陶瓷型芯成为航空发动机空心叶片铸造必须的耗材之一。目前陶瓷型芯传统成型工艺是热压铸和注塑