[发明专利]一种多孔陶瓷的制备方法

说明书

本发明提供了一种多孔陶瓷的制备方法，首先利用3D打印快速成型技术制备出注浆所用的模具，先通过三维绘图软件对多孔复杂结构进行建模，而后使用分层切片软件对模型进行切片，然后将切片后的数据传输到打印机中并开始打印；第二步制备陶瓷浆料，将陶瓷粉末、凝胶剂、分散剂、溶剂球磨混合。最后再经过消泡、模具注浆、固化、干燥、烧结得到多孔陶瓷。本发明采用3D打印快速成型技术与凝胶注模制备工艺，制备简单，得到的多孔陶瓷形貌可控、收缩率小、致密度高、强度高、陶瓷相含量高。

技术领域

本发明属于材料学领域，涉及一种多孔陶瓷，具体来说是一种多孔陶瓷的制备方法。

背景技术

复杂结构陶瓷在军事、工业、日常生活中运用非常广泛。复杂结构陶瓷由于材料组成不同以及结构不同分别有着不同的应用，可用作火箭发动机的高温配件、特种压电陶瓷、化工催化剂载体、生物植入材料等。

但是，由于陶瓷材料硬度高、脆性大的特点导致复杂结构的零件成形、加工非常困难，制备过程存在容易产生开裂、形状结构不可控、制备过程复杂等问题。复杂结构陶瓷的制备一般需要开发相应复杂模型的模具，陶瓷结构的改进和调整变得十分困难，加工成本很高，制造周期也很长。

3D打印是一种快速成型制备技术，它利用计算机三维绘图软件将实体模型数据化,而后将材料逐层打印，然后叠加成型,实现虚拟模型实体化,具有操作简单、模型还原度高、制造周期短、避免复杂模具的开发与制造、模具调整简单。

在复杂结构陶瓷成型中引入3D打印技术能够很好地解决复杂结构陶瓷存在的问题，然而3D打印快速成型制备技术也有自己的一些缺点。目前通过3D打印技术得到的陶瓷材料致密度不高、收缩率大，复杂结构陶瓷制备中需要添加支撑，而且能够打印的材料种类比较少，制备技术也只为为数不多的课题组和公司所掌握，这极大影响到了3D打印技术制备复杂结构陶瓷的发展与推广。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多孔陶瓷的制备方法，所述的这种多孔陶瓷的制备方法要解决现有技术中通过3D打印技术得到的陶瓷材料致密度不高、收缩率大的技术问题。

本发明提供了一种多孔陶瓷的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)利用三维建模软件绘制多孔陶瓷的结构模型，然后将模型文件转换为stl格式文件，并利用切片软件进行切片处理；

2)将上述处理得到的数据传输到打印机中，并开始打印，制备出注浆所用的模具；

3)称取陶瓷粉末、烧结助剂、凝胶剂、分散剂溶解于溶剂中，在所述的陶瓷粉末、烧结助剂、凝胶剂、分散剂中，所述的烧结助剂的质量为所述陶瓷粉末质量的4.52-4.76 wt%、所述的凝胶剂的质量为所述陶瓷粉末质量的0.6-6.02 wt%、所述的分散剂的质量为所述陶瓷粉末质量的0.5-1.43 wt%，球磨混合得到浆料的悬浮液；

4)对步骤3）得到的浆料进行消泡处理；

5)将步骤4）中得到的浆料向步骤2）中得到的模具进行注浆，固化1-3h后取出；

6)将步骤5）中得到的陶瓷坯体进行干燥、去除模板得到陶瓷坯体；

7)将步骤6）中得到的陶瓷坯体放入高温炉，设置升温机制并进行烧结，随炉冷却后得到陶瓷成品。

进一步的，所述的陶瓷粉末为氧化铝、氧化锆、碳化硅或者氮化硅中的任意一种。

进一步的，所述的烧结助剂为氧化钇。

进一步的，所述的模具材料选自石蜡、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯醇中的一种。

进一步的，所述的凝胶剂选自五元体系、三元体系或者一元体系中的一种。