[发明专利]一种非水基凝胶注模快速制造的氧化钙基陶瓷铸型及其制备方法

权利要求书

1.一种非水基凝胶注模快速制造氧化钙基陶瓷铸型的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)3D打印制作铸型模具

2)配制混合体系非水基预混液

混合体系非水基预混液，由有机物浓度为15％～25％的叔丁醇预混液和有机物浓度为15％～25％的乙二醇预混液以体积比2:3～3:2均匀混合制成；

3)配制非水基氧化钙陶瓷浆料

将氧化钙粉末、添加剂及分散剂混合后，充分搅拌均匀后分散至混合体系非水基预混液中，经球磨处理后，制得固相体积分数大于55％、表观粘度低于1Pa·s的非水基氧化钙陶瓷浆料；

4)凝胶注模成型

向非水基氧化钙陶瓷浆料中加入催化剂和引发剂，在真空和振动环境下，向铸型模具中灌注非水基氧化钙陶瓷浆料，完成凝胶注模，制得陶瓷铸型素坯，然后进行干燥；

5)脱脂预烧结

对干燥后的陶瓷铸型素坯进行脱脂预烧结处理，将铸型的3D打印模具原型与坯体中的有机物烧失，并对铸型产生预烧结作用；

6)强化烧结

对脱脂预烧结后的陶瓷铸型进行强化烧结，制得具有抗水化性能的氧化钙基陶瓷铸型。

2.根据权利要求1所述的非水基凝胶注模快速制造氧化钙基陶瓷铸型的方法，其特征在于，步骤1)中，铸型模具是采用光固化3D打印技术或3DP技术快速制备出树脂模具、聚苯乙烯塑料模具或其它可热解、可烧蚀的铸型模具。

3.根据权利要求1所述的非水基凝胶注模快速制造氧化钙基陶瓷铸型的方法，其特征在于，步骤2)中，叔丁醇预混液中，有机单体：交联剂：叔丁醇的质量比＝(16～32):1:100；乙二醇预混液中，有机单体：交联剂：乙二醇的质量比＝(16～32):1:100；

其中，有机单体为丙烯酰胺或N’N二甲基丙烯酰胺，交联剂为N’N亚甲基双丙烯酰胺。

4.根据权利要求1所述的非水基凝胶注模快速制造氧化钙基陶瓷铸型的方法，其特征在于，步骤3)中，氧化钙粉末采用粒度为40～100μm的氧化钙粉末、粒度为4～20μm的氧化钙粉末和粒度为1～2μm的氧化钙粉末按照质量比为56:5:39混合制成。

5.根据权利要求1所述的非水基凝胶注模快速制造氧化钙基陶瓷铸型的方法，其特征在于，步骤3)中，所述添加剂为ZrO2、Y2O3和CeO2中的一种或几种混合组成的复合体系添加剂，添加量为氧化钙粉末质量的2％～10％；

步骤3)中，所述分散剂为聚乙烯酸盐类高分子分散剂、聚丙烯酸盐类高分子分散剂、磺酸系高分子分散剂和聚羧酸类高分子分散剂中的一种或几种，分散剂的添加量为氧化钙粉末质量的0.5％～2％。

6.根据权利要求1所述的非水基凝胶注模快速制造氧化钙基陶瓷铸型的方法，其特征在于，步骤4)中，所述催化剂为四甲基乙二胺，加入量为混合体系非水基预混液质量的0.03％～0.1％，引发剂为过硫酸铵，加入量为混合体系非水基预混液质量的0.2％～0.5％。

7.根据权利要求1所述的非水基凝胶注模快速制造氧化钙基陶瓷铸型的方法，其特征在于，步骤4)中，干燥采用真空干燥，真空干燥箱的真空度低于333Pa；干燥过程为：在25℃下干燥24h，然后升温至50℃，继续干燥24h。

8.根据权利要求1所述的非水基凝胶注模快速制造氧化钙基陶瓷铸型的方法，其特征在于，步骤5)中，脱脂预烧结处理的烧结制度为：自室温起，以1℃/min的升温速率，升温至600℃，保温0.5h；然后以2℃/min的升温速率，升温至1200℃，保温1h。

9.根据权利要求1所述的非水基凝胶注模快速制造氧化钙基陶瓷铸型的方法，其特征在于，步骤6)中强化烧结的烧结制度为：自室温起，以3℃/min的升温速率，升温至1200℃，保温0.5h；再以1℃/min的升温速率，升温至1450～1600℃，保温3h。

10.采用权利要求1～9中任意一项所述的方法制得的氧化钙基陶瓷铸型，其特征在于，该氧化钙基陶瓷铸型的型芯的室温强度为20～30MPa，高温抗弯强度为5～15MPa，高温挠度为0.5～1mm，烧成收缩率为≤1％，孔隙率为40％～50％，水化增重率为1％～5％。