[发明专利]基于光固化成型技术制备高孔隙率h-BN基陶瓷材料的方法

说明书

本发明涉及陶瓷材料技术领域，公开了一种基于光固化成型技术制备高孔隙率h－BN基陶瓷材料的方法，包括以下步骤，步骤一，按体积分数称取HDDA、THFA、UDPA、PUA、正辛醇、陶瓷原料混合后得到陶瓷浆料；步骤二，将陶瓷浆料放置在3D打印机平台上，经过刮刀后形成浆料膜，用紫外光固化处理得到单层的陶瓷坯体；步骤三，重复步骤二，获得需要的陶瓷坯体；步骤四，将陶瓷坯体取下并升温脱脂；步骤五，气压烧结，得到高孔隙率h－BN基陶瓷材料。采用光固化配合3D打印成型技术，可制备出不同原料组成、不同形状的陶瓷坯体，经过脱脂、烧结，能够获得具有复杂形状、高孔隙率的h－BN基陶瓷材料，利用光固化过程中的数字处理技术可制备出具有复杂形状的高孔隙率h－BN基陶瓷材料。

技术领域

本发明涉及陶瓷材料技术领域，特别是涉及一种基于光固化成型技术制备高孔隙率h-BN基陶瓷材料的方法。

背景技术

多孔陶瓷是一种新型陶瓷材料，也称为气孔功能陶瓷，它是成型后经高温烧成，体内具有大量彼此相通或闭合气孔的陶瓷材料。多孔陶瓷具有比表面积大、轻质、比强度高的特点，而高孔隙率也使得热传导系数低，具有巨大的热阻及较小的体积热容，加之陶瓷材料本身具有高熔点、化学稳定行好，强度高的优点，这就使得多孔陶瓷在环保、化工、石油、冶金、食品、航空航天等领域正日益显示其特有的优势。

光固化增材制造技术是近些年迅速发展起来一种光固化成型技术，他是利用光敏树脂在紫外光源照射下发生交联作用，进而实现复杂形状构件的一次性成型。目前，采用该技术已经成功实现了复杂形状氧化铝陶瓷、ZTA陶瓷刀具的成型及制备，但是利用该技术实现氮化物基陶瓷的成型及制备的报道及专利尚不多见。

高性能h-BN(六方氮化硼)基陶瓷的研究在近十几年得到了飞速的发展，其具有使用温度高、抗热震性能好、耐化学腐蚀、轻质、易加工的优点，作为一种重要的特种陶瓷，h-BN基多孔陶瓷在航天透波、高温隔热、化学品过滤等领域有着巨大的应用潜质及市场，因此利用光固化技术获得具有高孔隙率h-BN基陶瓷构件对其在相关领域的应用和降低其加工成本具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是：提供一种基于光固化成型技术制备高孔隙率h-BN基陶瓷材料的方法，以解决现阶段复杂结构h-BN基多孔陶瓷材料成型困难，孔结构无法实现自由设计的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于光固化成型技术制备高孔隙率h-BN基陶瓷材料的方法，包括以下步骤，步骤一，按体积分数称取HDDA、THFA、UDPA、PUA、正辛醇，HDDA、THFA、UDPA、PUA、正辛醇的比例为10-20％：15-25％：15-25％：25-35％：10-20％，混合后得到预混液，按质量分数称取包括h-BN陶瓷颗粒和烧结助剂的陶瓷原料加入到预混液中，经混合后得到陶瓷浆料；

步骤二，将陶瓷浆料放置在3D打印机平台上，转动3D打印机平台使陶瓷浆料经过刮刀后形成平整的浆料膜，将所需的陶瓷形状模型通过计算机切片处理后输出，降下3D打印机平台，用紫外光对浆料膜进行固化处理，得到单层固化厚度介于10-30μm之间的陶瓷坯体，光固化处理过程中利用计算机软件对每一层需要固化的形状进行控制；

步骤三，当步骤二中的陶瓷坯体固化完成后，升起3D打印机平台，重复步骤二，直至获得需要的陶瓷坯体；

步骤四，将步骤三中固化的陶瓷坯体取下并进行升温脱脂，得到陶瓷基复合材料的坯体；

步骤五，对步骤四中的陶瓷基复合材料的坯体进行气压烧结，烧结条件为3-3.5MPa氮气条件下，在1750℃-1850℃保温1-2h，得到高孔隙率h-BN基陶瓷材料。

优选地，步骤一中，陶瓷颗粒的质量分数为陶瓷浆料的40-60％。

优选地，步骤一中，h-BN陶瓷颗粒的平均粒径为1100-1300nm。