CN111302771A - 一种3d打印陶瓷型芯素坯的两步脱脂方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种3D打印陶瓷型芯素坯的两步脱脂方法，其中陶瓷型芯为氧化铝基陶瓷型芯，由光固化3D打印技术成型得到。具体脱脂方法如下：将氧化铝基陶瓷型芯素坯置于管式炉中，在氩气气氛中升至300～600℃，并保温然后样品随炉冷却；将冷却后的样品转移至马弗炉中，在空气气氛中升至300～600℃，并保温后随炉冷却，即完成光固化3D打印氧化铝基陶瓷型芯素坯的脱脂过程。本发明通过先氩气、再空气的两步脱脂工艺，降低陶瓷型芯素坯中有机物的分解速率，使得脱脂后的陶瓷型芯无开裂、变形现象。可应用于光固化3D打印氧化铝基陶瓷型芯的生产领域。

Description

一种3D打印陶瓷型芯素坯的两步脱脂方法
技术领域
本发明属于增材制造技术领域，涉及一种3D打印陶瓷型芯素坯的两步脱脂方法。
背景技术
光固化3D打印氧化铝基陶瓷型芯因其快速、低廉的成型特点，而适用于发动机空心涡轮叶片内腔的制作。
然而，由于光固化3D打印成型工艺引入了光敏树脂等可挥发性成分，导致脱脂过程中陶瓷型芯容易产生裂纹等缺陷(Zhou M,Liu W,Wu H,et al.Preparation of adefect-free alumina cutting tool via additive manufacturing based onstereolithography–Optimization of the drying and debinding processes[J].Ceramics International,2016,42(10):11598-11602.)。
华中科技大学(中国专利，专利号CN101890480A)提出了使用选区激光烧结快速成型陶瓷型芯的方法，提高了陶瓷型芯的生产效率。西安交通大学(中国专利，专利号CN101073821)提出了使用激光快速成形技术制造树脂模具，然后注浆制备陶瓷型芯的方法，极大的提高了铸件的合格率。
光固化3D打印技术直接成型得到的氧化铝基陶瓷型芯素坯的脱脂过程目前仍存易产生裂纹、变性等问题。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种3D打印陶瓷型芯素坯的两步脱脂方法，适用于光固化3D打印氧化铝基陶瓷型芯素坯的脱脂过程。
技术方案
一种3D打印陶瓷型芯素坯的两步脱脂方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：将氧化铝陶瓷型芯素坯置于管式炉中，在氩气气氛中以0.01～10℃/分钟的速率升至300～600℃，并保温0.5～5小时，然后样品随炉冷却；
步骤2：将冷却后的氧化铝陶瓷型芯素坯转移至马弗炉中，在空气气氛中以0.01～10℃/分钟的速率升至300～600℃，并保温0.5～5小时，然后样品随炉冷却，即完成光固化3D打印氧化铝基陶瓷型芯素坯的脱脂过程。
所述氧化铝基陶瓷型芯素坯由光固化3D打印技术成型。
所述氧化铝基陶瓷型芯素坯中无机粉体含量不低于50wt％。
有益效果
本发明提出的一种3D打印陶瓷型芯素坯的两步脱脂方法，其中陶瓷型芯为氧化铝基陶瓷型芯，由光固化3D打印技术成型得到。具体脱脂方法如下：将氧化铝基陶瓷型芯素坯置于管式炉中，在氩气气氛中升至300～600℃，并保温然后样品随炉冷却；将冷却后的样品转移至马弗炉中，在空气气氛中升至300～600℃，并保温后随炉冷却，即完成光固化3D打印氧化铝基陶瓷型芯素坯的脱脂过程。本发明通过先氩气、再空气的两步脱脂工艺，降低陶瓷型芯素坯中有机物的分解速率，使得脱脂后的陶瓷型芯无开裂、变形现象。可应用于光固化3D打印氧化铝基陶瓷型芯的生产领域。
本发明的有益效果有以下几点：
(1)本发明通过先氩气、再空气的两步脱脂工艺，降低陶瓷型芯素坯中有机物的分解速率，使得脱脂后的陶瓷型芯无开裂、变形现象。可应用于光固化3D打印氧化铝基陶瓷型芯的生产领域。
(2)本发明通过将陶瓷素坯在氩气气氛中以0.01～10℃/分钟的速率升至300～600℃，并保温0.5～5小时，随后在空气气氛中以0.01～10℃/分钟的速率升至300～600℃，并保温0.5～5小时，完成陶瓷素坯树脂的脱除过程，通过减小陶瓷型芯的变形，提高了陶瓷型芯的尺寸精度。
(3)本发明提供的先氩气、再空气的两步脱脂工艺缩短了脱脂时间，提高了脱脂效率和生产效率。可应用于氧化铝陶瓷生产领域。
(4)由于实验材料昂贵，实验费用高，不能进行有限次试验，本发明的3D打印陶瓷型芯素坯的两步脱脂方法不是简单的能够确定的。
附图说明
图1是3D打印陶瓷型芯素坯的两步脱脂方法流程图
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
下面对本发明的3D打印陶瓷型芯素坯的两步脱脂方法进行详细描述。
基于光固化3D打印氧化铝基陶瓷型芯素坯脱脂技术的研究现状，降低素坯中有机物挥发速率，使脱脂后样品无裂纹、无变形是此技术应用的关键问题。
本发明将氧化铝基陶瓷型芯素坯置于管式炉中，在氩气气氛中以0.01～10℃/分钟的速率升至300～600℃，并保温0.5～5小时，然后样品随炉冷却。
将冷却后的样品转移至马弗炉中，在空气气氛中以0.01～10℃/分钟的速率升至300～600℃，并保温0.5～5小时，然后样品随炉冷却，即完成光固化3D打印氧化铝基陶瓷型芯素坯的脱脂过程。
根据权利要求1所述氧化铝基陶瓷型芯素坯由光固化3D打印技术成型得到。
根据权利要求1所述氧化铝基陶瓷型芯素坯中无机粉体含量不低于50wt％。
实施例1
将氧化铝陶瓷型芯素坯置于管式炉中，在氩气气氛中以2℃/分钟的速率升至550℃，并保温2小时，然后样品随炉冷却；将冷却后的样品转移至马弗炉中，在空气气氛中以2℃/分钟的速率升至500℃，并保温2小时，然后样品随炉冷却，即完成光固化3D打印氧化铝基陶瓷型芯素坯的脱脂过程。
实施例2
将氧化铝陶瓷型芯素坯置于管式炉中，在氩气气氛中以0.5℃/分钟的速率升至500℃，并保温3小时，然后样品随炉冷却；将冷却后的样品转移至马弗炉中，在空气气氛中以0.5℃/分钟的速率升至550℃，并保温3小时，然后样品随炉冷却，即完成光固化3D打印氧化铝基陶瓷型芯素坯的脱脂过程。
实施例3
将氧化铝陶瓷型芯素坯置于管式炉中，在氩气气氛中以1℃/分钟的速率升至600℃，并保温1.5小时，然后样品随炉冷却；将冷却后的样品转移至马弗炉中，在空气气氛中以1℃/分钟的速率升至600℃，并保温1.5小时，然后样品随炉冷却，即完成光固化3D打印氧化铝基陶瓷型芯素坯的脱脂过程。

Claims (3)

1.一种3D打印陶瓷型芯素坯的两步脱脂方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：将氧化铝陶瓷型芯素坯置于管式炉中，在氩气气氛中以0.01～10℃/分钟的速率升至300～600℃，并保温0.5～5小时，然后样品随炉冷却；
步骤2：将冷却后的氧化铝陶瓷型芯素坯转移至马弗炉中，在空气气氛中以0.01～10℃/分钟的速率升至300～600℃，并保温0.5～5小时，然后样品随炉冷却，即完成光固化3D打印氧化铝基陶瓷型芯素坯的脱脂过程。
2.根据权利要求1所述3D打印陶瓷型芯素坯的两步脱脂方法，其特征在于：所述氧化铝基陶瓷型芯素坯由光固化3D打印技术成型。
3.根据权利要求1或2所述3D打印陶瓷型芯素坯的两步脱脂方法，其特征在于：所述氧化铝基陶瓷型芯素坯中无机粉体含量不低于50wt％。
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