CN113563059A - 一种3d打印用陶瓷型芯浆料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于3D打印用材料技术领域，特别涉及一种3D打印用陶瓷型芯浆料及其制备方法和应用。本发明提供的3D打印用陶瓷型芯浆料，由包括以下组分的原料制备得到：丙烯酸酯类单体、丙烯酸酯低聚物、二氧化硅粉、硅酸锆粉、光引发剂、水性流平剂和分散剂；所述丙烯酸酯类单体和丙烯酸酯低聚物的体积比为(2～10)：1；所述二氧化硅粉和硅酸锆粉的质量比为100：(5～20)；所述丙烯酸酯类单体和丙烯酸酯低聚物的总体积与二氧化硅粉的质量的比为(80～600)mL：(200～1000)g。本发明提供的3D打印用陶瓷型芯浆料固含量高且流动性优良，所得3D打印陶瓷型芯抗弯曲强度高、抗高温蠕变性优异、收缩率小且表面质量好。

Description

一种3D打印用陶瓷型芯浆料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于3D打印用材料技术领域，特别涉及一种3D打印用陶瓷型芯浆料及其制备方法和应用。
背景技术
3D打印技术，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，采用分层加工、叠加成形的方式逐层增加材料来生成三维实体的技术，为“增材制造”(AM，Additive Manufacturing)技术。3D打印技术在制造过程中不需要复杂的成型工艺，不需要原胚和模具，亦不需要众多的人力，从而简化了产品的制造程序，缩短了产品的研制周期，提高了生产效率并降低了成本，使得产品制造更加智能化、精准化和高效化，为结构复杂的陶瓷型芯制造提供了思路。
按照打印原料的形态不同，适用于陶瓷型芯的3D打印主要可以分为基于陶瓷粉末的陶瓷3D打印和基于陶瓷浆料的陶瓷3D打印技术，其中，基于液体或半液体陶瓷浆料的陶瓷3D打印技术主要涉及到光固化的3D打印技术，被称为立体光刻(SL)。
传统非3D方法制备陶瓷型芯的浆料通常是由基体材料、矿化剂、增塑剂和表面活性剂组成。适用于3D光固化成型的陶瓷浆料成分和传统非3D方法成型的陶瓷浆料有着很大的区别，需要将陶瓷粉末加入可光固化的溶液中，通过高速搅拌使陶瓷粉末在溶液中分散均匀。目前，适用于3D打印光固化的陶瓷浆料体系大致可以分为三类：水基的陶瓷光固化浆料体系、树脂基的陶瓷光固化浆料体系和前驱体陶瓷光固化体系。
树脂基光固化陶瓷浆料中存在大量悬浮的陶瓷颗粒，无法兼顾高固含量和良好流动性，导致最终得到的3D打印陶瓷型芯力学性能差、抗高温蠕变性能差、收缩率高，无法满足如航空发动机叶片等结构复杂、对力学性能要求高的陶瓷型芯的制备需求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种3D打印用陶瓷型芯浆料及其制备方法，本发明提供的3D打印用陶瓷型芯浆料固含量高且流动性优良，使得由3D打印用陶瓷型芯浆料得到的3D打印陶瓷型芯具有抗弯曲强度高、抗高温蠕变性优异、收缩率小且表面质量好的特点。
为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种3D打印用陶瓷型芯浆料，由包括以下组分的原料制备得到：
丙烯酸酯类单体、丙烯酸酯低聚物、二氧化硅粉、硅酸锆粉、光引发剂、水性流平剂和分散剂；
所述丙烯酸酯类单体和丙烯酸酯低聚物的体积比为(2～10)：1；
所述二氧化硅粉和硅酸锆粉的质量比为100：(5～20)；
所述丙烯酸酯类单体和丙烯酸酯低聚物的总体积与二氧化硅粉的质量的比为(80～600)mL：(200～1000)g。
优选的，所述丙烯酸酯类单体为1,6-己二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、氧化新戊二醇二丙烯酸酯和二缩三丙二醇二丙烯酸酯中的一种或多种。
优选的，所述丙烯酸酯低聚物为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯和双-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯中的一种或多种。
优选的，所述光引发剂为安息香双甲醚或三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦；
所述光引发剂的质量为丙烯酸酯类单体和丙烯酸酯低聚物总质量的0.5～1.5％。
优选的，所述水性流平剂为BYK-333；
所述水性流平剂的质量为丙烯酸酯类单体和丙烯酸酯低聚物总质量的0.1～1％。
优选的，所述分散剂为聚丙烯酸铵、油酸、Disperbyk或聚乙烯醇；
所述分散剂的质量为二氧化硅粉和硅酸锆粉总质量的0.5～2％。
优选的，所述二氧化硅粉的中值粒径为10～30μm，粒径分布在5～80μm；
所述硅酸锆粉的粒径为10～40μm。
本发明还提供了上述技术方案所述3D打印用陶瓷型芯浆料的制备方法，包括以下步骤：
将丙烯酸酯类单体、丙烯酸酯低聚物、光引发剂和水性流平剂混合，得到光敏树脂料；
将所述光敏树脂料、二氧化硅粉、硅酸锆粉和分散剂混合，得到所述3D打印用陶瓷型芯浆料。
本发明还提供了上述技术方案所述3D打印用陶瓷型芯浆料或上述技术方案所述制备方法得到的3D打印用陶瓷型芯浆料作为3D打印材料在3D打印陶瓷型芯中的应用。
优选的，所述3D打印陶瓷型芯包括以下步骤：
以所述3D打印用陶瓷型芯浆料进行3D打印，得到素坯；
将所述素坯进行脱脂烧结，得到3D打印陶瓷型芯；
所述脱脂烧结包括：由室温升温至第一阶段温度100～130℃，由所述第一阶段温度升温至第二阶段温度500～550℃保温2～2.5h，由所述第二阶段温度升温至第三阶段温度1200～1250℃保温2～2.5h。
本发明提供了一种3D打印用陶瓷型芯浆料，由包括以下组分的原料制备得到：丙烯酸酯类单体、丙烯酸酯低聚物、二氧化硅粉、硅酸锆粉、光引发剂、水性流平剂和分散剂；所述丙烯酸酯类单体和丙烯酸酯低聚物的体积比为(2～10)：1；所述二氧化硅粉和硅酸锆粉的质量比为100：(5～20)；所述丙烯酸酯类单体和丙烯酸酯低聚物的总体积与二氧化硅粉的质量的比为(80～600)mL：(200～1000)g。
在本发明中，丙烯酸酯低聚物是3D打印用陶瓷型芯浆料中的主体，丙烯酸酯低聚物一经引发聚合，分子量会快速增大，迅速进行固化形成固体；丙烯酸酯类单体起到活性稀释剂的作用，是3D打印用陶瓷型芯浆料中的重要组成部分，丙烯酸酯类单体中的聚合官能团可以在光照作用下发生聚合反应，此外，丙烯酸酯类单体可以溶解和稀释丙烯酸酯低聚物，降低3D打印用陶瓷型芯浆料的粘度，提高3D打印用陶瓷型芯浆料的流动性；二氧化硅粉为基体材料，热膨胀系数小、抗热震性能好且易采用化学脱芯法脱除；硅酸锆粉熔点高，化学稳定性好，不受陶瓷烧结的影响，可以在烧结时通过粘性流动填补大颗粒之间空隙，提升陶瓷型芯致密度和抗弯曲强度，同时，作为骨架结构材料可以进一步提升陶瓷型芯的抗弯曲强度；水性流平剂有利于提高3D打印用陶瓷型芯浆料的流平性；分散剂可以提高3D打印用陶瓷型芯浆料中物料的分散均匀性，提高3D打印用陶瓷型芯浆料的稳定性；本发明通过各组分合理配合，提高3D打印用陶瓷型芯浆料的稳定性，进而提高了3D打印用陶瓷型芯浆料的固含量；光引发剂是可以引起聚合作用的化合物，通过吸收紫外光或可见激光的辐射能受激发产生化学变化，生成具有引发聚合反应作用的活性中间体，提高光固化的速率和陶瓷型芯产品的质量。
实施例测试结果表明，本发明提供的3D打印用陶瓷型芯浆料固含量为44～50vol.％，粘度为250～280mPa·s，室温下静置0.5h无明显结块沉淀；以所述3D打印用陶瓷型芯浆料进行3D打印得到的陶瓷型芯室温抗弯曲强度测试平均值为13.7～15.2MPa，1550℃高温抗弯曲性能测试平均值为29.8～33.5MPa，气孔率平均值为30.8～33.9％，致密度平均值为1.72～1.75g/cm3，均满足高温叶片铸造需求。
附图说明
图1为实施例1中使用的二氧化硅粉的粒径分布图；
图2为应用例1制备的陶瓷型芯样品实物图；
图3为应用例1制备的陶瓷型芯样品实物图。
具体实施方式
本发明提供了一种3D打印用陶瓷型芯浆料，由包括以下组分的原料制备得到：
丙烯酸酯类单体、丙烯酸酯低聚物、二氧化硅粉、硅酸锆粉、光引发剂、水性流平剂和分散剂；
所述丙烯酸酯类单体和丙烯酸酯低聚物的体积比为(2～10)：1；
所述二氧化硅粉和硅酸锆粉的质量比为100：(5～20)；
所述丙烯酸酯类单体和丙烯酸酯低聚物的总体积与二氧化硅粉的质量的比为(80～600)mL：(200～1000)g。
在本发明中，若无特殊说明，所有的组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。
在本发明中，所述3D打印用陶瓷型芯浆料的制备原料包括丙烯酸酯类单体。在本发明中，所述丙烯酸酯类单体优选为1,6-己二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、氧化新戊二醇二丙烯酸酯和二缩三丙二醇二丙烯酸酯中的一种或多种。
在本发明中，所述3D打印用陶瓷型芯浆料的制备原料包括丙烯酸酯低聚物。在本发明中，所述丙烯酸酯低聚物优选为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯和双-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯中的一种或多种。
在本发明中，所述丙烯酸酯类单体和丙烯酸酯低聚物的体积比为(2～10)：1，优选为(3～9)：1，更优选为(4～8)：1。
在本发明中，所述3D打印用陶瓷型芯浆料的制备原料包括二氧化硅粉。在本发明中，所述二氧化硅粉的中值粒径优选为10～30μm，更优选为14～20μm。在本发明中，所述二氧化硅粉的粒径分布优选在5～80μm。在本发明中，所述二氧化硅粉优选为市售购买，或者为石英玻璃经球磨制备得到。在本发明中，所述球磨用磨球优选为氧化锆磨球。在本发明中，所述球磨中石英玻璃与磨球的质量比优选为1：2；所述球磨的时间优选为50h；本发明对所述球磨的速率没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的速率即可。
在本发明中，所述3D打印用陶瓷型芯浆料的制备原料包括硅酸锆粉。在本发明中，所述硅酸锆粉的粒径优选为10～40μm。
在本发明中，所述二氧化硅粉和硅酸锆粉的质量比为100：(5～20)，优选为100：(7～18)，更优选为100：(10～15)。
在本发明中，所述丙烯酸酯类单体和丙烯酸酯低聚物的总体积与二氧化硅粉的质量的比为(80～600)mL：(200～1000)g，优选为(100～550)mL：(250～950)g，更优选为(150～500)mL：(300～900)g，再优选为(200～450)mL：(350～850)g。
在本发明中，所述3D打印用陶瓷型芯浆料的制备原料包括光引发剂。在本发明中，所述光引发剂优选为安息香双甲醚或三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦。在本发明中，所述光引发剂的质量优选为丙烯酸酯类单体和丙烯酸酯低聚物总质量的0.5～1.5％，更优选为0.7～1.3％，再优选为0.8～1.2％。
在本发明中，所述3D打印用陶瓷型芯浆料的制备原料包括水性流平剂。在本发明中，所述水性流平剂优选为BYK-333。在本发明中，所述水性流平剂的质量优选为丙烯酸酯类单体和丙烯酸酯低聚物总质量的0.1～1％，更优选为0.3～0.7％，再优选为0.4～0.6％。
在本发明中，所述3D打印用陶瓷型芯浆料的制备原料包括分散剂。在本发明中，所述分散剂优选为聚丙烯酸铵、油酸、Disperbyk或聚乙烯醇。在本发明中，所述分散剂的质量优选为二氧化硅粉和硅酸锆粉总质量的0.5～2％，更优选为0.8～1.7％，再优选为1～1.5％。
本发明还提供了上述技术方案所述3D打印用陶瓷型芯浆料的制备方法，包括以下步骤：
将丙烯酸酯类单体、丙烯酸酯低聚物、光引发剂和水性流平剂混合，得到光敏树脂料；
将所述光敏树脂料、二氧化硅粉、硅酸锆粉和分散剂混合，得到所述3D打印用陶瓷型芯浆料。
在本发明中，所述制备方法中的物质种类和用量与上述技术方案3D打印用陶瓷型芯浆料中的物质种类和用量一致，在此不再赘述。
本发明将丙烯酸酯类单体、丙烯酸酯低聚物、光引发剂和水性流平剂混合，得到光敏树脂料。
本发明对所述丙烯酸酯类单体、丙烯酸酯低聚物、光引发剂和水性流平剂的混合没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的混合即可，具体的，如搅拌。
得到光敏树脂料后，本发明将所述光敏树脂料、二氧化硅粉、硅酸锆粉和分散剂混合，得到所述3D打印用陶瓷型芯浆料。
在本发明中，所述光敏树脂料、二氧化硅粉、硅酸锆粉和分散剂的混合优选为真空搅拌；所述真空搅拌的气压优选为50～100Pa，更优选为60～90Pa。在本发明中，所述真空搅拌的时间优选为4～5h，更优选为4～4.5h；本发明对所述真空搅拌的速率没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的搅拌速率即可。在本发明中，所述光敏树脂料、二氧化硅粉、硅酸锆粉和分散剂的混合优选在黑暗条件下进行。
本发明还提供了上述技术方案所述3D打印用陶瓷型芯浆料或上述技术方案所述制备方法得到的3D打印用陶瓷型芯浆料作为3D打印材料在3D打印陶瓷型芯中的应用。
在本发明中，所述3D打印陶瓷型芯优选包括以下步骤：
以所述3D打印用陶瓷型芯浆料进行3D打印，得到素坯；
将所述素坯进行脱脂烧结，得到3D打印陶瓷型芯；
所述脱脂烧结包括：由室温升温至第一阶段温度100～130℃，由所述第一阶段温度升温至第二阶段温度500～550℃保温2～2.5h，由所述第二阶段温度升温至第三阶段温度1200～1250℃保温2～2.5h。
本发明以所述3D打印用陶瓷型芯浆料进行3D打印，得到素坯。
在本发明中，所述应用中的3D打印用陶瓷型芯浆料即为上述技术方案所述3D打印用陶瓷型芯浆料，在此不再赘述。
本发明对所述3D打印没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的3D打印即可，具体的，如DLP光刻技术打印。
得到素坯后，本发明将所述素坯进行脱脂烧结，得到3D打印陶瓷型芯。
在本发明中，所述脱脂烧结优选包括：由室温升温至第一阶段温度100～130℃，由所述第一阶段温度升温至第二阶段温度500～550℃保温2～2.5h，由所述第二阶段温度升温至第三阶段温度1200～1250℃保温2～2.5h。
在本发明中，所述第一阶段温度优选为100～130℃，更优选为100～125℃。在本发明中，由室温升温至所述第一阶段温度的升温速率优选为2～2.5℃/min，更优选为2～2.3℃/min。
在本发明中，所述第二阶段温度优选为500～550℃，更优选为500～545℃，再优选为500～540℃；保温时间优选为2～2.5h，更优选为2～2.3h。在本发明中，由所述第一阶段温度升温至所述第二阶段温度的升温速率优选为0.5～1℃/min，更优选为0.7～1℃/min。
在本发明中，所述第三阶段温度优选为1200～1250℃，更优选为1200～1245℃，再优选为1200～1240℃；保温时间优选为2～2.5h，更优选为2～2.3h。在本发明中，由所述第二阶段温度升温至所述第三阶段温度的升温速率优选为1～2℃/min，更优选为1.5～2℃/min。
脱脂烧结后，本发明优选将脱脂烧结产品冷却，得到所述3D打印陶瓷型芯。在本发明中，所述冷却的方式优选为随炉冷却。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种3D打印用陶瓷型芯浆料及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
将282mL(284.82g)1,6-己二醇二丙烯酸酯、70.5mL(78.114g)三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、3.5g光引发剂三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦和1g水性流平剂BYK-333混合，得到光敏树脂料；
将所述光敏树脂料、800g的D50为15.8μm的二氧化硅粉(本实施例中使用的二氧化硅粉的粒径分布图见图1)、80g目数为325目的硅酸锆粉和5.5g分散剂聚丙烯酸铵在黑暗条件下混合，100MPa下真空搅拌4h，得到固含量为50vol.％、粘度为280mPa·s的所述3D打印用陶瓷型芯浆料。
将所得3D打印用陶瓷型芯浆料在室温下静置0.5h，所述3D打印用陶瓷型芯浆料无明显结块沉淀。
应用例1
利用实施例1所得3D打印用陶瓷型芯浆料进行DLP光刻打印，得到打印50mm×10mm×5mm的样条和小叶片陶瓷型芯素坯；将素坯进行脱脂烧结：由室温以2℃/min的速率升温至第一阶段温度100℃，由所述第一阶段温度以1℃/min的速率升温至第二阶段温度500℃保温2h，由所述第二阶段温度以2℃/min的速率升温至第三阶段温度1200℃保温2h，随炉冷却，得到3D打印陶瓷型芯。
小叶片陶瓷型芯素坯制备的3D打印陶瓷型芯样品实物图见图2和图3，由图2和图3可见，由本发明提供的3D打印用陶瓷型芯浆料制备的小叶片陶瓷型芯表面光洁，表面质量好；使用工业CT进行扫描重构，小叶片陶瓷型芯内部没有发现明显裂纹缺陷。
对应用例1中由50mm×10mm×5mm的样条制备的3D打印陶瓷型芯样条进行测试，其中，利用室温抗弯曲强度试验机，采用三点弯曲法测定室温抗弯曲强度，计算公式见式(1)：
Figure BDA0003224490820000091
式(1)中，σw为抗折强度(单位为MPa)，P为样品断裂时的载荷(单位为N)，L为两支点间跨距(单位为mm)，b为样品的宽度(单位为mm)，h为样品的厚度(单位为mm)；
高温抗弯曲性能测试中样品在5℃/min的升温速率升至1550℃保温0.5h，按照式(1)计算抗折强度；
气孔率和致密度采用阿基米德排水法测定。
测得应用例1提供的3D打印陶瓷型芯室温抗弯曲强度测试平均值为13.7MPa，1550℃高温抗弯曲性能测试平均值为29.8MPa，气孔率平均值为30.8％，致密度平均值为1.75g/cm3，均满足高温叶片铸造需求。
实施例2
将64mL(64.64g)1,6-己二醇二丙烯酸酯、16mL(17.728g)三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、8g光引发剂三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦和0.25g水性流平剂BYK-333混合，得到光敏树脂料；
将所述光敏树脂料、200g的D50为15.8μm的二氧化硅粉、30g目数为325目的硅酸锆粉和1.15g分散剂聚丙烯酸铵在黑暗条件下混合，100MPa下真空搅拌4h，得到固含量为44vol.％、粘度为250mPa·s的所述3D打印用陶瓷型芯浆料。
将所得3D打印用陶瓷型芯浆料在室温下静置0.5h，所述3D打印用陶瓷型芯浆料无明显结块沉淀。
应用例2
利用实施例2所得3D打印用陶瓷型芯浆料进行DLP光刻打印，得到打印50mm×10mm×5mm的样条和小叶片陶瓷型芯素坯；将素坯进行脱脂烧结：由室温以2℃/min的速率升温至第一阶段温度100℃，由所述第一阶段温度以1℃/min的速率升温至第二阶段温度500℃保温2h，由所述第二阶段温度以2℃/min的速率升温至第三阶段温度1200℃保温2h，随炉冷却，得到3D打印陶瓷型芯。
小叶片陶瓷型芯素坯制备的3D打印陶瓷型芯样品表面光洁，表面质量好；使用工业CT进行扫描重构，小叶片陶瓷型芯内部没有发现明显裂纹缺陷。
按照应用例1的方法，对应用例2中由50mm×10mm×5mm的样条制备的3D打印陶瓷型芯样条进行测试。
测得应用例2提供的3D打印陶瓷型芯室温抗弯曲强度测试平均值为15.2MPa，1550℃高温抗弯曲性能测试平均值为33.5MPa，气孔率平均值为33.9％，致密度平均值为1.72g/cm3，均满足高温叶片铸造需求。
对比例1
将64mL(64.64g)1,6-己二醇二丙烯酸酯、16mL(17.728g)三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、8g光引发剂三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦和0.25g水性流平剂BYK-333混合，得到光敏树脂料；
将所述光敏树脂料、200g的D50为15.8μm的二氧化硅粉和1g分散剂聚丙烯酸铵在黑暗条件下混合，100MPa下真空搅拌4h，得到固含量为40vol.％、粘度为230mPa·s的所述3D打印用陶瓷型芯浆料。
将所得3D打印用陶瓷型芯浆料在室温下静置0.5h，所述3D打印用陶瓷型芯浆料无明显结块沉淀。
对比应用例1
利用对比例1所得3D打印用陶瓷型芯浆料进行DLP光刻打印，得到打印50mm×10mm×5mm的样条和小叶片陶瓷型芯素坯；将素坯进行脱脂烧结：由室温以2℃/min的速率升温至第一阶段温度100℃，由所述第一阶段温度以1℃/min的速率升温至第二阶段温度500℃保温2h，由所述第二阶段温度以2℃/min的速率升温至第三阶段温度1200℃保温2h，随炉冷却，得到3D打印陶瓷型芯。
按照应用例1的方法，对对比应用例1中由50mm×10mm×5mm的样条制备的3D打印陶瓷型芯样条进行测试。
测得对比应用例1提供的3D打印陶瓷型芯室温抗弯曲强度测试平均值为7.5MPa，1550℃高温抗弯曲性能测试平均值为17.2MPa，气孔率平均值为39.5％，致密度平均值为1.55g/cm3，室温强度及高温强度都相对较弱，容易在运输储存环节发生损伤，不适宜发动机叶片浇铸使用。
对比例2
将72mL(72.72g)1,6-己二醇二丙烯酸酯、20mL(22.16g)三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、8g光引发剂三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦和0.25g水性流平剂BYK-333混合，得到光敏树脂料；
将所述光敏树脂料、200g的D50为15.8μm的二氧化硅粉、50g目数为325目的硅酸锆粉和1.2g分散剂聚丙烯酸铵在黑暗条件下混合，100MPa下真空搅拌4h，得到固含量为44vol.％、粘度为300mPa·s的所述3D打印用陶瓷型芯浆料。
将所得3D打印用陶瓷型芯浆料在室温下静置0.5h，所述3D打印用陶瓷型芯浆料无明显结块沉淀。
对比应用例2
利用对比例2所得3D打印用陶瓷型芯浆料进行DLP光刻打印，得到打印50mm×10mm×5mm的样条和小叶片陶瓷型芯素坯；将素坯进行脱脂烧结：由室温以2℃/min的速率升温至第一阶段温度100℃，由所述第一阶段温度以1℃/min的速率升温至第二阶段温度500℃保温2h，由所述第二阶段温度以2℃/min的速率升温至第三阶段温度1200℃保温2h，随炉冷却，得到3D打印陶瓷型芯。
按照应用例1的方法，对对比应用例2中由50mm×10mm×5mm的样条制备的3D打印陶瓷型芯样条进行测试。
测得对比应用例2提供的3D打印陶瓷型芯室温抗弯曲强度测试平均值为9.5MPa，1550℃高温抗弯曲性能测试平均值为16.5MPa，气孔率平均值为36.2％，致密度平均值为1.6g/cm3，由于硅酸锆粉末过多，烧结时过多硅酸锆粉末阻碍了二氧化硅粉末之间的粘性流动，高温下二氧化硅陶瓷颗粒之间受硅酸锆粉末阻隔无法形成大颗粒，导致高温(抗弯)强度下降，容易在运输储存环节发生损伤，不适宜发动机叶片浇铸使用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种3D打印用陶瓷型芯浆料，由包括以下组分的原料制备得到：
丙烯酸酯类单体、丙烯酸酯低聚物、二氧化硅粉、硅酸锆粉、光引发剂、水性流平剂和分散剂；
所述丙烯酸酯类单体和丙烯酸酯低聚物的体积比为(2～10)：1；
所述二氧化硅粉和硅酸锆粉的质量比为100：(5～20)；
所述丙烯酸酯类单体和丙烯酸酯低聚物的总体积与二氧化硅粉的质量的比为(80～600)mL：(200～1000)g。
2.根据权利要求1所述的3D打印用陶瓷型芯浆料，其特征在于，所述丙烯酸酯类单体为1,6-己二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、氧化新戊二醇二丙烯酸酯和二缩三丙二醇二丙烯酸酯中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的3D打印用陶瓷型芯浆料，其特征在于，所述丙烯酸酯低聚物为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯和双-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的3D打印用陶瓷型芯浆料，其特征在于，所述光引发剂为安息香双甲醚或三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦；
所述光引发剂的质量为丙烯酸酯类单体和丙烯酸酯低聚物总质量的0.5～1.5％。
5.根据权利要求1所述的3D打印用陶瓷型芯浆料，其特征在于，所述水性流平剂为BYK-333；
所述水性流平剂的质量为丙烯酸酯类单体和丙烯酸酯低聚物总质量的0.1～1％。
6.根据权利要求1所述的3D打印用陶瓷型芯浆料，其特征在于，所述分散剂为聚丙烯酸铵、油酸、Disperbyk或聚乙烯醇；
所述分散剂的质量为二氧化硅粉和硅酸锆粉总质量的0.5～2％。
7.根据权利要求1所述的3D打印用陶瓷型芯浆料，其特征在于，所述二氧化硅粉的中值粒径为10～30μm，粒径分布在5～80μm；
所述硅酸锆粉的粒径为10～40μm。
8.权利要求1～7任一项所述3D打印用陶瓷型芯浆料的制备方法，包括以下步骤：
将丙烯酸酯类单体、丙烯酸酯低聚物、光引发剂和水性流平剂混合，得到光敏树脂料；
将所述光敏树脂料、二氧化硅粉、硅酸锆粉和分散剂混合，得到所述3D打印用陶瓷型芯浆料。
9.权利要求1～7任一项所述3D打印用陶瓷型芯浆料或权利要求8所述制备方法得到的3D打印用陶瓷型芯浆料作为3D打印材料在3D打印陶瓷型芯中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述3D打印陶瓷型芯包括以下步骤：
以所述3D打印用陶瓷型芯浆料进行3D打印，得到素坯；
将所述素坯进行脱脂烧结，得到3D打印陶瓷型芯；
所述脱脂烧结包括：由室温升温至第一阶段温度100～130℃，由所述第一阶段温度升温至第二阶段温度500～550℃保温2～2.5h，由所述第二阶段温度升温至第三阶段温度1200～1250℃保温2～2.5h。
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