本發(fā)明屬于光固化成型，具體涉及一種高強度熔融石英陶瓷的光固化成型制備方法。

背景技術(shù)：

1、雷達天線罩是飛機雷達天線的防護裝置，集傳波、承重、耐溫等性能于一體。熔融石英陶瓷具有熱膨脹系數(shù)低、抗熱震性好、介電性能優(yōu)異、抗熱震性好等優(yōu)點，已成為國防和軍工領(lǐng)域雷達罩體的主要候選材料之一。但傳統(tǒng)的熔融石英天線罩制備工藝耗時長、技術(shù)要求高、人力消耗大，而陶瓷光固化3d打印技術(shù)以其高的成型效率、良好的成型精度以及高的模型自由度成為熔融石英天線罩制備的福音。

2、陶瓷光固化3d打印技術(shù)是以陶瓷粉末-光敏樹脂共混漿料為原料，按照所設(shè)計的3d模型，經(jīng)光固化3d打印設(shè)備逐層打印成型制備出陶瓷生坯，然后對生坯脫脂處理，排除有機成分后進行高溫?zé)Y(jié)獲得所需的三維陶瓷樣件。但由于熔融石英的透光性好，使得單層固化深度很高，這會導(dǎo)致打印過程中產(chǎn)生過固化現(xiàn)象，從而影響成型件的精度；此外，目前光固化3d打印所制備的熔融石英陶瓷燒結(jié)致密度較低，導(dǎo)致強度較差，限制了其在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種高強度熔融石英陶瓷的光固化成型制備方法，能夠降低熔融石英固化深度、改善成型精度，同時提高熔融石英燒結(jié)致密度。

2、為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

3、本發(fā)明提供了一種高強度熔融石英陶瓷的光固化成型制備方法，包括以下步驟：

4、s1：將熔融石英粉末與改性劑一、改性劑二共混，制得混合粉末，后進行濕磨，再經(jīng)干燥、過篩后得到改性熔融石英粉末；

5、s2：將預(yù)聚物一、預(yù)聚物二、樹脂單體一、樹脂單體二、光引發(fā)劑一、光引發(fā)劑二混合制得光敏樹脂體系；將分散劑加入光敏樹脂體系混合均勻，再加入改性熔融石英粉末與sic粉末混合均勻，制得熔融石英陶瓷光固化漿料；

6、s3：對熔融石英陶瓷光固化漿料進行打印成型，得到熔融石英陶瓷生坯；

7、s4：將熔融石英陶瓷生坯進行脫脂處理，得到熔融石英脫脂件；

8、s5：將熔融石英脫脂件進行燒結(jié)，得到熔融石英陶瓷；

9、其中，s2，所述sic粉末用量為改性熔融石英粉末質(zhì)量的1wt％～5wt％。

10、在一實施方式中，所述s1中，所述改性劑一為kh550、kh560、kh570、硬脂酸、油酸、棕櫚酸、己二酸中的一種或幾種；所述改性劑一的用量為改性熔融石英粉末質(zhì)量的1wt％～6wt％；

11、所述改性劑二為聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯胺、聚馬來酸、聚乙二醇、聚丙烯酸、聚丙烯酸鈉中的一種或幾種；所述改性劑二的用量為改性熔融石英粉末質(zhì)量的1wt％～6wt％。

12、在一實施方式中，所述s2中，所述熔融石英陶瓷光固化漿料的固含量為55vol％～65vol％。

13、在一實施方式中，所述s2中，所述改性熔融石英粉末與熔融石英粉末的粒徑均為1～5μm；所述sic粉末的粒徑為200～500nm。

14、在一實施方式中，所述s2中，所述預(yù)聚物一為雙酚a二縮水甘油醚、溴化雙酚f二縮水甘油醚、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯中的一種或幾種；所述預(yù)聚物二為三乙二醇二乙烯基醚、環(huán)己基-1,4-二甲醇乙烯基醚和乙酸乙烯酯中的一種或幾種；所述樹脂單體一為1,6-己二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯中的一種或幾種；樹脂單體二為甲基丙烯酸異冰片酯、二縮三丙二醇二丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯中的一種或幾種。

15、在一實施方式中，所述s2中，預(yù)聚物一、預(yù)聚物二、樹脂單體一、樹脂單體二的比例為1：3：8：8。

16、在一實施方式中，所述s2中，所述光引發(fā)劑一為2,4,6(三甲基苯甲?；?二苯基氧化膦、苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦中的一種或兩種；所述光引發(fā)劑二為苯基重氮氟硼酸鹽、二芳基碘鎓鹽、三芳基硫鹽和安息香雙甲醚中的一種或幾種。

17、在一實施方式中，所述s2中，所述光引發(fā)劑一與光引發(fā)劑二的質(zhì)量比為1.5～2.5：0.5～1.5；所述光引發(fā)劑一與光引發(fā)劑二的總用量為光敏樹脂體系的總質(zhì)量的1wt％～5wt％。

18、在一實施方式中，所述s2中，所述分散劑選自solspersetm?29000、solspersetmw210、solspersetm?w75、solspersetmac5160、solspersetmac4380中的一種或幾種，分散劑的用量為改性熔融石英粉末質(zhì)量的2wt％～8wt％。

19、在一實施方式中，所述s3中，所述打印成型采用dlp光固化設(shè)備進行打印成型；

20、所述s4中，所述脫脂處理的過程如下：

21、在氬氣氣氛下，脫脂最高溫度為650～800℃，升溫速率為0.1～0.2℃/min，保溫時間為120min，隨爐冷卻；

22、所述s5中，所述燒結(jié)的過程如下：

23、在空氣環(huán)境下，燒結(jié)溫度為1150℃～1400℃，升溫速率為0.5～1℃/min，保溫時間為120～180min，隨爐冷卻。

24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

25、本發(fā)明提供了一種高強度熔融石英陶瓷的光固化成型制備方法，通過向熔融石英粉末中引入碳化硅(sic)來達到降低固化深度、提高致密度的目的，sic顆粒作為一種深色陶瓷粉體，可以將其視為一種無機染劑，通過摻入共混的方式提高了陶瓷漿料的吸光度，降低了紫外光的穿透，最終達到降低固化深度的目的；同時sic在高溫下會開始發(fā)生氧化反應(yīng)原位生成sio2，新生成的sio2能夠?qū)w中未燒結(jié)致密的原sio2顆粒起到連接效果，以起到提高燒結(jié)致密度的作用。綜上所述，本發(fā)明所提供的是一種引入sic作為無機染料降低固化深度以及提高燒結(jié)致密度的陶瓷光固化成型制備方法，能夠解決熔融石英在打印過程中產(chǎn)生過固化現(xiàn)象，從而影響成型件的精度的技術(shù)問題，以及目前光固化3d打印所制備的熔融石英陶瓷燒結(jié)致密度較低，導(dǎo)致強度較差的技術(shù)問題。

26、綜上所述，相較于現(xiàn)有技術(shù)常用的將sic向熔融石英陶瓷粉末中加入的陶瓷制備方法來說，本發(fā)明利用sic的高吸光度，解決了熔融石英光固化3d打印過程中的高固化深度的問題，并且通過大氣燒結(jié)過程中的sic氧化行為原位生成sio2，對原sio2顆粒起到連接效果，提高了熔融石英的燒結(jié)致密度，提高了樣品強度。

技術(shù)特征：

1.一種高強度熔融石英陶瓷的光固化成型制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度熔融石英陶瓷的光固化成型制備方法，其特征在于，所述s1中，所述改性劑一為kh550、kh560、kh570、硬脂酸、油酸、棕櫚酸、己二酸中的一種或幾種；所述改性劑一的用量為改性熔融石英粉末質(zhì)量的1wt％～6wt％；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度熔融石英陶瓷的光固化成型制備方法，其特征在于，所述s2中，所述熔融石英陶瓷光固化漿料的固含量為55vol％～65vol％。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度熔融石英陶瓷的光固化成型制備方法，其特征在于，所述s2中，所述改性熔融石英粉末與熔融石英粉末的粒徑均為1～5μm；所述sic粉末的粒徑為200～500nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度熔融石英陶瓷的光固化成型制備方法，其特征在于，所述s2中，所述預(yù)聚物一為雙酚a二縮水甘油醚、溴化雙酚f二縮水甘油醚、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯中的一種或幾種；所述預(yù)聚物二為三乙二醇二乙烯基醚、環(huán)己基-1,4-二甲醇乙烯基醚和乙酸乙烯酯中的一種或幾種；所述樹脂單體一為1,6-己二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯中的一種或幾種；樹脂單體二為甲基丙烯酸異冰片酯、二縮三丙二醇二丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯中的一種或幾種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度熔融石英陶瓷的光固化成型制備方法，其特征在于，所述s2中，預(yù)聚物一、預(yù)聚物二、樹脂單體一、樹脂單體二的比例為1：3：8：8。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度熔融石英陶瓷的光固化成型制備方法，其特征在于，所述s2中，所述光引發(fā)劑一為2,4,6(三甲基苯甲?；?二苯基氧化膦、苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲?；?氧化膦中的一種或兩種；所述光引發(fā)劑二為苯基重氮氟硼酸鹽、二芳基碘鎓鹽、三芳基硫鹽和安息香雙甲醚中的一種或幾種。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度熔融石英陶瓷的光固化成型制備方法，其特征在于，所述s2中，所述光引發(fā)劑一與光引發(fā)劑二的質(zhì)量比為1.5～2.5：0.5～1.5；所述光引發(fā)劑一與光引發(fā)劑二的總用量為光敏樹脂體系的總質(zhì)量的1wt％～5wt％。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度熔融石英陶瓷的光固化成型制備方法，其特征在于，所述s2中，所述分散劑選自solspersetm?29000、solspersetm?w210、solspersetm?w75、solspersetmac5160、solspersetmac4380中的一種或幾種，分散劑的用量為改性熔融石英粉末質(zhì)量的2wt％～8wt％。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度熔融石英陶瓷的光固化成型制備方法，其特征在于，所述s3中，所述打印成型采用dlp光固化設(shè)備進行打印成型；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種高強度熔融石英陶瓷的光固化成型制備方法，屬于光固化成型技術(shù)領(lǐng)域。包括以下步驟：將熔融石英粉末與改性劑一、改性劑二共混，制得混合粉末，后進行濕磨，再經(jīng)干燥、過篩后得到改性熔融石英粉末；將預(yù)聚物一、預(yù)聚物二、樹脂單體一、樹脂單體二、光引發(fā)劑一、光引發(fā)劑二混合制得光敏樹脂體系；將分散劑加入光敏樹脂體系混合均勻，再加入改性熔融石英粉末與SiC粉末混合均勻，制得熔融石英陶瓷光固化漿料；對熔融石英陶瓷光固化漿料進行打印成型、脫脂處理和燒結(jié)，得到熔融石英陶瓷；SiC粉末用量為改性熔融石英粉末質(zhì)量的1wt％～5wt％。該制備方法能夠降低熔融石英固化深度、改善成型精度，同時提高熔融石英燒結(jié)致密度。

技術(shù)研發(fā)人員：盧秉恒,宋索成,黃平
受保護的技術(shù)使用者：西安增材制造國家研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17