一种光固化异种陶瓷、成型方法及成型装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种光固化异种陶瓷、成型方法及成型装置，涉及特种加工技术领域，不少于两种陶瓷材料采用光固化成型，沿光固化成型方向上，不少于两种陶瓷材料的质量比和为1。采用光固化成型方法，沿光固化成型方向一种陶瓷浆料质量占比随光固化层数由100％逐层递减，另一种陶瓷浆料的质量占比随光固化层数由0％逐层递增，并采用粘度测量装置对混合好的浆料的粘度进行实时检测并反馈，制备性能梯度变化的光固化异种陶瓷。本发明专利技术通过动态调节异种陶瓷浆料的质量占比，实现陶瓷材料成分梯度变化，进而得到性能梯度变化的陶瓷，有效提升了异种陶瓷材料层间结合强度，可降低层间缺陷，如气孔，裂纹和夹杂等。裂纹和夹杂等。裂纹和夹杂等。

【技术实现步骤摘要】
一种光固化异种陶瓷、成型方法及成型装置


[0001]本专利技术涉及特种加工
，具体涉及一种光固化异种陶瓷、成型方法及装置。

技术介绍

[0002]光固化成型技术作为一种快速陶瓷成型技术，可以用来快速成型氧化铝、氧化锆、碳化硅等性能优异的陶瓷，并广泛应用于医学、机械、工业等领域。随着陶瓷服役环境日益苛刻，对陶瓷性能要求与日俱增，一体化、形状复杂的陶瓷具备局部定制性能逐渐成为发展趋势。对此，异种陶瓷连接的连接技术为其提供了解决方案。然而，由于异种陶瓷具有不同的化学特性、不同的扩散率、不同的熔点温度，导致陶瓷连接成为一项难度较大的技术，这在很大程度上限制了梯度性能陶瓷的进一步发展。依次迫切需求开发新的技术和方法实现异种陶瓷材料的均匀过渡，也要实现过渡层结合强度满足要求，显著降低层间缺陷，如气孔，裂纹和夹杂等。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种光固化异种陶瓷、成型方法及装置，本专利技术不少于两种陶瓷材料采用光固化成型得到一定质量比的异种陶瓷，本专利技术成型方法可以实现陶瓷材料沿光固化成型方向的梯度变化，还能实现单层光固化不同区域陶瓷浆料成分动态调节。
[0004]本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
[0005]一种光固化异种陶瓷，不少于两种陶瓷材料采用光固化成型，沿光固化成型方向上，不少于两种陶瓷材料的质量比和为1。
[0006]上述方案中，两种陶瓷材料采用光固化成型，沿光固化成型方向上，一种陶瓷浆料质量占比随光固化层数由100％逐层递减，另一种陶瓷浆料的质量占比随光固化层数由0％逐层递增。
[0007]光固化异种陶瓷的成型方法，包括如下步骤：
[0008]步骤一：将光敏树脂、分散剂和光引发剂置于行星球磨机中预混合足够时间，再加入一定比例的一种陶瓷粉体继续球磨1～5h，使其完全均匀混合，配置成陶瓷浆料，然后以相同的方式配置另一种陶瓷浆料，将异种陶瓷浆料分别加入不同料箱中；
[0009]步骤二：将100％的第一种陶瓷浆料以一定厚度平铺在光固化工作台上，激光器按制定路径进行第一层光固化成型；
[0010]步骤三：完成第一层光固化成型后，通过调节转速控制第一种浆料的质量占比降低既定百分比，而另一种浆料的质量占比增加既定百分比，并完成第二层光固化成型；
[0011]步骤四：重复步骤三，直至完成最后一层光固化成型。
[0012]上述方案中，步骤四中，直至第一种浆料的质量占为0％，而第二种浆料的质量占比增加至100％，完成最后一层光固化成型。
[0013]上述方案中，以梯度层100层为例，每层第一种浆料质量占比为(100
‑
n)％，另一种
浆料质量占比为(0+n)％，其中，n为第一种浆料在第n层光固化成型时的质量比，且(0≤n≤100)，层厚为50μm。
[0014]上述方案中，液态浆料为SiC、ZrC、HfC、TaC、ZrO2、Al2O3、ZrB2、TiB2、HfB2、TaB2、HfN、TaN、ZrN或者BN，其中，陶瓷粉末粒径为0.2
‑
10μm，纯度大于99.9％。
[0015]上述方案中，第一种陶瓷浆料的送料速度和第二种陶瓷浆料的送料速度比为：(100
‑
n)：(0+n)。
[0016]上述方案中，光敏树脂为1，6－乙二醇二丙烯酸酯(HDDA)，分散剂与光引发剂根据不同材料对应选择。
[0017]一种光固化成型异种陶瓷的装置，包括基台、刮板、工作台、升降台、激光器、第一种料浆下料泵、第一种料浆控速轴、第一种料浆箱、第二种料浆箱、第二种料浆下料泵、第二种料浆控速轴、混料震动盘、混料震动盘叶片和导料管；所述基台上方设置有工作台和升降台，所述升降台用于置放待成型件，所述升降台上方设置有激光器；所述陶瓷浆料箱下方设置并安装下料泵，所述下料泵连接控速杆精确控制浆料下降质量，两种不同浆料通过混料震动盘充分混合后传输至导料管，利用刮板刮平浆料，在激光器发射的特定波长作用下完成两种陶瓷浆料的光固化成型。
[0018]上述方案中，所述导料管中部设置并安装有粘度探针，所述粘度探针与显示屏电连通对混合后的浆料粘度实时监测并反馈，测量粘度后的混合陶瓷浆料传输至工作台。
[0019]有益效果：
[0020]本专利技术采用光固化成型方法，沿光固化成型方向一种陶瓷浆料质量占比随光固化层数由100％逐层递减，另一种陶瓷浆料的质量占比随光固化层数由0％逐层递增，并采用粘度测量装置对混合好的浆料的粘度进行实时检测并反馈，制备性能梯度变化的光固化异种陶瓷。本方法及装置通过动态调节异种陶瓷浆料的质量占比，实现陶瓷材料成分梯度变化，进而得到性能梯度变化的陶瓷，有效提升了异种陶瓷材料层间结合强度，显著降低层间缺陷，如气孔，裂纹和夹杂等，不仅可以实现陶瓷材料沿光固化成型方向的梯度变化，还能实现单层光固化不同区域陶瓷浆料成分动态调节。
附图说明
[0021]图1为本专利技术所述的光固化成型异种陶瓷方法示意图；
[0022]图2为本专利技术所述的光固化成型异种陶瓷装置结构示意图；
[0023]图3为本专利技术所述的光固化成型异种陶瓷装置结构剖面示意图；
[0024]图4为本专利技术所述的光固化成型异种陶瓷混料装置结构示意图；
[0025]图5为本专利技术所述的光固化成型异种陶瓷混料装置结构剖面示意图。
[0026]附图标注：
[0027]1‑
基台；2
‑
刮板；3
‑
工作台；4
‑
成型件；5
‑
升降台；6
‑
激光器；7
‑
第一种料浆下料泵；701
‑
第一种料浆控速轴；8
‑
第一种料浆箱；9
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第二种料浆箱；10
‑
第二种料浆下料泵；1001
‑
第二种料浆控速轴；11
‑
混料震动盘；1101
‑
混料震动盘叶片；1102
‑
导料管；12
‑
显示屏；1201
‑
粘度探针。
具体实施方式
[0028]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0029]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光固化异种陶瓷，其特征在于，不少于两种陶瓷材料采用光固化成型，沿光固化成型方向上，不少于两种陶瓷材料的质量占比的和为1。2.根据权利要求1所述的光固化异种陶瓷，其特征在于，两种陶瓷材料采用光固化成型，沿光固化成型方向上，一种陶瓷浆料质量占比随光固化层数由100％逐层递减，另一种陶瓷浆料的质量占比随光固化层数由0％逐层递增。3.根据权利要求2所述的光固化异种陶瓷的成型方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：将光敏树脂、分散剂和光引发剂置于行星球磨机中预混合足够时间，再加入一定比例的一种陶瓷粉体继续球磨1～5h，使其完全均匀混合，配置成陶瓷浆料，然后以相同的方式配置另一种陶瓷浆料，将异种陶瓷浆料分别加入不同料箱中；步骤二：将100％的第一种陶瓷浆料以一定厚度平铺在光固化工作台上，激光器按制定路径进行第一层光固化成型；步骤三：完成第一层光固化成型后，通过调节转速控制第一种浆料的质量占比降低既定百分比，而另一种浆料的质量占比增加既定百分比，并完成第二层光固化成型；步骤四：重复步骤三，直至完成最后一层光固化成型。4.根据权利要求3所述的光固化异种陶瓷的成型方法，其特征在于，步骤四中，直至第一种浆料的质量比为0％，而第二种浆料的质量占比增加至100％，完成最后一层光固化成型。5.根据权利要求3所述的光固化异种陶瓷的成型方法，其特征在于，以梯度层100层为例，每层第一种浆料质量占比为(100
‑
n)％，另一种浆料质量占比为(0+n)％，其中，n为第一种浆料在第n层光固化成型时的质量比，且(0≤n≤100)，层厚为50μm。6.根据权利要求3所述的光固化异种陶瓷的成型方法，其特征在于，液态浆料为SiC、ZrC、HfC、TaC、ZrO2、Al2O3、Z...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔毛毛，王霄，张钊，刘会霞，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：