一种泡沫陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术涉及先进陶瓷制造领域，具体公开了一种泡沫陶瓷及其制备方法，其由海绵支撑体浸泡于氧化锆陶瓷浆料后经高温烧结形成，其中，所述海绵支撑体由混合光敏材料经过光固化3D打印制得，所述混合光敏材料包括混合光敏树脂，所述混合光敏树脂以重量份计包括下述原料：30份~60份环氧丙烯酸酯；40份~70份活性稀释剂；1份~5份自由基光引发剂；50份~70份脂肪族环氧树脂；30份~50份羟丁基乙烯基醚；1份~5份阳离子光引发剂。相应的，本发明专利技术还公开了泡沫陶瓷的制备方法。采用本发明专利技术，所述泡沫陶瓷具有高通孔率和高力学性能等优点，产品的稳定性好、合格率高。而且，工艺简单，降低成本，高效快速、节能降耗，能产业化应用。能产业化应用。能产业化应用。

【技术实现步骤摘要】
一种泡沫陶瓷及其制备方法


[0001]本专利技术涉及先进陶瓷制造
，尤其涉及一种泡沫陶瓷及其制备方法。

技术介绍

[0002]在铸造生产过程中，泡沫陶瓷可有效地减少或消除液态金属中的夹杂物，显著改善铸件品质和成品率，提高铸造产品的质量水平与经济效益。其中，氧化锆泡沫陶瓷具有高强度、高温稳定性及耐腐蚀的特性，被广泛应用于钢水及高温熔体的过滤，其使用温度约为1600~1650℃，备受铸造行业的青睐。泡沫陶瓷的制备方法有造孔法、发泡法、有机前驱体浸渍法等，目前多采用聚氨酯海绵浸渍法。
[0003]近年来，基于快速成形的陶瓷增材制造可缩短制造周期、降低制造成本，成为陶瓷材料成形的研究热点。其中，自由基光固化体系速率快、性能易调节，但固化收缩严重，单独使用时成形精度低；阳离子固化体系黏度大速率慢，但体积收缩较小，能满足成形精度的要求。自由基
‑
阳离子混杂光固化体系能形成交联互穿网络，具有引发协同效应、性能互补等优势，由于成型工艺简单、速率快、精度高，因此以液态光敏树脂为基础的光固化3D打印技术在增材制造领域具有重大应用前景。
[0004]采用传统的高压发泡法制备聚氨酯海绵，其网孔大小均匀性差、网丝粗细一致性差，容易造成最终泡沫陶瓷产品的稳定性差、合格率低，具体如下：(1) 由于化学反应产生的气体而生成气孔，很难控制海绵的孔径及其分布；(2) 由于发泡剂的分布及用量、发泡的速度差异，易导致海绵内的气孔大小与形状差别很大、分布不均匀。具体的聚氨酯海绵中孔道结构的缺陷是：(1) 孔道的直径有大有小；(2) 孔道的内部可能会有较大的球形洞；(3) 海绵内存有未冲破聚氨酯壁的孔。采用存在缺陷的聚氨酯海绵生产的泡沫陶瓷力学强度低、抗热震性能差，容易在浇注过程中发生产品破碎的现象。
[0005]而采用光固化3D打印技术制备陶瓷产品，由于光敏陶瓷浆料价格昂贵、陶瓷生坯合格率低、脱脂烧结收缩率大，导致光固化3D打印法难以进行产业化生产。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种泡沫陶瓷，具有高通孔率和高力学性能等优点，产品的稳定性好、合格率高。
[0007]本专利技术所要解决的技术问题还在于，提供一种泡沫陶瓷的制备方法，工艺简单，降低成本，高效快速、节能降耗，能产业化应用。
[0008]为达到上述技术效果，本专利技术提供了一种泡沫陶瓷，其由海绵支撑体浸泡于氧化锆陶瓷浆料后经高温烧结形成，其中，所述海绵支撑体由混合光敏材料经过光固化3D打印制得，所述混合光敏材料包括混合光敏树脂，所述混合光敏树脂以重量份计包括下述原料：30份~60份环氧丙烯酸酯；40份~70份活性稀释剂；1份~5份自由基光引发剂；
50份~70份脂肪族环氧树脂；30份~50份羟丁基乙烯基醚；1份~5份阳离子光引发剂。
[0009]作为上述方案的改进，所述环氧丙烯酸酯的粘度≤60000mPa
·
s；所述活性稀释剂为1,6
‑
己二醇二丙烯酸酯，其粘度≤10mPa
·
s；所述自由基光引发剂为2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基
‑
二苯基氧化磷，成分含量≥99.0%；所述脂肪族环氧树脂的粘度≤300mPa
·
s；所述羟丁基乙烯基醚的成分含量≥98.0%；所述阳离子光引发剂为二芳基碘鎓盐，成分含量≥99.5%。
[0010]作为上述方案的改进，所述环氧丙烯酸酯的粘度为30000~60000mPa
·
s；所述活性稀释剂为1,6
‑
己二醇二丙烯酸酯，其粘度为5~10mPa
·
s；所述自由基光引发剂为2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基
‑
二苯基氧化磷，成分含量为99.0~99.5%；所述脂肪族环氧树脂的粘度为200~300mPa
·
s；所述羟丁基乙烯基醚的成分含量为98.0~99.5%；所述阳离子光引发剂为二芳基碘鎓盐，成分含量为99.5~99.8%。
[0011]作为上述方案的改进，所述混合光敏材料包括混合光敏树脂和陶瓷粉料，所述陶瓷粉料的加入量为混合光敏树脂的1~3wt%，所述陶瓷粉料选用氧化锆粉料。
[0012]作为上述方案的改进，所述氧化锆陶瓷浆料由氧化锆粉体、氧化镁、粘结剂进行混料，并经过球磨制得；所述氧化锆粉体的粒径尺寸为5
µ
m~30
µ
m；所述氧化锆陶瓷浆料的粘度为12000mPa
·
s~15000mPa
·
s。
[0013]作为上述方案的改进，所述泡沫陶瓷的通孔率＞85%，常温抗压强度＞8.5MPa，1400℃一次空气热震后残余强度＞3.5MPa。
[0014]相应的，本专利技术还提供一种泡沫陶瓷的制备方法，包括：（1）以重量份计，将30份~60份环氧丙烯酸酯、40份~70份活性稀释剂、2份~5份自由基光引发剂，50份~70份脂肪族环氧树脂、30份~50份羟丁基乙烯基醚、1份~5份阳离子光引发剂搅拌均匀，得到混合光敏树脂；（2）将混合光敏树脂经过光固化3D打印，制得海绵支撑体；（3）对所述海绵支撑体进行陶瓷浸浆处理，以使氧化锆陶瓷浆料附着在所述海绵支撑体上，得到泡沫陶瓷坯体；（4）对所述泡沫陶瓷坯体进行干燥处理，然后再进行高温烧结，得到泡沫陶瓷成品。
[0015]作为上述方案的改进，步骤（2）包括：将混合光敏树脂的原料混合均匀；设定光固化3D打印机的打印厚度、打印速率、光功率密度和光固化时间；将混合后的混合光敏树脂通过光固化3D打印机进行3D打印，得到海绵支撑体。
[0016]或者，步骤（2）包括：
将混合光敏树脂的原料混合均匀，并添加陶瓷粉料；设定光固化3D打印机的打印层厚度、打印速率、光功率密度和光固化时间；将混合后的混合光敏树脂通过光固化3D打印机进行3D打印，得到海绵支撑体。
[0017]作为上述方案的改进，所述打印层厚度为0.01~0.1mm、打印速率为10~50mm/s、光功率密度为5~25mW/cm2、光固化时间为2~5s。
[0018]作为上述方案的改进，步骤（3）包括下述步骤：将海绵支撑体浸渍在氧化锆陶瓷浆料中，辊压后形成第一坯体；将所述第一坯体再次浸渍在所述氧化锆陶瓷浆料中，辊压后形成第二坯体；将所述第二坯体进行干燥；所述第二坯体干燥后，在所述第二坯体表面喷涂所述氧化锆陶瓷浆料，得到泡沫陶瓷坯体。
[0019]作为上述方案的改进，步骤（4）中：所述干燥处理的工艺参数为：干燥温度为35℃~45℃，干燥时间为8h~12h；所述高温烧结的条件为：先以0.3℃/min~0.5℃/min的升温速率升至600℃~620℃，并保温0.5h~1h；再以0.5℃/min~1.5℃/min的升温速率升至1680℃~1720℃，并保温4h~6h；烧结气氛为空气。
[0020]实施本专利技术，具有如下有益效果：本专利技术泡沫陶瓷，其是先由混合光敏树脂经过光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种泡沫陶瓷，其特征在于，其由海绵支撑体浸泡于氧化锆陶瓷浆料后经高温烧结形成，其中，所述海绵支撑体由混合光敏材料经过光固化3D打印制得，所述混合光敏材料包括混合光敏树脂，所述混合光敏树脂以重量份计包括下述原料：30份~60份环氧丙烯酸酯；40份~70份活性稀释剂；1份~5份自由基光引发剂；50份~70份脂肪族环氧树脂；30份~50份羟丁基乙烯基醚；1份~5份阳离子光引发剂。2.如权利要求1所述的泡沫陶瓷，其特征在于，所述环氧丙烯酸酯的粘度≤60000mPa
·
s；所述活性稀释剂为1,6
‑
己二醇二丙烯酸酯，其粘度≤10mPa
·
s；所述自由基光引发剂为2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基
‑
二苯基氧化磷，成分含量≥99.0%；所述脂肪族环氧树脂的粘度≤300mPa
·
s；所述羟丁基乙烯基醚的成分含量≥98.0%；所述阳离子光引发剂为二芳基碘鎓盐，成分含量≥99.5%。3.如权利要求2所述的泡沫陶瓷，其特征在于，所述环氧丙烯酸酯的粘度为30000~60000mPa
·
s；所述活性稀释剂为1,6
‑
己二醇二丙烯酸酯，其粘度为5~10mPa
·
s；所述自由基光引发剂为2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基
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二苯基氧化磷，成分含量为99.0~99.5%；所述脂肪族环氧树脂的粘度为200~300mPa
·
s；所述羟丁基乙烯基醚的成分含量为98.0~99.5%；所述阳离子光引发剂为二芳基碘鎓盐，成分含量为99.5~99.8%。4.如权利要求1所述的泡沫陶瓷，其特征在于，所述混合光敏材料包括混合光敏树脂和陶瓷粉料，所述陶瓷粉料的加入量为混合光敏树脂的1~3wt%，所述陶瓷粉料选用氧化锆粉料。5.如权利要求1所述的泡沫陶瓷，其特征在于，所述氧化锆陶瓷浆料由氧化锆粉体、氧化镁、粘结剂进行混料，并经过球磨制得；所述氧化锆粉体的粒径尺寸为5
µ
m~30
µ
m；所述氧化锆陶瓷浆料的粘度为12000mPa
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s~15000mPa
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【专利技术属性】
技术研发人员：邱宝付，冯斌，乔富东，黄冠霆，王玉梅，唐海，
申请(专利权)人：广东佛山市陶瓷研究所控股集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：