碳化硅(SiC)陶瓷因其優(yōu)異的高溫強(qiáng)度及耐磨性能、良好的耐腐蝕性能、較低的熱膨脹系數(shù),在航空航天、微電子等領(lǐng)域擁有巨大應(yīng)用潛力[1-5]
SiC陶瓷的傳統(tǒng)制造成型方法主要為干壓成型[7]、注射成型[8]、流延成型[9]、注漿成型[10]等
這些成型技術(shù)通常僅適用于形狀簡單的SiC陶瓷零件的制備,越來越難以滿足零件在形狀復(fù)雜程度和制造精度等方面的要求[11]
因此,SiC陶瓷成型技術(shù)的研發(fā)已經(jīng)成為當(dāng)今制造領(lǐng)域的重要研究方向之一[12]
3D打印技術(shù)(亦稱增材制造技術(shù)),是近年來發(fā)展的先進(jìn)制造技術(shù)[13]
該技術(shù)借助計(jì)算機(jī)直接從三維物體數(shù)字化出發(fā)獲得Z軸方向逐層“切片”的數(shù)據(jù)模型,然后通過逐層疊加的方式制造三維物體[14-15]
該技術(shù)的出現(xiàn)為復(fù)雜形狀SiC陶瓷零件的制造提供了方案
LI等[16]采用直寫成型(DIW)技術(shù)制備出SiC骨架,并通過無壓浸滲技術(shù)制備出具有互穿結(jié)構(gòu)的SiC-Al復(fù)合材料
LIU等[17]利用熱法包覆制備酚醛樹脂包覆的SiC粉體,并通過選擇性激光燒結(jié)(SLS)成型技術(shù)制備SiC制品
DING等[18]使用立體光刻(SLA)成型技術(shù)制備SiC陶瓷坯體,并結(jié)合前驅(qū)體滲透熱解技術(shù)(PIP),成功制備出SiC陶瓷反射鏡
然而,已有報(bào)道的增材制造技術(shù)仍然難以制備具有精細(xì)結(jié)構(gòu)的三維形狀SiC
目前看來,基于光固化的立體光刻技術(shù)(SLA)和數(shù)字光處理技術(shù)(DLP)是制備此類SiC結(jié)構(gòu)的潛在增材制造技術(shù)
但是,SiC的低反射率使紫外光難以穿透漿料,導(dǎo)致單層固化厚度低,進(jìn)而難以進(jìn)行增材制造成型
為了解決SiC漿料難以光固化增材制造的問題,本文提出通過表面氧化形成一層高反射率的SiO2氧化層,從而提高漿料整體的光固化能力,為制備光固化3D打印SiC陶瓷提供漿料制備方案
本文首先通過差熱分析(DSC)研究SiC顆粒氧化工藝,詳細(xì)研究了氧化溫度與時(shí)間對(duì)氧化層的影響;對(duì)氧化后的SiC顆粒進(jìn)行一系列表征,探究漿料固化能力提高的原理;通過流變實(shí)驗(yàn)詳細(xì)研究了分散劑種類、分散劑加入量以及固含量對(duì)氧化后SiC漿料穩(wěn)定性的影響,獲得最優(yōu)的漿料配比;最后成功制備了形狀復(fù)雜的SiC陶瓷坯件
1實(shí)驗(yàn)1.1實(shí)驗(yàn)原料選擇商用SiC粉末(純度>99.5%)為原料,其顯微組織和粒度分布如圖1所示,表面元素比例如圖2所示
本文使用的化學(xué)試劑如表1所列
圖1原始Si
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“光固化3D打印SiC:粉體氧化處理提升漿料UV固化性能” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究,如用于商業(yè)用途,請(qǐng)聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)