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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

527   編輯：中冶有色網   來源：陳洪鈞,王小鋒,劉明信,彭超群,王日初  
2024-04-02 15:10:17
碳化硅(SiC)陶瓷因其優異的高溫強度及耐磨性能、良好的耐腐蝕性能、較低的熱膨脹系數，在航空航天、微電子等領域擁有巨大應用潛力[1-5] SiC陶瓷的傳統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雜程度和制造精度等方面的要求[11] 因此，SiC陶瓷成型技術的研發已經成為當今制造領域的重要研究方向之一[12] 3D打印技術(亦稱增材制造技術)，是近年來發展的先進制造技術[13] 該技術借助計算機直接從三維物體數字化出發獲得Z軸方向逐層“切片”的數據模型，然后通過逐層疊加的方式制造三維物體[14-15] 該技術的出現為復雜形狀SiC陶瓷零件的制造提供了方案 LI等[16]采用直寫成型(DIW)技術制備出SiC骨架，并通過無壓浸滲技術制備出具有互穿結構的SiC-Al復合材料 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(SLS)成型技術制備SiC制品 DING等[18]使用立體光刻(SLA)成型技術制備SiC陶瓷坯體，并結合前驅體滲透熱解技術(PIP)，成功制備出SiC陶瓷反射鏡 然而，已有報道的增材制造技術仍然難以制備具有精細結構的三維形狀SiC 目前看來，基于光固化的立體光刻技術(SLA)和數字光處理技術(DLP)是制備此類SiC結構的潛在增材制造技術 但是，SiC的低反射率使紫外光難以穿透漿料，導致單層固化厚度低，進而難以進行增材制造成型 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，詳細研究了氧化溫度與時間對氧化層的影響；對氧化后的SiC顆粒進行一系列表征，探究漿料固化能力提高的原理；通過流變實驗詳細研究了分散劑種類、分散劑加入量以及固含量對氧化后SiC漿料穩定性的影響，獲得最優的漿料配比；最后成功制備了形狀復雜的SiC陶瓷坯件 1實驗1.1實驗原料選擇商用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 本文使用的化學試劑如表1所列 圖1原始Si
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3D打印 粉體氧化處理
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