一种凝胶注模成型和干燥方法

本发明涉及陶瓷成型和干燥，具体地说，涉及一种凝胶注模成型复杂形状碳化硅陶瓷素坯的液体干燥过程同步3d打印消失模技术的凝胶注模成型和干燥方法。

背景技术：

1、凝胶注模成型(gel-casting)技术是由美国橡树岭国家实验室发明的一种陶瓷先进成型技术，有利于大尺寸复杂形状的陶瓷制备。但在实际制备过程中，凝胶注模成型作为一种依赖模具的成型技术，在复杂结构的成型中，模具的设计与制备难度较大。

2、同时，对于复杂结构湿坯而言，传统陶瓷干燥技术容易在厚度方向产生较大的水分梯度差，从而引起坯体各部分的收缩不一致，造成坯体内部存在应力，引起坯体的变形开裂。

3、因此，目前凝胶注模成型技术在复杂结构陶瓷的成型与干燥过程仍需要进一步的技术突破。

技术实现思路

1、针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供了一种液体干燥同步消失模技术的凝胶注模成型和干燥方法。

2、本发明提供了一种凝胶注模成型和干燥方法，包括以下步骤：

3、步骤1，制备模具及湿坯、准备液体干燥环境：

4、制备模具及湿坯：制备模具，将陶瓷浆料注模后固化形成湿坯；

5、准备液体干燥环境：将干燥剂包裹置于干燥溶剂内得到无水的液体干燥环境；

6、步骤2，将带有模具的湿坯置于液体干燥环境中，使模具溶解于干燥溶剂中实现消失模并且湿坯中的水被干燥剂吸收实现液体干燥。

7、优选的：所述步骤1中的陶瓷浆料中凝胶体系的固化温度不超过模具的材料的玻璃化转变温度且陶瓷浆料中凝胶网络在干燥溶剂中稳定存在不被分解。陶瓷浆料优选为sic陶瓷浆料。

8、优选的：所述步骤1的模具的材料为不溶于水且可溶于干燥溶剂的高分子材料。

9、优选的：所述步骤1中使用3d打印制备模具。

10、优选的：所述步骤1中的干燥溶剂为乙醇、丙酮或其他可与水混溶的有机溶剂。

11、优选的：所述步骤1中的干燥剂为无水硫酸镁、无水硫酸钙、分子筛或其他适用于干燥溶剂脱水的干燥剂。

12、优选的：所述步骤1中的干燥溶剂为乙醇，所述步骤1中的模具的材料为pvb。

13、优选的：所述步骤2中将带有模具的湿坯置于液体干燥环境后加热保温24h-48h，保温温度为40-50℃。

14、优选的：还包括步骤3，将液体干燥后的湿坯去除干燥溶剂后得到陶瓷坯体。

15、优选的：还包括步骤3，将吸水后的干燥剂脱水后实现回收，将溶解模具后的干燥溶剂蒸发，干燥溶剂挥发后冷凝实现回收，模具析出后实现回收。

16、本发明技术方案采用液体干燥同步3d打印消失模技术大大降低了复杂形状sic素坯的干燥难度和成型难度，实现了复杂结构sic反射镜素坯的无缺陷成型和干燥，干燥剂、干燥溶剂和模具材料可回收循环利用，可以降低技术成本，满足环保需求。

技术特征：

1.一种凝胶注模成型和干燥方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的凝胶注模成型和干燥方法，其特征在于：所述步骤1中的陶瓷浆料中凝胶体系的固化温度不超过模具的材料的玻璃化转变温度且陶瓷浆料中凝胶网络在干燥溶剂中稳定存在不被分解。

3.根据权利要求1所述的凝胶注模成型和干燥方法，其特征在于：所述步骤1的模具的材料为不溶于水且可溶于干燥溶剂的高分子材料。

4.根据权利要求1所述的凝胶注模成型和干燥方法，其特征在于：所述步骤1中使用3d打印制备模具。

5.根据权利要求1所述的凝胶注模成型和干燥方法，其特征在于：所述步骤1中的干燥溶剂为乙醇、丙酮或其他可与水混溶的有机溶剂。

6.根据权利要求1所述的凝胶注模成型和干燥方法，其特征在于：所述步骤1中的干燥剂为无水硫酸镁、无水硫酸钙、分子筛或其他适用于干燥溶剂脱水的干燥剂。

7.根据权利要求1所述的凝胶注模成型和干燥方法，其特征在于：所述步骤1中的干燥溶剂为乙醇，所述步骤1中的模具的材料为pvb。

8.根据权利要求1所述的凝胶注模成型和干燥方法，其特征在于：所述步骤2中将带有模具的湿坯置于液体干燥环境后加热保温24h-48h，保温温度为40-50℃。

9.根据权利要求1所述的凝胶注模成型和干燥方法，其特征在于：还包括步骤3，将液体干燥后的湿坯去除干燥溶剂后得到陶瓷坯体。

10.根据权利要求1所述的凝胶注模成型和干燥方法，其特征在于：还包括步骤3，将吸水后的干燥剂脱水后实现回收，将溶解模具后的干燥溶剂蒸发，干燥溶剂挥发后冷凝实现回收，模具析出后实现回收。

技术总结
本发明提供了一种凝胶注模成型和干燥方法，通过制备模具及湿坯、准备液体干燥环境后，将带有模具的湿坯置于液体干燥环境中，使模具溶解于干燥溶剂中实现消失模并且湿坯中的水被干燥剂吸收实现液体干燥。本发明的技术方案将液体干燥过程与3D打印模具的消失过程同步进行，解决了目前凝胶注模成型复杂结构碳化硅陶瓷过程中的模具设计复杂、模具制备周期长、脱模困难和干燥过程易开裂变形的问题。

技术研发人员：陈忠明,王承宇,黄政仁,刘学建,杨金晶,孙安乐,姚秀敏,刘桂玲,刘雷敏
受保护的技术使用者：中国科学院上海硅酸盐研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14