IPC分类号：
B22C9/10 | B22C1/00 | B22C9/12
当前申请(专利权)人地址：
430000 湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号 (湖北,武汉,洪山区)
工商统一社会信用代码：
12100000441626842D
工商注册地址：
湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号
发明人：
蒋文明 | 余小鹏 | 牛言清 | 彭子伟 | 李庆晴 | 杨力 | 樊自田
摘要：
本发明涉及快速铸造领域，尤其涉及一种提高微滴喷射成形可溶性型芯性能与精度的方法及可溶性型芯。包括以下步骤：S1、将可溶性盐、改性剂和有机溶剂混合得到改性盐粉末，陶瓷粉和改性盐粉末混合形成混合粉料，采用微滴喷射成形工艺将混合粉料制备得到型芯初坯，经加热固化得到型芯坯体；S2、制备可溶性盐溶液，并向可溶性盐溶液中加入纳米陶瓷颗粒，混合得到浸渍液；S3、将型芯坯体进入浸渍液中进行浸渍处理，干燥后高温烧结，随炉冷却后得到可溶性型芯。采用微滴喷射粘结成形技术，以陶瓷粉+盐为原料制备可溶性型芯可实现型芯的高效脱除；对型芯坯体进行浸渗处理后，溶液中的盐和纳米陶瓷颗粒会填充坯体的孔隙，减小型芯的孔隙率，增加相对密度，防止烧结后的型芯产生过大的烧结收缩。
技术问题语段：
[0005]有鉴于此，本发明提出了一种提高微滴喷射成形可溶性型芯性能与精度的方法及可溶性型芯，以解决现有技术中传统浸渍液在高温下会发生分解影响型芯性能和精度，以及型芯原料中的盐在打印和存放过程中会发生吸湿的技术问题
技术功效语段：
[0030](1)采用微滴喷射粘结成形技术，以陶瓷粉+盐为原料制备可溶性型芯具有效率高、成形过程无需支撑材料、可快速成形复杂结构型芯等优点，同时在浇注后型芯中的盐遇水发生溶解便会使型芯发生溃散，从而实现型芯的高效脱除。这既可以解决传统制备方法生产周期长、成形复杂形状困难等问题，又可以解决传统型芯脱除工艺复杂、脱芯效果不理想、易对铸件造成损伤等问题；
[0031](2)对型芯坯体进行浸渗处理后，溶液中的盐和纳米陶瓷颗粒会填充坯体的孔隙，减小型芯的孔隙率，增加相对密度。高温烧结时熔融的盐在型芯内部流动并对孔隙进行填充，使型芯内部组织更加致密，同时型芯中的纳米陶瓷颗粒会抑制晶粒的异常生长，起到细晶强化的作用，这些都极大提高了型芯的强度，与未处理相比提高了5倍；
[0032](3)浸渗后的坯体在高温烧结时最高温度只需在盐的熔点附近即可，在此温度下盐基本不会发生分解挥发，同时熔融盐会对型芯内部孔隙起到填充效果，减少了因烧结时颗粒迁移带来的收缩，因此烧结后的型芯不会产生较大收缩，收缩率可控制在2％以下，尺寸精度得到了保障。同时型芯内部的盐基本未发生分解也保证了型芯具有良好的可溶性；
[0033](4)多种粒径的陶瓷粉末级配后混合均匀得到的打印原料，在打印过程中粉床的堆积密度得到了较大提高，不但使打印后的型芯坯体孔隙率降低，而且型芯内部颗粒间连接紧密，在一定程度上降低了型芯的烧结收缩；
[0034](5)对可溶性盐进行改性后，油酸、硬脂酸等会与盐中的Ca2+发生反应生成油酸钙、硬脂酸钙等物质，这些物质会在盐的表面形成包覆层，防止盐与空气中的水分接触，提高了原料的抗水化性。同时在烧结过程中油酸钙、硬脂酸钙以及多余的硬脂酸等物质在高温下发生分解，不会对型芯产生不利影响。
权利要求：
1.一种提高微滴喷射成形可溶性型芯性能与精度的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将可溶性盐、改性剂和有机溶剂混合得到改性盐粉末，陶瓷粉和改性盐粉末混合形成混合粉料，采用微滴喷射成形工艺将混合粉料制备得到型芯初坯，经加热固化得到型芯坯体；
S2、制备可溶性盐溶液，并向可溶性盐溶液中加入纳米陶瓷颗粒，混合得到浸渍液；
S3、将型芯坯体进入浸渍液中进行浸渍处理，干燥后高温烧结，随炉冷却后得到可溶性型芯。
2.如权利要求1所述的一种提高微滴喷射成形可溶性型芯性能与精度的方法，其特征在于：所述可溶性盐与有机溶剂的质量体积比为1:3-6；所述可溶性盐的组成包括，按质量百分数计，10％-20％的钙盐和80％-90％的其他盐；所述改性剂的加入量为可溶性盐质量的5％-15％。
3.如权利要求2所述的一种提高微滴喷射成形可溶性型芯性能与精度的方法，其特征在于：所述钙盐包括氯化钙和/或硝酸钙，所述其他盐包括氯化盐、硫酸盐、硅酸盐、磷酸盐和偏磷酸盐中的一种或几种的混合物；所述改性剂包括油酸和/或硬脂酸；所述有机溶剂为醇类溶剂。
4.如权利要求1所述的一种提高微滴喷射成形可溶性型芯性能与精度的方法，其特征在于：所述陶瓷粉和改性盐粉末的粒径均为200目-2000目，所述混合粉料中陶瓷粉所占质量百分数为10％-90％。
5.如权利要求4所述的一种提高微滴喷射成形可溶性型芯性能与精度的方法，其特征在于：所述陶瓷粉包括两种或两种以上粒径的混合，每种粒径占比15wt.％以上。
6.如权利要求1所述的一种提高微滴喷射成形可溶性型芯性能与精度的方法，其特征在于：步骤S2中，浸渍处理时间为40s～4min，浸渗方式为常压浸渗或者真空浸渗，真空浸渗时真空度为0～40KPa；可溶性盐溶液为可溶性盐粉末的饱和或过饱和溶液。
7.如权利要求6所述的一种提高微滴喷射成形可溶性型芯性能与精度的方法，其特征在于：步骤S2中纳米陶瓷颗粒的粒径为15-100nm，所述纳米陶瓷颗粒的加入量为可溶性盐溶液质量的5％-20％。
8.如权利要求1所述的一种提高微滴喷射成形可溶性型芯性能与精度的方法，其特征在于：步骤S1中，所述微滴喷射成形工艺中，粘结剂为酚醛树脂，粘结剂饱和度为90％-150％，打印层高为0.07mm-0.25mm；加热固化温度为190℃-220℃，加热固化时间为2h-5h。
9.如权利要求1所述的一种提高微滴喷射成形可溶性型芯性能与精度的方法，其特征在于：步骤S3中，所述烧结分为两个阶段，分别为在550℃-700℃下烧结2h-3h，然后在盐的熔点±50℃内烧结2h-3h，烧结过程中升温速率为2-6℃/min。
10.一种可溶性型芯，其特征在于：所述可溶性型芯采用如权利要求1-9任一项所述的一种提高微滴喷射成形可溶性型芯性能与精度的方法制备得到。
技术领域：
[0001]本发明涉及快速铸造领域，尤其涉及一种提高微滴喷射成形可溶性型芯性能与精度的方法及可溶性型芯。
背景技术：
[0002]发动机机匣、涡轮叶片是航空航天等领域不可或缺的零件，这些零件具有复杂空腔结构，而为了形成空腔结构，在零件铸造的过程中需要采用到型芯，型芯的性能和精度也影响着这些零件能否使用。专利CN202211249829.6、CN202310932619.5等所提到的注射成型、等静压成型和凝胶注射成型等传统型芯制备方法，在制备时需要准备模具，制备周期长，生产效率低，在成型复杂型芯时存在一定的难度。传统氧化铝、氧化硅基陶瓷芯在浇注后需要采用机械振动、碱液腐蚀等方式进行脱芯处理，但这些方法会对铸件质量产生不利影响，在去除复杂弯曲型芯时效果不理想，专利CN202310986691.6、CN201810606149.2中所提到的脱芯液均为强碱，且需要在高温高压下进行脱芯处理，工艺复杂。因此需要开发出高效的型芯制备方法以及易清除的型芯材料。
[0003]微滴喷射粘结成型技术是一种先进的3D打印技术，属于粉末床融合技术的一种。这种技术利用喷头精准控制地向粉末床上喷射粘结剂，以逐层构建三维物体。现有专利CN117383916A公开了一种可溶性陶瓷芯、制备方法与应用，通过将陶瓷粉和可溶性盐结合，采用微滴喷射粘结成型技术打印得到陶瓷芯坯体，经高温烧结得到可溶性陶瓷芯。虽然上述方案制备的陶瓷芯具有良好的可溶性，可提高生产效率，降低成本。
[0004]但上述方案仍存在以下不足：(1)由于单一粒径的粉末堆积密度较小，导致打印出的坯体孔隙率较高，为保证型芯具有一定的强度需要进行浸渗处理。传统浸渗液一般为纳米陶瓷颗粒的分散液或溶胶，这些纳米陶瓷颗粒与打印原料中的陶瓷颗粒种类不同，其强化机理主要是浸渗液中的陶瓷颗粒与型芯中的陶瓷颗粒在高温下发生反应生成新的物质，这些新生成的物质会对型芯的性能起到改善的作用。但这个反应温度往往远高于盐的熔点，会导致型芯中的盐大量分解、挥发，影响型芯烧结后的强度以及可溶性。而且盐的大量分解还会导致型芯在烧结后收缩过大，影响烧结后型芯的尺寸精度。(2)单一粒径的粉末使得打印过程中粉末床的堆积密度较低，导致打印出的坯体有较大的孔隙率，同时打印原料中的盐极易出现吸湿现象，会对打印过程和型芯存放造成影响。
发明内容：
[0005]有鉴于此，本发明提出了一种提高微滴喷射成形可溶性型芯性能与精度的方法及可溶性型芯，以解决现有技术中传统浸渍液在高温下会发生分解影响型芯性能和精度，以及型芯原料中的盐在打印和存放过程中会发生吸湿的技术问题。
[0006]本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种提高微滴喷射成形可溶性型芯性能与精度的方法，包括以下步骤：
[0007]S1、将陶瓷粉和改性盐粉末混合形成混合粉料，采用微滴喷射成形工艺将混合粉料制备得到型芯初坯，经加热固化得到型芯坯体；
[0008]S2、制备可溶性盐溶液，并向可溶性盐溶液中加入纳米陶瓷颗粒，混合得到浸渍液；
[0009]S3、将型芯坯体进入浸渍液中进行浸渍处理，干燥后高温烧结，随炉冷却后得到可溶性型芯。
[0010]本发明中，步骤S1中，采用微滴喷射成形工艺，以陶瓷粉和盐为原料制备可溶性型芯，其中盐提供了型芯的可溶性特性，而陶瓷粉则增强了型芯的机械强度和热稳定性。上述方案具有效率高、成形过程无需支撑材料、可快速成形复杂结构型芯等优点，同时在浇注后型芯中的盐遇水发生溶解便会使型芯发生溃散，从而实现型芯的高效脱除。这既可以解决传统制备方法生产周期长、成形复杂形状困难等问题，又可以解决传统型芯脱除工艺复杂、脱芯效果不理想、易对铸件造成损伤等问题。步骤S2和S3中，以盐和纳米陶瓷颗粒以一定比例混合形成浸渍液，对型芯坯体进行浸渗处理后，溶液中的盐和纳米陶瓷颗粒会填充坯体的孔隙，减小型芯的孔隙率，增加相对密度。高温烧结时熔融的盐在型芯内部流动并对孔隙进行填充，使型芯内部组织更加致密，同时型芯中的陶瓷颗粒被熔融盐包围，也会起到颗粒强化的作用，这些都极大提高了型芯的强度，与未处理相比提高了5倍；纳米陶瓷颗粒的加入还能提高型芯的热稳定性，减少铸造过程中的热应力问题。
[0011]在以上技术方案的基础上，优选的，所述改性盐粉末的制备过程如下：
[0012]将改性剂和有机溶剂混合得到改性溶液，然后将可溶性盐加入到改性溶液中，于25-50℃下搅拌，经烘干破碎得到改性盐粉末，所述改性盐粉末的粒径为200目-2000目，其中可溶性盐与有机溶剂的质量体积比为1:3-6，有机溶剂为醇类溶剂，包括但不限于无水乙醇、无水甲醇等；所述改性剂的加入量为可溶性盐质量的5％-15％。
[0013]所述改性溶液为质量占可溶性盐质量的5％-15％的油酸和/或硬脂酸溶于无水乙醇后形成的溶液；所述可溶性盐和改性溶液的质量体积比为1：3-6。
[0014]在以上技术方案的基础上，优选的，所述可溶性盐的组成包括，按质量百分数计，10％-20％的钙盐和80％-90％的其他盐，所述其他盐包括氯化盐、硫酸盐、硅酸盐、磷酸盐和偏磷酸盐中的一种或几种的混合物，所述钙盐为氯化钙和/或硝酸钙。
[0015]在改性过程中，油酸和硬脂酸与可溶性盐中的钙离子反应，形成油酸钙和硬脂酸钙。这些反应主要发生在盐的表面，生成的油酸钙和硬脂酸钙在盐的表面形成稳定的包覆层。这层包覆不仅物理隔离了盐与外界环境(特别是水分)的直接接触，还能通过其疏水性质减少水分的吸附。改性后的盐粉末表面的包覆层有效防止了盐与空气中的水分接触，显著提高了盐的抗水化性。这一特性可以保持粉末的流动性和加工性，防止打印过程中因盐吸湿导致的团块形成。同时这一处理对于在潮湿环境下的存储和处理尤为重要，可以有效防止型芯坯体在存放过程中因吸湿而出现开裂现象。在高温烧结过程中，油酸钙和硬脂酸钙会发生分解。这些物质的分解产物主要是钙盐以及CO2和其他无害气体，这些气体会在烧结过程中逸出，不会留下对型芯结构有害的残留物，钙盐的存在也不会对型芯的性能和可溶性产生不利影响。
[0016]在以上技术方案的基础上，优选的，所述陶瓷粉的粒径为200目-2000目，所述混合粉料中陶瓷粉所占质量百分数为10％-90％。
[0017]在以上技术方案的基础上，优选的，所述陶瓷粉包括两种或两种以上粒径的混合，每种粒径占比15％以上。所述陶瓷粉可以是200目-2000目范围内的任意多种粒径的混合，如200目、500目和1000目的陶瓷粉粉末分别以25％、30％和45％的比例混合组成；或200目、500目、1000目、1500目、1200目分别以20％的比例混合，本发明在此不作具体限制。
[0018]更为优选的，所述陶瓷粉为二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钇等粉料的一种或几种的混合物。
[0019]具体地，在陶瓷粉中使用两种或两种以上的粒径，并确保每种粒径占比至少15％，可以实现更为均匀且紧密的粉末堆积。不同粒径的粉末颗粒在堆积时较大的颗粒形成框架结构，而较小的颗粒则填充在较大颗粒之间的空隙中，这种分布有助于减少孔隙率。不同粒径的粉末在烧结过程中能更好地融合，形成更为紧密的颗粒间连接。这种紧密连接有助于提高型芯的整体结构强度，同时在一定程度上降低烧结收缩，因为材料间更少的空隙可以减少烧结过程中材料的移动和重组。
[0020]在以上技术方案的基础上，优选的，步骤S3中，浸渍处理时间为40s～4min，浸渗方式为常压浸渗或者真空浸渗，真空浸渗时真空度为0～40KPa；步骤S2中，可溶性盐溶液为可溶性盐粉末的饱和或过饱和溶液，所述可溶性盐粉末与步骤S1中的改性盐粉末组成相同。
[0021]具体地，浸渍时间具体根据型芯坯体的大小和孔隙结构调整，较短的时间足以让浸渍液渗透到型芯的表面和浅层结构中，而较长的时间则允许液体更深入地渗透到内部结构中，上述对于浸渍时间的控制有助于确保液体的均匀分布，避免过度浸渍导致的结构问题。常压浸渗适用于不需要极端条件下的渗透，而真空浸渗(真空度0-40KPa)则用于更加困难的渗透情况，如高孔隙率或复杂内部结构的型芯，真空可帮助去除型芯中的空气和其他气体，从而促进液体的更深入渗透。饱和溶液确保有足够的改性盐存在于溶液中，以便在浸渍过程中充分进入型芯坯体中。过饱和溶液则含有比饱和溶液更多的溶质，可以在型芯表面形成更厚的盐层，有助于在后续处理中形成更加坚固的结构。同时使用盐的饱和或过饱和溶液可以防止在浸渗过程中因型芯坯体内部的盐溶于水而出现塌陷、溃散现象，保证型芯的完整性。
[0022]在以上技术方案的基础上，优选的，步骤S2中纳米陶瓷颗粒的粒径为15-100nm，所述纳米陶瓷颗粒的加入量为可溶性盐溶液质量的5％-20％，所述纳米陶瓷颗粒为纳米二氧化硅、纳米氧化铝、纳米氧化锆、纳米氧化钇中的一种或几种的混合物。
[0023]纳米陶瓷颗粒由于其微小尺寸能够渗透进型芯材料的微小孔隙中，有助于在孔隙中形成更加致密的结构，减少孔隙率，提升型芯的整体机械强度和热稳定性；纳米陶瓷颗粒可以在烧结过程中促进更均匀的热分布，减少热应力，提高型芯的耐热性，减少了型芯材料在高温铸造过程中的热变形和热裂纹的可能。纳米陶瓷颗粒在型芯内部会起到钉扎作用，抑制内部晶粒的异常生长，细化晶粒，从而在型芯中起到细晶强化的作用。纳米陶瓷颗粒加入过少可能无法充分提供足够的强度和热稳定性，加入过多可能会导致浸渍液过于浓稠，影响其流动性和均匀浸润型芯的能力。
[0024]在以上技术方案的基础上，优选的，步骤S1中，所述微滴喷射成形工艺中，粘结剂为酚醛树脂，粘结剂饱和度为90％-150％，打印层高为0.07mm-0.25mm；加热固化温度为190℃-220℃，加热固化时间为2h-5h。
[0025]以酚醛树脂做粘结剂，酚醛树脂在加热固化时会发生固化反应，使型芯坯体具有一定的初强度，可以防止型芯坯体发生断裂或变形，保证后续浸渗、烧结过程的进行；选择在0.07mm-0.25mm之间的层高可以达到较好的平衡，既保证了型芯的表面质量和细节的精确度，又能在合理的时间内完成打印；在190℃-220℃范围内固化，可以确保树脂完全固化，提高型芯的机械强度和热稳定性。固化时间的选择(2h-5h)则确保了树脂能够在整个型芯中均匀固化，避免未固化的区域可能导致的结构弱点。
[0026]在以上技术方案的基础上，优选的，步骤S3中，所述烧结分为两个阶段，分别为在550℃-700℃下烧结2h-3h，然后在盐的熔点±50℃内烧结2h-3h，烧结过程中升温速率为2-6℃/min。
[0027]第一阶段，在此温度范围内，酚醛树脂中的有机组分开始分解和热解，释放出小分子挥发物。在较低温度下进行初步烧结，可以控制有机物的分解速率，避免因快速分解造成的内部应力和缺陷(如裂纹)，有助于保持型芯的结构完整性和形状稳定性。第二阶段，在接近盐的熔点的温度下烧结，浸渗后的坯体在高温烧结时最高温度只需在盐的熔点附近即可，在此温度下盐基本不会发生分解挥发，同时熔融盐会对型芯内部孔隙起到填充效果，减少了因烧结时颗粒迁移带来的收缩，因此烧结后的型芯不会产生较大收缩，收缩率可控制在2％以下，尺寸精度得到了保障。同时型芯内部的盐基本未发生分解也保证了型芯具有良好的可溶性。
[0028]第二方面，本发明提供了一种可溶性型芯，所述可溶性型芯采用如上任一项所述的一种提高微滴喷射成形可溶性型芯性能与精度的方法制备得到。
[0029]本发明的一种提高微滴喷射成形可溶性型芯性能与精度的方法及可溶性型芯相对于现有技术具有以下有益效果：
[0030](1)采用微滴喷射粘结成形技术，以陶瓷粉+盐为原料制备可溶性型芯具有效率高、成形过程无需支撑材料、可快速成形复杂结构型芯等优点，同时在浇注后型芯中的盐遇水发生溶解便会使型芯发生溃散，从而实现型芯的高效脱除。这既可以解决传统制备方法生产周期长、成形复杂形状困难等问题，又可以解决传统型芯脱除工艺复杂、脱芯效果不理想、易对铸件造成损伤等问题；
[0031](2)对型芯坯体进行浸渗处理后，溶液中的盐和纳米陶瓷颗粒会填充坯体的孔隙，减小型芯的孔隙率，增加相对密度。高温烧结时熔融的盐在型芯内部流动并对孔隙进行填充，使型芯内部组织更加致密，同时型芯中的纳米陶瓷颗粒会抑制晶粒的异常生长，起到细晶强化的作用，这些都极大提高了型芯的强度，与未处理相比提高了5倍；
[0032](3)浸渗后的坯体在高温烧结时最高温度只需在盐的熔点附近即可，在此温度下盐基本不会发生分解挥发，同时熔融盐会对型芯内部孔隙起到填充效果，减少了因烧结时颗粒迁移带来的收缩，因此烧结后的型芯不会产生较大收缩，收缩率可控制在2％以下，尺寸精度得到了保障。同时型芯内部的盐基本未发生分解也保证了型芯具有良好的可溶性；
[0033](4)多种粒径的陶瓷粉末级配后混合均匀得到的打印原料，在打印过程中粉床的堆积密度得到了较大提高，不但使打印后的型芯坯体孔隙率降低，而且型芯内部颗粒间连接紧密，在一定程度上降低了型芯的烧结收缩；
[0034](5)对可溶性盐进行改性后，油酸、硬脂酸等会与盐中的Ca2+发生反应生成油酸钙、硬脂酸钙等物质，这些物质会在盐的表面形成包覆层，防止盐与空气中的水分接触，提高了原料的抗水化性。同时在烧结过程中油酸钙、硬脂酸钙以及多余的硬脂酸等物质在高温下发生分解，不会对型芯产生不利影响。
具体实施方式：
[0037]下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
[0038]实施例1
[0039]本实施例提供了一种提高微滴喷射成形可溶性型芯性能与精度的方法及可溶性型芯，具体包括以下步骤：
[0040]S1、将80g氯化钠与20g氯化钙混合均匀，随后将盐放入500ml硬脂酸乙醇溶液中，溶液中的硬脂酸质量为10g，搅拌均匀并烘干得到改性盐颗粒，随后将改性盐颗粒分别破碎成1000目得到改性盐粉末；
[0041]S2、将1000目的二氧化硅和改性盐粉末混合均匀作为打印原料，其中改性盐粉末添加比例为40％。将混合粉末铺满供粉缸，在计算机中导入陶瓷芯的三维结构模型，并调整3D打印机的各项打印参数。随后开始打印，喷头、供粉缸和工作缸按照设置好的程序运行，直至打印过程结束。其中，所述3D打印设备打印参数为：打印层高0.07mm，粘结剂为酚醛树脂，粘结剂饱和度90％；
[0042]S3、打印结束后，将打印好的型芯坯体连同粉床放入烘干箱中，在190℃下加热固化3h。冷却后将型芯坯体从粉床中取出，并清除干净其周围多余的粉末。以氯化钠和氯化钙的饱和溶液作为浸渗液，氯化钠和氯化钙的质量比为4:1。随后将型芯坯体放入浸渗液中，在常压下浸渗3min后取出，随后放入烘干箱中干燥；
[0043]S4、将浸渗后的陶瓷坯体放入坩埚中，并用球形氧化铝颗粒完全填埋，随后将其放入马弗炉中进行高温烧结。其烧结曲线按照550℃烧结2h，高于氯化钠熔点20℃下烧结2h，升温速率为2℃/min的工艺参数进行烧结，最后，随炉冷却得到可溶性型芯。
[0044]实施例2
[0045]本实施例提供了一种提高微滴喷射成形可溶性型芯性能与精度的方法及可溶性型芯，具体制备方法同实施例1，区别在于：步骤S3中浸渍液为氯化钠、氯化钙的饱和溶液中加入50nm的二氧化硅颗粒分散均匀后得到，其中二氧化硅颗粒的加入量为氯化钠、氯化钙饱和溶液总质量的15％。
[0046]实施例3
[0047]本实施例提供了一种提高微滴喷射成形可溶性型芯性能与精度的方法及可溶性型芯，如图1所示，具体制备方法同实施例2，区别在于：步骤S1中，将改性盐颗粒破碎为200目、500目和1000目，步骤S2中，将200目、500目、1000目的二氧化硅和改性盐粉末混合均匀作为打印原料，其中200目、500目、1000目粉末所占比例分别为25％、30％、45％。
[0048]实施例4
[0049]本实施例提供了一种提高微滴喷射成形可溶性型芯性能与精度的方法及可溶性型芯，具体包括以下步骤：
[0050]S1，将90g硫酸钠与10g氯化钙混合均匀，随后将盐放入300ml硬脂酸乙醇溶液中，溶液中的硬脂酸质量为12g，搅拌均匀并烘干得到改性盐颗粒，随后将改性盐颗粒分别破碎成200目、500目、1000目、1500目得到改性盐粉末。
[0051]S2，将200目、500目、1000目、1500目的二氧化硅和改性盐粉末混合均匀作为打印原料，其中改性盐粉末添加比例为10％，200目、500目、1000目、1500目粉末所占比例分别为15％、25％、25％、35％。将混合粉末铺满供粉缸，在计算机中导入陶瓷芯的三维结构模型，并调整3D打印机的各项打印参数。随后开始打印，喷头、供粉缸和工作缸按照设置好的程序运行，直至打印过程结束。其中，所述3D打印设备打印参数为：打印层高0.15mm，粘结剂为酚醛树脂，粘结剂饱和度100％。
[0052]S3，打印结束后，将打印好的型芯坯体连同粉床放入烘干箱中，在200℃下加热固化2h。冷却后将型芯坯体从粉床中取出，并清除干净其周围多余的粉末。在硫酸钠和氯化钙的饱和溶液中加入15nm的二氧化硅颗粒分散均匀后得到浸渗液，硫酸钠和氯化钙的质量比为9:1，其中二氧化硅颗粒的加入量为硫酸钠和氯化钙饱和溶液总质量的5％，随后将型芯坯体放入浸渗液中，在常压下浸渗4min后取出，随后放入烘干箱中干燥。
[0053]S4，将浸渗后的陶瓷坯体放入坩埚中，并用球形氧化铝颗粒完全填埋，随后将其放入马弗炉中进行高温烧结。其烧结曲线按照600℃烧结2h，高于氯化钠熔点35℃下烧结2.5h，升温速率为4℃/min的工艺参数进行烧结，最后，随炉冷却得到可溶性型芯。
[0054]实施例5
[0055]本实施例提供了一种提高微滴喷射成形可溶性型芯性能与精度的方法及可溶性型芯，具体包括以下步骤：
[0056]S1，将75g氯化钠、10g硫酸钠与15g硝酸钙混合均匀，随后将盐放入600ml硬脂酸乙醇溶液中，溶液中的硬脂酸质量为12g，搅拌均匀并烘干得到改性盐颗粒，随后将改性盐颗粒分别破碎成200目、500目、1000目、1500目和2000目得到改性盐粉末。
[0057]S2，将200目、500目、1000目、1500目、2000目的二氧化硅和改性盐粉末混合均匀作为打印原料，其中改性盐粉末添加比例为90％，200目、500目、1000目、1500目和2000目粉末所占比例分别为20％、20％、20％、20％和20％。将混合粉末铺满供粉缸，在计算机中导入陶瓷芯的三维结构模型，并调整3D打印机的各项打印参数。随后开始打印，喷头、供粉缸和工作缸按照设置好的程序运行，直至打印过程结束。其中，所述3D打印设备打印参数为：打印层高0.25mm，粘结剂为酚醛树脂，粘结剂饱和度150％。
[0058]S3，打印结束后，将打印好的型芯坯体连同粉床放入烘干箱中，在220℃下加热固化5h。冷却后将型芯坯体从粉床中取出，并清除干净其周围多余的粉末。在氯化钠和氯化钙的过饱和溶液中加入100nm的氧化铝颗粒分散均匀后得到浸渗液，氯化钠和氯化钙的质量比为5.7:1，其中氧化铝颗粒的加入量为氯化钠和氯化钙总质量的20％，随后将型芯坯体放入浸渗液中，在真空下浸渗40s后取出，其中真空度为40KPa，随后放入烘干箱中干燥。
[0059]S4，将浸渗后的陶瓷坯体放入坩埚中，并用球形氧化铝颗粒完全填埋，随后将其放入马弗炉中进行高温烧结。其烧结曲线按照700℃烧结3h，高于氯化钠熔点50℃下烧结3h，升温速率为6℃/min的工艺参数进行烧结，最后，随炉冷却得到可溶性型芯。
[0060]实施例6
[0061]本实施例提供了一种提高微滴喷射成形可溶性型芯性能与精度的方法及可溶性型芯，具体制备方法同实施例3，区别在于：步骤S3中，浸渍液中所述可溶性盐仅为氯化钠饱和溶液。
[0062]实施例7
[0063]本实施例提供了一种提高微滴喷射成形可溶性型芯性能与精度的方法及可溶性型芯，具体制备方法同实施例3，区别在于：步骤S3中，纳米陶瓷颗粒的加入量为可溶性盐饱和溶液质量的5％。
[0064]实施例8
[0065]本实施例提供了一种提高微滴喷射成形可溶性型芯性能与精度的方法及可溶性型芯，具体制备方法同实施例3，区别在于：步骤S3中，纳米陶瓷颗粒的加入量为可溶性盐饱和溶液质量的25％。
[0066]实施例9
[0067]本实施例提供了一种提高微滴喷射成形可溶性型芯性能与精度的方法及可溶性型芯，具体制备方法同实施例3，区别在于：所述浸渍液中的可溶性盐溶液为未饱和溶液。
[0068]实施例10
[0069]本实施例提供了一种提高微滴喷射成形可溶性型芯性能与精度的方法及可溶性型芯，具体制备方法同实施例3，区别在于：所述可溶性盐的组成包括：30％的氯化钙和70％的氯化钠，即30g氯化钙和70g氯化钠。
[0070]对比例1
[0071]本对比例提供了一种可溶性型芯及其制备方法，具体制备方法同实施例3，区别在于：未对可溶性盐进行改性处理，即无步骤S1，直接将80％氯化钠与20％氯化钙混合，并破碎形成200目、500目、1000目的可溶性盐粉末。
[0072]对比例2
[0073]本对比例提供了一种可溶性陶瓷芯及其制备方法，具体包括以下步骤：
[0074]S1、将1000目的石英和氯化钠混合均匀，其中氯化钠添加比例为15％，混合后的粉末在80℃下干燥12h，取出后对粉末进行过筛。将筛好的混合粉末铺满供粉缸,在计算机中导入陶瓷芯的三维结构模型，并调整3D打印机的各项打印参数。随后开始打印，喷头、供粉缸和工作缸按照设置好的程序运行，直至打印过程结束。其中，所述3D打印设备打印参数为:打印层高0.05mm，粘结剂饱和度80％。
[0075]S2、打印结束后，将打印好的陶瓷芯坯体连同粉床放入烘干箱中，在180℃下加热固化3h。冷却后将陶瓷芯坯体从粉床中取出，并清除干净其周围多余的粉末。随后，将陶瓷芯坯体浸入10％纳米ZrO2醇基分散液中，在常压下浸渗3min后取出，随后放入70℃的烘干箱中干燥6h。
[0076]S3、将浸渗后的陶瓷坏体放入坩埚中,并用球形氧化铝颗粒完全填埋，随后将其放入马弗炉中进行高温烧结。其烧结曲线按照650℃烧结1h，1100℃烧结1h，升温速率为2℃/min的工艺参数进行烧结，最后，随炉冷却得到可溶性陶瓷芯。
[0077]性能检测
[0078]按照《HB5353.3-2004熔模铸造陶瓷型芯性能试验方法第3部分》测试所得实施例1-10和对比例1-2制备得到的可溶性型芯的抗弯强度，按照《HB5353.2-2004熔模铸造陶瓷型芯性能试验方法第2部分》测试所得可溶性型芯的收缩率。见表1。
[0079]表1
[0080]
[0081]由表1可知，实施例1、2与实施例3比较，实施例3的抗弯强度优于实施例1、2，烧结收缩率大于实施例1，表明浸渍液组成和原料的多粒径级配均会对可溶性型芯的抗弯强度产生影响，本申请所述的技术方案可在保证良好的烧结收缩率的情况下提高可溶性型芯的抗弯强度。实施例4、5与实施例3比较，表明本申请所限定的技术方案范围内均可实现可溶性型芯性能的提高。实施例6与实施例3比较，实施例3的抗弯强度更好，表明浸渍液中可溶盐的组成会对可溶性型芯性能产生影响。实施例7、8与实施例3比较，实施例3的抗弯强度和烧结收缩率均高于实施例7、8，表明浸渍液中纳米陶瓷颗粒的加入量也会影响可溶性型芯的性能。实施例9与实施例3比较，表明浸渍液中可溶性盐溶液的饱和程度可影响可溶性型芯的性能，当可溶性盐溶液为饱和溶液或过饱和溶液时可提高可溶性型芯的抗弯强度。实施例10与实施例3比较，表明本申请限定的可溶性盐组成比例下制备得到的可溶性型芯的性能最优。对比例1与实施例3-5比较，表明对可溶性盐进行改性处理可提高可溶性型芯的性能。对比例2与实施例3-5比较，表明本申请相对于现有技术中单纯将陶瓷粉和可溶性盐结合制备陶瓷型芯，可明显提高型芯性能。
[0082]以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内