技术领域
[0001] 本
发明涉及陶瓷型芯技术领域，特别是涉及一种陶瓷型芯及其制备方法。
背景技术
[0002] 在熔模
铸造技术中，陶瓷型芯是形成金属零件高
精度内腔的必须制件，利用陶瓷型芯，在压蜡过程中包裹在
石蜡中，再在石蜡表面涂挂
型壳浆料，充分干燥后进行高温脱蜡
烧结，失蜡后获得具有型壳和型芯的内腔，即熔模精密铸造型腔，向型腔中浇注金属，待金属
凝固后利用机械手段去除型壳，化学溶蚀手段去除型芯，即获得带有内腔的金属零件。
[0003] 由于陶瓷型芯在浇注后被金属包裹于内部，因此其脱除十分困难，目前大多采用高压酸/
碱液蒸煮法脱芯，为了使酸/碱液能够渗入，陶瓷型芯需要具备一定的孔隙率，脱芯才能顺利进行，但过高的孔隙率会导致型芯强度降低、表面粗糙度增加，无法满足浇注需求。
发明内容
[0004] 本发明的目的是提供一种陶瓷型芯及其制备方法，能够提高陶瓷型芯的表面粗糙度，降低陶瓷型芯的脱芯难度。
[0005] 为解决上述技术问题，作为本发明的一个方面，提供了一种陶瓷型芯，包括型芯主体和封装
块，型芯主体包括
外壳、位于外壳内部的内流道以及设置于外壳上的出料孔，内流道连通至出料孔，封装块封装在出料孔处，以使型芯主体的外壳形成密封结构。
[0006] 优选地，出料孔为多个，多个出料孔分布在外壳的同一非成型面上或分布在外壳的不同面上。
[0007] 优选地，内流道为多个，多个内流道交叉设置，形成网格结构；或，多个内流道平行设置。
[0008] 优选地，型芯主体的内部具有减料空腔。
[0009] 优选地，外壳的厚度为0.2～2mm。
[0010] 优选地，内流道分布于型芯主体的结构尺寸大于4mm的部分上。
[0011] 优选地，内流道与陶瓷型芯的体积比为1:2～10。
[0012] 优选地，型芯主体为3D打印成型。
[0013] 根据本发明的另一方面，提供了一种上述的陶瓷型芯的制备方法，其特征在于，包括：
[0014] 采用3D打印技术打印陶瓷型芯的型芯主体的内芯，其中内芯包括内流道；
[0015] 在内芯外打印外壳，壳体包覆在外壳外，外壳具有出料孔；
[0016] 打印封装块，封装块能够装入出料孔处，使外壳形成密封结构；
[0017] 清理型芯主体内的残余原料，并使残余原料从出料孔排出；
[0018] 将封装块安装在出料孔处。
[0019] 优选地，3D打印技术为下列之一：光
固化陶瓷3D打印、激光粉末烧结3D打印、3DP技术。
[0020] 优选地，将封装块安装在出料孔处的步骤包括：
[0021] 对陶瓷型芯进行干燥；
[0022] 使封装块封装出料孔；
[0023] 对封装块与出料孔的配合
位置进行高温
脱脂、烧结。
[0024] 优选地，清理型芯主体内的残余原料的步骤所采用的方式为震动、鼓
风或超声清洗、冲洗。
[0025] 本发明的陶瓷型芯，包括型芯主体和封装块，型芯主体包括外壳、位于外壳内部的内流道以及设置于外壳上的出料孔，内流道连通至出料孔，封装块封装在出料孔处，以使型芯主体的外壳形成密封结构。该陶瓷型芯采用内部形成内流道，外部形成密封外壳，可以使得外壳具有光滑表面，便于进行脱芯，有效降低陶瓷型芯的脱芯难度，同时型芯主体内部具有足够的孔隙率，保证酸/碱液能够快速伸入到型芯内部，便于进行脱芯操作。
附图说明
[0026] 图1示意性示出了本发明
实施例的陶瓷型芯的立体结构示意图；
[0027] 图2示意性示出了本发明实施例的陶瓷型芯的后视结构示意图；
[0028] 图3示意性示出了本发明实施例的陶瓷型芯的第一种结构内部示意图；
[0029] 图4示意性示出了本发明实施例的陶瓷型芯的第二种结构内部后视示意图；
[0030] 图5示意性示出了本发明实施例的陶瓷型芯的第二种结构内部立体示意图；
[0031] 图6示意性示出了本发明实施例的控制
流程图。
[0032] 图中附图标记：1、型芯主体；2、封装块；3、外壳；4、出料孔；5、减料空腔；6、内流道。
具体实施方式
[0033] 以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由
权利要求限定和
覆盖的多种不同方式实施。
[0034] 请参考图1至图5所示，根据本发明的实施例，陶瓷型芯包括型芯主体1和封装块2，型芯主体1包括外壳3、位于外壳3内部的内流道6以及设置于外壳3上的出料孔4，内流道6连通至出料孔4，封装块2封装在出料孔4处，以使型芯主体1的外壳3形成密封结构。
[0035] 该陶瓷型芯的内部形成内流道6，外部形成密封的外壳3，可以使得外壳3具有光滑表面，孔隙率较小，便于进行脱芯，有效降低陶瓷型芯的脱芯难度，同时可以在型芯主体1内部形成足够的孔隙率，保证酸/碱液能够快速渗入到型芯内部，便于进行脱芯操作。
[0036] 出料孔4为多个，多个出料孔4分布在外壳3的同一非成型面上或分布在外壳3的不同面上。当多个出料孔4分布在外壳3的同一非成型面上时，能够在不影响成型表面
质量的
基础上，增加出料孔4的个数，更加方便对型芯主体1内部的原材料进行清除，并且方便酸/碱液在型芯主体1内部的流通，便于进行脱芯处理。当多个出料孔4分布在外壳3的不同面上时，能够从外壳3的多个表面进行原材料的清除，清除效率更高。
[0037] 出料孔4也可以为一个，能够减少封装块2的数量，提高型芯主体1的封装速度。
[0038] 在其中一个实施例中，内流道6为多个，多个内流道6交叉设置，形成网格结构。多个内流道6交叉设置，能够在型芯主体1的内部形成拓扑网络结构，使得内部的多个内流道6之间形成互连，更加方便进行原材料的清除，并使得酸/碱液在型芯主体1内部快速并且充分流通，实现陶瓷型芯的快速脱芯。内部网格结构状的流道结构，能够有效保证陶瓷型芯的孔隙率，使得孔隙率达到60％以上，同时使得陶瓷型芯的结构具有足够的结构强度，满足陶瓷型芯的强度使用要求。
[0039] 在另外一个实施例中，多个内流道6平行设置，能够降低陶瓷型芯的加工难度，提高加工效率，降低加工成本。
[0040] 优选地，型芯主体1的内部具有减料空腔5，由于型芯主体1的中心部分不是受
力点，因此对型芯主体1的中心部分的结构强度没有要求，可以将型芯主体1做成空心结构，从而提高型芯主体1的孔隙率，减少型芯主体1的材料成本，同时更加方便酸/碱液在型芯主体1内部的流通。
[0041] 优选地，外壳3的厚度为0.2～2mm。此处的外壳厚度是指从外壳3的外表面到内流道6的孔壁之间的最小距离。将外壳3的厚度设置为0.2～2mm，既能够保证外壳3具有足够的结构强度，又能够避免外壳3厚度过大而影响陶瓷型芯的孔隙率。
[0042] 内流道6分布于型芯主体1的结构尺寸大于4mm的部分上，其主要作用为原材料的清除及酸/碱液的快速流通。
[0043] 拓扑网格结构形成型芯主体1的内芯，内芯被外壳3包裹在内，拓扑网格结构主要分布于型芯主体1的特征尺寸大于2mm、小于5mm的型芯结构部分，根据型芯的特征结构尺寸设定不同尺寸的拓扑结构网格，孔隙体积与陶瓷型芯的体积之间的比例为1:2～10，孔隙尺寸大于0.5mm，全部为连通孔隙，网格外连外壳3，内接内流道6。
[0044] 出料孔4可以为圆孔，也可以为方孔，或者是其他形状的孔，当出料孔4位圆孔时，其直径大于2mm，从而方便型芯内部的原料清除。
[0045] 优选地，型芯主体1为3D打印成型，能够降低型芯主体1的成型难度，提高型芯主体1的成型效率和成型质量，而且更加易于在型芯主体1的内部形成拓扑网络结构，在型芯主体1的外部形成光滑的表面结构，降低了内部结构的加工难度。
[0046] 封装块2的形状与出料孔4的形状一致，用于内部原料清除后，将出料孔4补平，以获得完整形状的陶瓷型芯。
[0047] 结合参见图6所示，根据本发明的实施例，一种上述的陶瓷型芯的制备方法包括：采用3D打印技术打印陶瓷型芯的型芯主体1的内芯，其中内芯包括内流道6；在内芯外打印外壳3，壳体包覆在外壳3外，外壳3具有出料孔4；打印封装块2，封装块2能够装入出料孔4处，使外壳3形成密封结构；清理型芯主体1内的残余原料，并使残余原料从出料孔4排出；将封装块2安装在出料孔4处。
[0048] 3D打印技术可以为下列之一：光固化陶瓷3D打印、激光粉末烧结3D打印、3DP技术。
[0049] 将封装块2安装在出料孔4处的步骤包括：对陶瓷型芯进行干燥；使封装块2封装出料孔4；对封装块2与出料孔4的配合位置进行高温脱脂、烧结。
[0050] 清理型芯主体1内的残余原料的步骤所采用的方式为震动、鼓风或超声清洗、冲洗。
[0051] 当采用光固化陶瓷3D打印技术进行打印时，可以采用
氧化
铝、氧化
硅、氧化锆、
氧化钙、氧化镁陶瓷中的一种或多种的混合，与光固化
树脂及分散剂逐步混合获得的光固化陶瓷浆料，采用3维打印成型，而后进行超声清洗，使内部残余光固化浆料全部从出料孔4清除，随后干燥后用封装块2将出料孔4封装，通过后续的高温脱脂、烧结，得到陶瓷型芯。
[0052] 当采用激光粉末烧结3D打印技术进行打印时，采用氧化铝、氧化硅、氧化锆、氧化钙、氧化镁陶瓷中的一种或多种的混合，与有机高分子粉末混合获得混合粉体材料，在激光烧结3D打印设备中，利用激光将高分子粉末进行选区融化粘结陶瓷粉体，打印出陶瓷型芯主体1和封装块2，随后采用震动、鼓风、超声清洗的方式将内部多余粉末清除，干燥后将出料孔4用封装块2封装，通过口序的高温脱脂、烧结，得到陶瓷型芯。
[0053] 当采用3DP打印技术进行打印时，采用氧化铝、氧化硅、氧化锆、氧化钙、氧化镁陶瓷中的一种或多种的混合，球形粉与类球形粉更佳，在3DP成型设备中通过粘结剂的
定位喷滴逐层进行粘接打印，分别打印出陶瓷型芯主体1和封装块2，随后采用震动、鼓风、超声清洗的方式将内部多余粉末清除，干燥后将出料孔4用封装块2封装，通过口序的高温脱脂、烧结，得到陶瓷型芯。
[0054] 在使用时，可以用封装块2将出料孔4封装，脱脂烧结后进行压蜡、制壳、烧结、浇注、脱壳后，将封装块2再次取出，随后采用酸/碱液进行脱除。
[0055] 通过采用上述方法制备的陶瓷型芯，强度能够满足型芯的强度使用要求，孔隙率达到60％以上，脱芯效率为全实体陶瓷型芯的5倍以上。
[0056] 以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。
