本发明涉及光固化3d打印氮化硅陶瓷领域，具体涉及一种光固化3d打印氮化硅陶瓷制备方法及氮化硅陶瓷领域。
背景技术：
1、氮化硅陶瓷具有较好的耐高温、强度、生物相容性等优势，已成为新材料领域热门材料。
2、由于氮化硅陶瓷由于硬度较高，对氮化硅陶瓷材料进行机械加工难度较大，因此3d打印一体成型成为加工氮化硅成品的优选方式，但是氮化硅陶瓷粉体的折射率一般较高，在光固化3d打印中与现有光敏树脂折射率差异较大(氮化硅粉体折射率一般为2.02，树脂的折射率一般低于1.5)，导致氮化硅陶瓷浆料的光固化厚度较低，一般为30-50微米，不利于打印成型并且大大降低打印效率；同时用于光固化3d打印的氮化硅陶瓷浆料的流变性较差，黏度较大，不利于其光固化3d方面的应用；
3、因此如何通过3d打印技术制备氮化硅陶瓷，且制备氮化硅陶瓷厚度大、成型性好，效率高、成品率高，成为本领域亟需解决的难题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于，提供一种光固化3d打印氮化硅陶瓷制备方法及氮化硅陶瓷，实现制备氮化硅陶瓷厚度大、成型性好，效率高、成品率高。
2、本发明的一个方面，提供了一种光固化3d打印氮化硅陶瓷制备方法，包括以下步骤：
3、制备混合固体物料，所述混合固体物料包括氮化硅陶瓷粉体；
4、对混合固体物料进行热处理，然后进行筛分，得到一次改性氮化硅陶瓷粉体；所述改性氮化硅硅陶瓷粉体表面部分或全部包覆二氧化硅；
5、将一次改性氮化硅陶瓷粉体进行二次表面改性，得到二次改性氮化硅陶瓷粉体；通过所述二次改性氮化硅陶瓷粉体制备光固化料浆；所述光固化料浆通过3d打印技术制备氮化硅陶瓷坯体；将所述氮化硅陶瓷坯体进行排胶，得到氮化硅陶瓷初级坯体；将所述氮化硅陶瓷初级坯体进行烧结，得到氮化硅陶瓷。
6、本发明相对于现有技术的有益效果在于，所述改性氮化硅硅陶瓷粉体表面部分或全部包覆二氧化硅，实现氮化硅表面的光折射率降低，从而有利于提高光固化成型且提高成型得到的氮化硅陶瓷厚度；且在氮化硅陶瓷粉体表面包覆二氧化硅，能够有利于实现在二氧化硅层表面附着有机涂层；
7、通过将一次改性氮化硅陶瓷粉体进行二次表面改性，实现二氧化硅层表面附着有机涂层，从而实现氮化硅陶瓷粉体在光固化料浆中分散效果好，包括氮化硅陶瓷粉体的光固化料浆流变性好，从而进一步提高成型性能、提高成型效率；
8、通过制备混合固体物料,所述混合固体物料包括氮化硅陶瓷粉体,然后进行热处理，通过混合固体物料中添加的氮化硅陶瓷支撑颗粒实现对氮化硅陶瓷粉体分散，从而实现对氮化硅陶瓷粉体改性均匀，再通过筛分筛出氮化硅陶瓷支撑颗粒，不会对氮化硅陶瓷粉体污染或引进其他杂质，因此进一步提高了成型性能、提高成型效率。
9、进一步的，将氮化硅陶瓷粉体与第一氮化硅陶瓷支撑颗粒混合，得到所述混合固体物料；
10、所述第一氮化硅陶瓷支撑颗粒的中位粒径为120-180μm；
11、所述氮化硅陶瓷粉体包括第一氮化硅陶瓷粉体、第二氮化硅陶瓷粉体；所述第一氮化硅陶瓷粉体的中位粒径为0.82-0.95μm，所述第二氮化硅陶瓷粉体中位粒径为1.25-1.35μm。
12、采用上一步的有益效果在于，通过所述氮化硅陶瓷粉体与第一氮化硅陶瓷支撑颗粒混合，有利于实现对氮化硅陶瓷粉体分散，从而实现对氮化硅陶瓷粉体改性均匀；
13、具体通过第一氮化硅陶瓷支撑颗粒的中位粒径为120-180μm；所述第一氮化硅陶瓷粉体的中位粒径为0.82-0.95μm，所述第二氮化硅陶瓷粉体中位粒径为1.25-1.35μm，进一步有利于实现氮化硅粉体分散均匀。
14、进一步的，所述一次改性氮化硅陶瓷粉体制备过程包括以下步骤：
15、将混合固体物料通空气进行热处理，从室温升温到1100-1200℃，升温速率为1.5-2.5℃/min，在1100-1200℃下加热0.5-2h；
16、加热完毕后通过筛分去除混合物料中的第一氮化硅陶瓷支撑颗粒，得到一次改性氮化硅陶瓷粉体。
17、采用上一步的有益效果在于，通过将混合固体物料通空气进行热处理，实现空气中的氧气对氮化硅粉体表面进行氧化，从而实现在氮化硅粉体表面的氧化层，且氧化层厚度可控，避免了氧化层厚度过厚导致最终得到的氮化硅陶瓷强度降低。
18、进一步的额，所述一次改性氮化硅陶瓷粉体进行二次表面改性之前，制备一次改性氮化硅陶瓷补充粉体，将所述一次改性氮化硅陶瓷补充粉体与一次改性氮化硅陶瓷粉体混合后进行二次表面改性；
19、所述一次改性氮化硅陶瓷补充粉体制备过程为，将第三氮化硅陶瓷粉体与第二氮化硅支撑颗粒混合，然后在空气中进行热处理，从室温升温到1100-1200℃，升温速率为1.5-2℃/min，在1100-1200℃下加热0.5-1h；加热完毕后通过筛分去除第二氮化硅陶瓷支撑颗粒，得到一次改性氮化硅陶瓷补充粉体；
20、所述第三氮化硅陶瓷粉体的中位粒径为1.35-1.55μm；
21、所述第二氮化硅支撑颗粒的中位粒径为0.96-1.1μm；
22、所述一次改性氮化硅陶瓷补充粉体与一次改性氮化硅陶瓷粉体质量比为10：(2-3)。
23、采用上一步的有益效果在于，通过所述将所述一次改性氮化硅陶瓷补充粉体与一次改性氮化硅陶瓷粉体混合后进行二次表面改性，有利于提高氮化硅陶瓷内部强度；
24、通过一次改性氮化硅陶瓷补充粉体制备过程，实现一次改性氮化硅陶瓷补充粉体表面部分被氧化，一小部分未被氧化，且一次改性氮化硅陶瓷补充粉体的粒度位于第一氮化硅陶瓷粉体、第二氮化硅陶瓷粉体之间，实现在后续烧结过程中一次改性氮化硅陶瓷补充粉体未被氧化的部位接触烧结时强度高，从而提高了氮化硅陶瓷的强度。
25、进一步的，所述二次改性氮化硅陶瓷粉体的制备过程包括以下步骤：
26、将所述一次改性氮化硅陶瓷粉体加入h2o2溶液中搅拌,25-35min，然后静置10-20h，进行加热烘干，得到所述二次改性氮化硅陶瓷粉体；
27、所述h2o2溶液的浓度为1-10mo l/l。
28、采用上一步有益效果在于，通过所述浓度的h2o2溶液对一次改性氮化硅陶瓷粉体表面进行改性，在表面附着羟基，从而有利于得到的二次改性氮化硅陶瓷粉体在光固化料浆分散均匀，且光固化料浆流变性好，提高了光固化的成型性以及成型效率，降低了次品率。
29、进一步的，所述光固化料浆包括质量比为(28-32)：(67.3-71.3)：(0.5-0.9)的光敏树脂预聚液、二次改性氮化硅陶瓷粉体、烧结助剂；
30、所述光敏树脂预聚液包括质量比为100：(0.5-2)的光固化单体、光引发剂；
31、所述光引发剂包括2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二(对甲苯基)氧化膦、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦中的一种或几种；
32、所述烧结助剂包括氧化镁、氧化铝、氧化钇中的一种或多种。
33、采用上一步的有益效果在于，通过所述光固化料浆包括质量比为(28-32)：(67.3-71.3)：(0.5-0.9)的光敏树脂预聚液、二次改性氮化硅陶瓷粉体、烧结助剂，即降低光敏树脂预聚液的含量，有利于降低后续氮化硅陶瓷坯体排胶困难。
34、进一步的，所述光敏树脂预聚液还包括分散剂聚丙烯酸盐、聚乙二醇叔辛基苯基醚、具有酸性基团的共聚体溶液中的一种或多种；
35、所述光固化单体与分散剂的质量比为(9.2-10)：(0.3-0.5)；
36、所述光固化单体包括乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸脂、季戊四醇三丙烯酸酯中的一种或多种。
37、采用上一步的有益效果在于，通过所述光固化单体包括乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸脂、季戊四醇三丙烯酸酯中的一种或多种，即光固化单体为含有三个双键的单体，从而有利于提高光固化速率以及提高氮化硅陶瓷坯体的强度，从而有利于提高氮化硅陶瓷厚度；由于二次改性氮化硅陶瓷粉体表面附着有羟基基团，有效避免光固化单体含有三个双键导致的粘度增加引起的光固化料浆流变性降低的问题。
38、进一步的，所述光固化单体包括光固化单体a、光固化单体b；所述光固化单体a、光固化单体b质量比为10：(4-5)；
39、所述光固化单体a包括乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸脂、季戊四醇三丙烯酸酯中的一种或多种；
40、所述光固化单体b质量包括甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酰吗啉中的一种或多种。
41、采用上一步的有益效果，通过所述光固化单体包括含有三个双键的光固化单体a、含有两个双键的光固化单体b，从而即实现利于提高光固化速率以及提高氮化硅陶瓷坯体的强度，又有利于降低光固化单体的粘度以及降低光固化后得到的高分子化合物的分子量；同时通过所述光固化单体a、光固化单体b质量比为10：(4-5)，还实现了光敏树脂预聚液不包括分散剂，从而进一步降低了氮化硅陶瓷坯体中有机挥发物的含量，从而有利于后续氮化硅陶瓷坯体的排胶与烧结，从而有利于提高成品的合格率。
42、进一步的，所述氮化硅陶瓷坯体进行排胶的具体过程包括以下步骤，将所述氮化硅陶瓷坯体在氮气气氛下进行加热，从室温升温到100-120℃，升温速率为0.8-1℃/min；从100-120℃升温到280-320℃，升温速率为0.6-0.7℃/min，在280-320℃保温100-120min；从280-320℃升温到580-620℃，升温速率为0.4-0.55℃/min，在580-620℃下保温100-120min；
43、所述氮气压力为0.015至0.020mpa；
44、所述氮化硅陶瓷初级坯体进行烧结过程包括以下步骤：
45、排胶后氮化硅陶瓷坯体进行排碳，具体过程包括以下步骤，将排胶后氮化硅陶瓷坯体在空气环境下加热，从室温升温到280-320℃，升温速率为1-2℃/min，保温时间55-65min；从280-320℃升温到580-620℃，升温速率为2-5℃/min，保温时间55-65min；
46、排碳后氮化硅陶瓷坯体进行高温烧结，具体过程包括以下步骤，将排碳后氮化硅陶瓷在氮气气氛下进行气压烧结，从室温升温到1700-1750℃，升温速率为1.5-2℃/min，在1700-1750℃保温100-120min；烧结氮气压力为4-6mpa。
47、采用上一步的有益效果在于，通过所述氮化硅陶瓷坯体在氮气气氛下进行加热，将氮化硅陶瓷坯体中有机物缓慢分解，同时将有机物中氢、氧、氮等元素缓慢挥发掉，而有机物中分解后的碳元素留在排胶后氮化硅陶瓷坯体，有利于避免排胶后氮化硅陶瓷坯体出现裂痕或损坏，同时产生的孔隙少、小，有利于提高成品氮化硅陶瓷强度；
48、通过所述排胶后氮化硅陶瓷坯体进行排碳，将排胶后氮化硅陶瓷坯体在空气环境下加热，实现将氮化硅陶瓷坯体中的碳元素被空气中的氧元素缓慢反应后缓慢挥发，在排胶过程中行成的小孔径基础上挥发，进一步降低了氮化硅陶瓷中的孔隙提高了强度；
49、通过排碳后氮化硅陶瓷坯体进行高温烧结，在实现烧结的同时，避免了氮化硅陶瓷坯体的开裂，提高了成品率。
50、本发明另一个方面，提供了一种氮化硅陶瓷，根据所述光固化3d打印氮化硅陶瓷制备方法制备得到；
51、所述氮化硅陶瓷厚度≥55μm，强度为≥680mpa，维氏硬度≥12.8hv，断裂韧性≥7.12mpa·m1/2。
52、本发明相对于现有技术的有益效果在于，所述改性氮化硅硅陶瓷粉体表面部分或全部包覆二氧化硅，实现氮化硅表面的光折射率降低，从而有利于提高光固化成型且提高成型得到的氮化硅陶瓷厚度；且在氮化硅陶瓷粉体表面包覆二氧化硅，能够有利于实现在二氧化硅层表面附着有机涂层；实现氮化硅陶瓷粉体在光固化料浆中分散效果好，包括氮化硅陶瓷粉体的光固化料浆流变性好，从而进一步提高成型性能、提高成型效率；且氮化硅陶瓷孔隙率较低、孔径小，强度高，排胶过程成品率高；实现制备氮化硅陶瓷厚度大、成型性好，效率高、成品率高。