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本发明针对陶瓷型芯脱芯困难、高孔隙率导致强度降低的问题，提出一种新型结构设计。通过在型芯内部设置连通的内流道与出料孔，并用封装块密封，既保证外壳表面光滑降低脱芯阻力，又使内部孔隙率提升至60%以上，配合3D打印技术实现复杂流道成型，明显提高脱芯效率。
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。
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，脱芯才能顺顺利利地进行，但过高的孔隙率会导致型芯强度降低、表面粗糙度增加，不足以满足浇注需求。
本发明的目的是提供一种陶瓷型芯及其制备方法，可提升陶瓷型芯的表面粗糙度，降低陶瓷型芯的脱芯难度。
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。
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。
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。
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，其特征是，包括：
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。
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。
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，大大降低陶瓷型芯的脱芯难度，同时型芯主体内部有充足的孔隙率，保证酸/碱液能快速伸入到型芯内部，便于进行脱芯操作。
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。
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。
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。
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，大大降低陶瓷型芯的脱芯难度，同时能在型芯主体1内部形成足够的孔隙率，保证酸/碱液能快速渗入到型芯内部，便于进行脱芯操作。
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上的质量的基础上，增加出料孔4的个数，更便利对型芯主体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的多个表明上进行原材料的清除，清除效率更高。
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。
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，更便利进行原材料的清除，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，可以有明显效果地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有充足的结构强度，满足陶瓷型芯的强度使用要求。
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。
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，来提升型芯主体1的孔隙率，减少型芯主体1的材料成本，同时更便利酸/碱液在型芯主体1内部的流通。
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，既能确保外壳3有充足的结构强度，又可避开外壳3厚度过大而影响陶瓷型芯的孔隙率。
内流道6分布于型芯主体1的结构尺寸大于4mm的部分上，其最大的作用为原材料的清除及酸/碱液的快速流通。
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一样的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。
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。
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。
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。
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有：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。
3d打印技术能为下列之一：光固化陶瓷3d打印、激光粉末烧结3d打印、3dp技术。
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的配合位置做高温脱脂、烧结。
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。
当采用光固化陶瓷3d打印技术进行打印时，能够使用氧化铝、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。
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。
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。
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。
通过采用上述方法制备的陶瓷型芯，强度能够很好的满足型芯的强度使用上的要求，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。
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以内。
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