精密铸造用易溃散陶瓷型芯及其制备方法[发明专利]

  方法，通过配制熔融石英粉、钠基膨润土、作为添 加物的木质素纤维和钛酸钾晶须、水溶性铵盐的 原料并进行干混后加入硅溶胶，经强力搅拌得到 混合浆料并 注入到已 经涂挂了面 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 和至 少一 层 背层的 型壳空腔中 ，待静置固化后完成。本发明 固化成型的过程中无放热反应 ，高温强 度高 ，溃散 性好 ，且成本低廉 ，可以 满足多 种金 属材料的 空 心铸件熔模铸造成型需求。

  (74)专利代理机构 上海交达专利事务所 31201 代理人 王毓理王锡麟

  (71)申请人 上海交通大学 地址 200240 上海市闵行区东川路800号 申请人 中国航发南方工业有限公司

  发明内容 [0004] 本发明针对现存技术存在的上述不足，提出一种精密铸造用易溃散陶瓷型芯及其 制备方法 ，固化成型的过程中无放热反应 ，高温强度高 ，溃散性好 ，且成本低廉 ，可以 满足多种 金属材料的空心铸件熔模铸造成型需求。 [0005] 本发明是通过以下技术方案实现的： [0006] 本发明涉及一种精密铸造用易溃散陶瓷型芯的制备方法，通过配制熔融石英粉、 钠基膨润土、作为添加物的木质素纤维和钛酸钾晶须、水溶性铵盐的原料并进行干混后加 入硅溶胶，经强力搅拌得到混合浆料并注入到已经涂挂了面层和至少一层背层的型壳空腔 中，待静置固化后完成。 [0007] 所述的干混，优选采用V型混料机混合10min-30min。 [0008] 所述的强力搅拌，优选采用强力搅拌器并控制硅溶胶的加入量和搅拌时间小于或 等于2min。 [0009] 所述的静置固化，待浆料充满空腔后，静置3min-15min即得。 [0010] 所述的熔融石英粉具体是指：200-325目熔融石英粉、50-100目熔融石英粉和2050目熔融石英粉。 [0011] 所述的混合浆料的组分含量具体为：200-325目熔融石英粉：20-30％、50-100目熔 融石英粉：10-15％、20-50目熔融石英粉：5-10％、钠基膨润土：2-5％、木质素纤维：5-10％、 钛酸钾晶须：2-5％、水溶性铵盐：1-3％；硅溶胶：37-40％。 [0012] 所述的熔融石英粉具体是指：质量百分比纯度≥99 .5％的200-325目熔融石英粉，

  所述的木质素纤维的直径1-10μm且长度0 .5-2mm； 所述的钛酸钾晶须的直径0 .5-2μm且长度10-50μm。 2 .依据权利要求1所述的制备方法，其特征是，所述的熔融石英粉具体是指：200-325目 熔融石英粉、50-100目熔融石英粉和20-50目熔融石英粉。 3 .依据权利要求1所述的制备方法 ，其特征是 ，所述的混合浆料的组分含量具体为 ： 200-325目 熔融 石英粉 ：20-30％ 、50-100目 熔融 石英粉 ：10-15％ 、20-50目 熔融 石英粉 ：510％ 、钠基膨润土 ：2-5％ 、木 质素纤维 ：5-10％ 、钛酸钾晶须 ：2-5％ 、水溶性铵盐 ：1-3％ ；硅 溶胶：37-40％。 4 .依据权利要求1或2或3所述的制备方法，其特征是，所述的熔融石英粉具体是指：质 量百分比纯度≥99 .5％的200-325目熔融石英粉，质量百分比纯度≥99 .5％的50-100目熔 融石英粉，质量百分比纯度≥99 .5％的20-50目熔融石英粉；所述的钠基膨润土为200-325 目 钠基膨润土 ；所述的 水溶性铵盐采 用工业纯的氯化铵 ；所述的 硅溶胶的 质量百分比 纯度 为29％-31％且pH为9 .7-10 .5。 5 .依据权利要求1所述的制备方法，其特征是，所述的干混，具体采用V型混料机混合 10min-30min。 6 .依据权利要求1所述的制备方法，其特征是，所述的强力搅拌，具体采用强力搅拌器 并控制硅溶胶的加入量和搅拌时间小于或等于2min。 7 .根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，所述的静置固化，待浆料充满空腔后，静 置3min-15min即得。 8 .一种基于上述任一权利要求所描述的方法制备得到的精密铸造用易溃散陶瓷型芯，其特 征在于，干燥后的抗弯强度为8 .5-10 .2MPa，1000℃下的高温抗弯强度为5 .8-6 .9MPa，经过 1500℃焙烧2h并降到室温后，其残余抗弯强度0 .8-1 .0MPa。

  1 .一种精密铸造用易溃散陶瓷型芯的制备方法，其特征是，通过配制熔融石英粉、钠 基膨润土、作为添加物的木质素纤维和钛酸钾晶须、水溶性铵盐的原料并进行干混后加入 硅溶 胶 ，经强 力搅拌得到混合浆料并 注入到已 经涂挂了面 层 和至 少一 层背 层的 型壳空 腔 中，待静置固化后完成；

  技术领域 [0001] 本发明涉及的是一种熔模铸造领域的技术，具体是一种精密铸造用易溃散陶瓷型 芯及其制备方法。

  背景技术 [0002] 作为熔模铸造中制备中空铸件转接件的陶瓷型芯，其作用是形成空心铸件的内腔 形状，并与型壳或外形模共同保证铸件壁厚的尺寸精度。随着现代工业装备的发展，对具有 复杂薄壁空心结构的零部件的需求日益增加，其中典型的代表为航空发动机、燃气轮机使 用的空心涡轮叶片。空心涡轮叶片的复杂内腔结构一般会用价格高昂的硅基或铝基预制陶 瓷型芯来成型，但对于具有简单空腔结构的铸件的精密铸造，则可考虑应用可靠性高、制备 工艺简单且成本低廉的原位浇注固化陶瓷型芯来代替昂贵的预制型芯。 [0003] 通过陶瓷浆料填充已经涂挂若干层陶瓷型壳的空腔，通过浆料的固化形成型芯， 是一种非常简便而实用的制作流程与工艺，现有工艺的浇注陶瓷型芯往往以磷酸二氢铵、石英、氧 化镁为主要组分 ，但这些材料浇注型芯时会出现发热现象 ，如直接浇注到已 经制备若干层 型壳 后的空腔内 ，其固化产生的热量极有可能会造成内部蜡模的 变形 ，因此在使 用过程中 受到了一定的限制。