CN100469489C

CN100469489C - 一种精密铸粉

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Publication number: CN100469489C
Application number: CNB2007100523786A
Authority: CN
Inventors: 严春杰; 韩利雄; 朱小燕; 张克坚; 陈洁渝; 邱志敏
Original assignee: HAINAN SANJIAN TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd; China University of Geosciences
Current assignee: HAINAN SANJIAN TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd; China University of Geosciences
Priority date: 2007-06-04
Filing date: 2007-06-04
Publication date: 2009-03-18
Anticipated expiration: 2027-06-04
Also published as: CN101116893A

Abstract

本发明属于精密铸造材料。一种精密铸粉，其特征在于它由石英粉、方石英粉、熔融石英、消泡剂、分散剂、高温稳定剂和促凝剂原料混合而成精密铸粉，各原料所占重量百分比为：石英粉43.9～93.75%、方石英粉2～10%、熔融石英3～40%、消泡剂0.1～1%、分散剂0.05～0.1%、高温稳定剂1～4%、促凝剂0.1～1%；使用时，外加水、液体粘结剂，水的加入量为精密铸粉重量的36～42%，液体粘结剂加入量与加水量比例为1∶18～20。本发明具有性能稳定、成本较低的特点，特别适合于铸造铂金、不锈钢等高熔点金属或合金。

Description

一种精密铸粉

技术领域

本发明属于精密铸造领域，主要涉及一种用于贵金属首饰、工艺品以及不锈钢零部件等高熔点金属、合金的失蜡铸造材料。

背景技术

精密铸粉是一种特殊的失蜡铸型材料，原先主要用于牙模和铂金、K金、银等贵金属首饰、工艺饰品的铸造，后来也扩展到不锈钢以及各种合金精密零部件的铸造。由于其用途的特殊性，决定了精密铸粉质量要求非常之高。

精密铸粉根据成分和用途的不同，通常可分为石膏铸粉和铂金铸粉。石膏铸粉由于含有一定量的石膏，而石膏在1200～1300℃之间就会发生热分解而丧失强度，因而只能用于K金、银、铜等低熔点金属或合金的铸造；铂金铸粉的主要成分是SiO₂，所以其强度好，可以耐高温，适用于铂、铱、不锈钢等高熔点金属或合金的精密铸造。由于贵金属本身的价值十分昂贵，这就要求铸造所用的精密铸粉必须尽可能的完美，要有极高的成品率、尺寸精确度和极低的产品缺陷，尽量减少后续工序的加工损失。

由于精密铸粉的产品质量要求非常苛刻，其制备技术一直被国外少数几家大公司所垄断，国内市场上的中高档精密铸粉几乎全部出自外国厂家。而且从国内目前已公开的资料来看，关于精密铸粉特别是的研究报道(文献和专利)也很少，能见到的都是非常简单的介绍，未见完整清晰的报道。以下是中国发明专利中有关铸粉的报道：

中国专利94107410.2提到一种石膏粉配方：半水石膏20～24％，方石英12.3～29.2％，石英46.71～65.4％，缓凝剂或促凝剂0.05～0.15％，表面活性剂0.01～0.03％，消泡剂0.01～0.05％。适用于铸造金银首饰等工艺品。

中国专利00119619.7提到一种膨胀型石膏铸粉及其水调制浆方法，其组分配比(质量分数)为：α石膏粉28％～38％，方石英粉0～29％，石英粉30％～70％，添加剂A 0.3％～0.8％、添加剂B 0.8％～1.2％、添加剂C 0.9％～1.1％，其中添加剂A为一种有机高分子材料，例如羟乙基纤维素、改性糊精、聚乙烯醇等；添加剂B为一种无机材料，例如各种硅酸盐、铝硅酸盐、铝酸钙等，添加剂C为胶凝时间控制剂。可用于铸造K金和合金。所铸铸件表面光洁，基本无飞翅、铁豆。

中国专利97108121.2提到一种精密熔模铸造粉：半水石膏15～25％，石英70～90％。可应用于金属、合金及精密机械零件的铸造。

中国专利95106974.8介绍了一种铸造和压力加工的模型制作的膨胀石膏型材料及制作工艺，其材料基本成份为石膏35～45％，矾土水泥15～25％，添加物石英和硅灰石30～50％；调配时加水为基本成份的40～60％，膨胀剂明胶为基本成份的0.1～6％。

这些专利的主要材料中都用到了石膏，属于石膏型铸粉，只能用于低熔点金属或合金的铸造，而且所述方法都比较粗略，还达不到铸造贵金属首饰和精密零部件的精度要求。

中国专利中提到用于铸造高熔点金属的精密铸粉制备技术的只有专利99100268.7、200510088358.5和200510019444.0。

其中专利99100268.7提到一种熔模铸造铸型材料：耐火材料(包括Al₂O₃、SiO₂、MgO、莫来石、SiC、SiN)50～80％，可溶性无机物(氢氧化钡、氯化钠、磷酸钠、磷酸氢钙、磷酸铝、碳酸钾、碳酸钠、铝酸钠、硫酸镁)或有机物(聚乙烯醇、淀粉、糊精、纤维素和海藻酸盐)1～5％，水19～45％，可用于贵金属铸造。但经试验证明，此专利配方过于广泛、模糊，无法达到精密铸造要求。

专利200510088358.5提到一种精密铸造用石英铸粉的制备方法，其配方组成为：石英粉与高温石英粉混合物占50.9％～99.9％，固体粘结剂(磷酸盐类)占0.1％～17％，高温稳定剂占0～18％，消泡剂占0～5％，凝结剂占0～13％，可用于贵金属、不锈钢等高熔点金属或合金的铸造。但此专利也存在原料选择范围过泛的问题，而且未明确说明高温石英的种类和煅烧制度，也没有注明它与石英粉的比例，描述不够精确，读者难以实现专利中所述的铸造效果。

专利200510019444.0提到了一种用于高熔点金属铸造的铸粉及其使用方法。专利中的铸粉由固体粉末和液体快干剂两部分组成，固体粉末包括石英粉和高温石英粉(3～30％)，液体快干剂包括粘结剂(23～92.3％)、表面活性剂(0～38.5％)和水(0～77％)。此专利中的液体快干剂需要特殊配制，使用不方便。而且表面活性剂(硅烷、甘油)容易在铸件表面留下黑点，影响美观。

发明内容

本发明的目的在于提供一种性能稳定、成本较低、适合于高熔点的精密铸粉。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种精密铸粉，其特征在于它由石英粉、方石英粉、熔融石英、消泡剂、分散剂、高温稳定剂和促凝剂原料混合而成精密铸粉(混合粉体)，各原料所占重量百分比为：石英粉43.9～93.75％、方石英粉2～10％、熔融石英3～40％、消泡剂0.1～1％、分散剂0.05～0.1％、高温稳定剂1～4％、促凝剂0.1～1％；使用时，外加水、液体粘结剂，水的加入量为精密铸粉重量的36～42％，液体粘结剂加入量与加水量比例为1：18～20。

详细成分如下：

(1)主体材料：石英粉、方石英粉和熔融石英粉是本发明的主体材料，它们构成型壳的骨架，是主要的耐火材料。其中，石英粉是天然石英砂或硅质岩经分选、提纯、干法球磨后得到，粒度400～600目；方石英粉是将石英原料经1500℃高温煅烧后球磨得到，粒度要求在600～800目；熔融石英是将石英原料经1750℃高温熔融后快速冷却、球磨得到，粒度要求在800～1000目。对于石英粉、方石英粉、熔融石英粉均要求：SiO₂质量含量大于99.5％；磨圆度好，颗粒接近圆形。

(2)消泡剂：本发明消泡剂采用日本SAN NOPCO公司生产的SN-DEFOAMER 14HP。

(3)分散剂：本发明分散剂采用鞣酸。

(4)高温稳定剂：本发明高温稳定剂采用氧化锆。

(5)促凝剂：本发明促凝剂采用硫酸钾。

消泡剂、分散剂、高温稳定剂、促凝剂都为粉末状，过100目筛。

(6)液体粘结剂：本发明所用液体粘结剂为液态磷酸二氢铝，单独瓶装，与精密铸粉(混合粉体)配合使用。其添加量根据实际操作时的加水量而定，一般与加水量的比例为1：18～20。

上述一种精密铸粉的使用方法：

1)按重量百分比为：石英粉43.9～93.75％、方石英粉2～10％、熔融石英3～40％、消泡剂0.1～1％、分散剂0.05～0.1％、高温稳定剂1～4％、促凝剂0.1～1％选取石英粉、方石英粉、熔融石英、消泡剂、分散剂、高温稳定剂和促凝剂，混合搅拌均匀，得精密铸粉(混合粉体)；

2)按水的加入量为精密铸粉重量的36～42％(跟空气温度和湿度有关)，液体粘结剂加入量与加水量比例为1：18～20，选取水、液体粘结剂；

3)精密铸粉加水搅拌，再加液体粘结剂；后续具体操作过程与现有工厂常规操作一致。

本发明主要成分为普通石英粉、方石英粉和熔融石英粉，原料便宜、易得；而且加工简单，无需复杂的工艺和设备，成本较低。同时，本发明中添加了氧化锆，它可以显著增加型壳的高温强度和高温抗冲击性能，提高了产品的成品率。另外，本发明采用石英，没有添加石膏，因而可适用于高熔点金属和合金的铸造。

本发明有益效果是：性能稳定、成本较低，特别适合于铸造铂金、不锈钢等高熔点金属或合金，使用简便。生产出来的铸件平整、光滑、美观，尺寸精确度高，缺陷少，成品率大于95％(而国内外同类产品成品率仅为45～75％)。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1：

一种精密铸粉，组分配方如下：石英粉467克、方石英粉70g，熔融石英粉140g；14HP3.5g，鞣酸0.5g，氧化锆14g，硫酸钾5g，将上述固体粉末混合搅拌均匀，得精密铸粉。

石英粉是天然石英砂或硅质岩经分选、提纯、干法球磨后得到，粒度400～600目；方石英粉是将石英原料经1500℃高温煅烧后球磨得到，粒度要求在600～800目；熔融石英是将石英原料经1750℃高温熔融后快速冷却、球磨得到，粒度要求在800～1000目。对于石英粉、方石英粉、熔融石英粉均要求：SiO₂质量含量大于99.5％；磨圆度好，颗粒接近圆形。(注：关于石英粉、方石英粉、熔融石英粉以下实施例相同)。

日本SAN NOPCO公司生产的SN-DEFOAMER 14HP、鞣酸、氧化锆和硫酸钾都为粉末状，过100目筛。(注：以下实施例相同)。

使用时，按水的加入量为精密铸粉重量的40％，液体粘结剂加入量与加水量比例为1：19，选取水、液体粘结剂，所用液体粘结剂为液态磷酸二氢铝(以下实施例相同)；精密铸粉加水搅拌，再加液体粘结剂；后续具体操作过程与现有工厂常规操作一致。

实施例2：

一种精密铸粉，组分配方如下：石英粉325.3克、方石英粉70g，熔融石英粉280g；14HP7g，鞣酸0.7g，氧化锆10g，硫酸钾7g，将上述固体粉木混合搅拌均匀，得精密铸粉。

使用时，按水的加入量为精密铸粉重量的40％，液体粘结剂加入量与加水量比例为1：19，选取水、液体粘结剂；精密铸粉加水搅拌，再加液体粘结剂；后续具体操作过程与现有工厂常规操作一致。

实施例3：

一种精密铸粉，组分配方如下：石英粉626.8克、方石英粉15g，熔融石英粉22g；14HP3.5g，鞣酸0.7g，氧化锆25g，硫酸钾7g，将上述固体粉末混合搅拌均匀，得精密铸粉。

实施例4：

一种精密铸粉，组分配方如下：石英粉475.6克、方石英粉50g，熔融石英粉150g；14HP1g，鞣酸0.4g，氧化锆20g，硫酸钾3g，将上述固体粉末混合搅拌均匀，得精密铸粉。

使用时，按水的加入量为精密铸粉重量的36％，液体粘结剂加入量与加水量比例为1：18，选取水、液体粘结剂；精密铸粉加水搅拌，再加液体粘结剂；后续具体操作过程与现有工厂常规操作一致。

实施例5：

一种精密铸粉，组分配方如下：石英粉542.8克、方石英粉70g，熔融石英粉70g；14HP0.8g，鞣酸0.4g，氧化锆15g，硫酸钾1g，将上述固体粉末混合搅拌均匀，得精密铸粉。

使用时，按水的加入量为精密铸粉重量的42％，液体粘结剂加入量与加水量比例为1：20，选取水、液体粘结剂；精密铸粉加水搅拌，再加液体粘结剂；后续具体操作过程与现有工厂常规操作一致。

实施例6：

1)按重量百分比为：石英粉93.75％、方石英粉2％、熔融石英3％、消泡剂0.1％、分散剂0.05％、高温稳定剂1％、促凝剂0.1％选取石英粉、方石英粉、熔融石英、消泡剂、分散剂、高温稳定剂和促凝剂，混合搅拌均匀，得精密铸粉(混合粉体)；消泡剂采用日本SANNOPCO公司生产的SN-DEFOAMER 14HP，分散剂采用鞣酸，高温稳定剂采用氧化锆，促凝剂采用硫酸钾；消泡剂、分散剂、高温稳定剂、促凝剂均为粉末状，过100目筛。

2)按水的加入量为精密铸粉重量的36％，液体粘结剂加入量与加水量比例为1：18，选取水、液体粘结剂。

实施例7：

1)按重量百分比为：石英粉43.9％、方石英粉10％、熔融石英40％、消泡剂1％、分散剂0.1％、高温稳定剂4％、促凝剂1％选取石英粉、方石英粉、熔融石英、消泡剂、分散剂、高温稳定剂和促凝剂，混合搅拌均匀，得精密铸粉(混合粉体)；消泡剂采用日本SANNOPCO公司生产的SN-DEFOAMER 14HP，分散剂采用鞣酸，高温稳定剂采用氧化锆，促凝剂采用硫酸钾；消泡剂、分散剂、高温稳定剂、促凝剂均为粉末状，过100目筛。

2)按水的加入量为精密铸粉重量的42％，液体粘结剂加入量与加水量比例为1：20，选取水、液体粘结剂。

Claims

1.一种精密铸粉，其特征在于它由石英粉、方石英粉、熔融石英、消泡剂、分散剂、高温稳定剂和促凝剂原料混合而成精密铸粉，各原料所占重量百分比为：石英粉43.9～93.75％、方石英粉2～10％、熔融石英3～40％、消泡剂0.1～1％、分散剂0.05～0.1％、高温稳定剂1～4％、促凝剂0.1～1％；使用时，外加水和液体粘结剂，水的加入量为精密铸粉重量的36～42％，液体粘结剂加入量与加水量比例为1：18～20。

2.根据权利要求1所述的一种精密铸粉，其特征在于：所述的石英粉是天然石英砂或硅质岩经分选、提纯、干法球磨后得到，粒度400～600目；方石英粉是将石英原料经1500℃高温煅烧后球磨得到，粒度要求在600～800目；熔融石英是将石英原料经1750℃高温熔融后快速冷却、球磨得到，粒度要求在800～1000目；对于石英粉、方石英粉、熔融石英均要求：SiO₂质量含量大于99.5％。

3.根据权利要求1所述的一种精密铸粉，其特征在于：消泡剂采用日本SAN NOPCO公司生产的SN-DEFOAMER14HP，分散剂采用鞣酸，高温稳定剂采用氧化锆，促凝剂采用硫酸钾；消泡剂、分散剂、高温稳定剂、促凝剂均为粉末状，过100目筛。