CN100522414C - 青铜器薄壁镂空长流程铸造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种青铜器薄壁镂空长流程铸造工艺，主要在壳模制造和青铜合金配方上进行了改进，在壳模内层涂料里加入稀土元素镥，在青铜合金里加入了稀土元素钇。该工艺提高了壳模内壁的光滑度和保温性能，降低了青铜合金熔液的粘稠度，在浇注过程中容易充型，从而提高青铜合金熔液的充腔速度，能够铸造出花纹细腻、没有冷隔和气孔的薄壁镂空长流程青铜器工艺品。

Description

青铜器薄壁镂空长流程铸造工艺

技术领域

本发明涉及铸造技术领域，尤其是涉及一种青铜器铸造工艺。

背景技术

青铜器铸造有两千多年的历史，使用的铸造模具是陶范，将陶范加热后注入青铜溶液，使青铜溶液充满型腔，冷却后将陶范打开取出铜件。现有工艺是在传统工艺基础上发展而来的，这种工艺称之为失蜡铸造或者熔模铸造，主要包括如下几个步骤：(1)制备模型：用蜡或热塑性材料制成所要求青铜铸件的一次性阳模；(2)制备壳模：在模型上包覆耐火材料涂层经过空气干燥形成壳模；(3)去蜡：通过加热的方法将干燥壳模中的一次性阳模除去；(4)焙烧：将去蜡的壳模加热除去挥发性残余物并且在该壳模中形成稳定的陶瓷粘接；(5)熔炼：将铜、锡、铅等金属按比例投入熔炉里熔炼形成青铜合金熔液；(6)浇注：将被加热的壳模放置在适当位置，将熔融的青铜合金熔液浇注到壳模内，使熔融青铜冷却以在该模具中形成固化的青铜铸件；(7)取出铸件：打碎壳模，取出青铜铸件制品。制作精美的青铜工艺品，要采用薄壁、镂空等造型，尤其是大型青铜工艺品，浇注流程长。采用现有铸造工艺很难完成，因为青铜熔液相对其它金属熔液粘稠，流动性差，浇注充型过程中往往还没有完全充满型腔，青铜溶液即已冷却，停止流动、铸件残缺不全，成为废品。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种青铜器铸造工艺，解决青铜器薄壁、镂空、长流程铸造浇注不能完全充型问题。

本发明的青铜器薄壁镂空长流程铸造工艺包括制备模型、制备壳模、去蜡、焙烧、熔炼、浇注、取出铸件工艺步骤，发明要点在于：制备壳模的涂料包括内层涂料、中层涂料和外层涂料，内层涂料含有稀土镥元素，这种涂料由如下重量份配比的成分构成：硅溶胶60-80、刚玉粉20-30、氧化镥0.1-0.5；中层涂料由如下重量份配比的成分构成：硅溶胶60-80、炭化硅20-30；外层涂料由如下重量份配比的成分构成：硅溶胶60-80、石英20-30。

所述涂料的耐火材料其细度要求是内层细外层粗，其中刚玉粉细度是320目以上，炭化硅细度是60-100目，石英细度是20-100目，外层涂料由于涂挂的比较厚，涂挂的层数多，一般是内层石英细，外层石英粗。

为了进一步提高壳模的保温性能和模型强度，在外层涂料里还可以加入重量百分比为5-15％的保温石棉和/或玻璃纤维。

制造壳模的方法是：按比例称取涂料各组分并搅拌成粥状分别制备各层涂料；将一次性阳模放入到粥状涂料里待阳模均匀地粘满涂料后取出干燥挂一层涂料；按着这种方法分别涂挂各层涂料，内层涂料挂2-4次，形成2-3毫米厚的内涂料层；中层涂料挂2-4次，形成4-6毫米厚的中涂料层；外层涂料挂4-12次，形成5-20毫米厚的外涂料层。

本发明另外一个要点还在于：为了进一步改善铸造工艺，降低青铜合金熔液的粘稠度，将青铜合金的组成进行了改进，在青铜合金里加入稀土元素钇，这种青铜合金由如下重量份配比的成分构成：稀土钇0.01-0.03、铅1-5、锌1-5、锡10-30、铜70-80。

这种青铜合金的熔炼方法是：先在熔炉的底部放入10％铜，在其上面按比例加上稀土钇和少量含有10％磷的铜，然后再其上面加入其余90％的铜，最后在其上面加覆盖剂一次装炉完成；当炉内温度达到1200-1300℃将铜熔化后按比例将锡、铅和锌加入到熔炉里熔炼获得青铜合金熔液。

本发明青铜器薄壁镂空长流程铸造工艺具有如下优点：为了满足薄壁镂空长流程青铜器铸造要求，主要在壳模制造和青铜合金配方上进行了改进。本发明壳模通过加入稀土元素镥，提高了壳模内壁的光滑度和保温性能，提高青铜合金熔液的充腔速度，延缓青铜合金降温速度，从而保证浇注充腔顺利完成。在壳模外层涂料使用了保温材料纤维，可以提高壳模强度，更主要的还在于保温材料耐热性能好、热传导率低，进一步地提高了壳模保温性。本发明在青铜合金里加入了稀土元素钇，细化了合金晶粒结构，提高了合金强度和硬度，更主要的是这种青铜合金经过熔炼后粘稠度降低，在浇注过程中容易充型，能够铸造出花纹细腻、没有冷隔和气孔的青铜工艺品。

具体实施方式

实施例1：制备含有稀土镥的壳模

(1)称取400目刚玉粉1500克、硅溶胶溶液4000克、氧化镥10克加入搅拌桶内混合均匀，搅拌成粥状的内层涂料；

(2)称取100目炭化硅1500克、硅溶胶溶液4000克搅拌成粥状的中层涂料；

(3)称取90目石英1500克、硅溶胶溶液4000克搅拌成粥状的外层涂料A；

(4)称取60目石英1500克、硅溶胶溶液4000克搅拌成粥状的外层涂料B；

(5)称取30目石英1500克、硅溶胶溶液4000克搅拌成粥状的外层涂料C；

(6)用上述步骤制备的内层涂料、中层涂料、外层涂料A、外层涂料B、外层涂料C往一次性阳模上涂挂，每一种涂料依次涂挂3次，具体涂挂方法是将一次性阳模放入到粥状涂料里待阳模均匀地粘满涂料后取出，干燥后再挂下一层涂料；

(7)将上述方法制备干燥的壳模放入去蜡釜内去蜡；

(8)将去蜡的壳模焙烧形成陶瓷壳模。

实施例2：制备含有稀土镥和保温材料的壳模

其它工艺和实施例1相同，不同之处是外层涂料A、外层涂料B、外层涂料C的石英是1350克，另外在涂料里加入150克石棉。

实施例3：熔炼含有稀土钇的青铜合金

先将600克电解铜放入熔炉底部，将16克稀土钇和100克含有10％磷的铜放在上面，然后放入5400克电解铜装入熔炉，再在其上面加入覆盖剂。炉温控制在1200℃-1300℃熔炼，电解铜熔化后将1400克锡、300克铅和300克锌加入到熔炉里熔炼制得含有稀土钇的青铜合金熔液。

实施例4：制备青铜器工艺品

将实施例3制得含有稀土钇的青铜合金熔液浇注在实施例1制得的壳模里制备青铜器工艺品。

实施例5：制备双层薄壁镂空青铜毛笔杆

本实例制备一种双层薄壁镂空青铜毛笔杆，该笔杆的长度80厘米，壁厚0.1-0.2厘米左右。根据艺术构思制备石蜡模型；按实施例2的方法制备壳模；将实施例3熔炼的青铜合金熔液浇注在壳模内；待铸件冷却打开壳模，即得双层薄壁镂空青铜毛笔杆。

Claims (4)

1、一种青铜器薄壁镂空长流程铸造工艺，包括制备模型、制备壳模、去蜡、焙烧、熔炼、浇注、取出铸件工艺步骤，其特征在于：制备壳模的涂料包括内层涂料、中层涂料和外层涂料，内层涂料含有稀土镥元素，这种涂料由如下重量份配比的成分构成：硅溶胶60-80、刚玉粉20-30、氧化镥0.1-0.5；中层涂料由如下重量份配比的成分构成：硅溶胶60-80、炭化硅20-30；外层涂料由如下重量份配比的成分构成：硅溶胶60-80、石英20-30。

2、根据权利要求1所述的青铜器薄壁镂空长流程铸造工艺，其特征在于：刚玉粉细度是320目以上，炭化硅的细度是60-100目，石英细度是20-100目。

3、根据权利要求1所述的青铜器薄壁镂空长流程铸造工艺，其特征在于：在外层涂料里加入重量百分比为5-15％的保温石棉和/或玻璃纤维。

4、根据权利要求1、2或3所述的青铜器薄壁镂空长流程铸造工艺，其特征在于：在熔炼步骤中青铜合金里加入稀土钇元素，这种青铜合金由如下重量份配比的成分构成：稀土钇0.01-0.03、铅1-5、锌1-5、锡10-30、铜70-80。