CN101073819A - 一种高压铸造用水溶性盐芯 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高压铸造用水溶性盐芯，由金属卤化盐和陶瓷晶须组成，其中金属卤化盐与陶瓷晶须的质量比为：90～99∶1～10。其优选范围为91～98∶2～9。本发明高压铸造(压力铸造、挤压铸造)用水溶性盐芯以内腔复杂的轻合金零件成形为应用背景，其抗弯强度达到或超过17MPa，溃散时间一般小于1h，体收缩率小于12.30％，吸湿率低于0.05％。本发明所提供的盐芯抗弯强度高，耐高温性能好，抗吸湿性能好，收缩率低，成本低等优点，适用于内腔复杂的轻合金零件的压铸或挤压铸造成形。

Description

一种高压铸造用水溶性盐芯
技术领域
本发明属于铸造技术领域，具体涉及一种高压铸造(如压力铸造和挤压铸造)用水溶性盐芯。
技术背景
为了扩大型芯在高压力成形技术中的应用，必须要开发能耐高压液态金属冲击的型芯，且通常型芯需要良好的溃散性、耐热性(在轻合金成形中，需能耐600～700℃的高温)。
在高压力成形如压力铸造成形工艺中，将一种水溶性盐芯应用于压铸模腔的内部，然后将液态金属压射入模具内部并在模具中凝固。此后，将铸件投入水中，将盐芯溶解，或采用高压水对铸件内腔中的盐芯进行冲洗，盐芯清理干净后，铸件的制造工艺便基本完成。
德国专利102004006600-A1提出了一种水溶性盐芯制备方法为：将一种粒状盐与一种含磷酸盐的难溶粘结剂均匀混合，然后把混合而成的盐熔化浇入一个成形模具中，在高压力和高温度的条件下压制成形。
上述方法的不足在于当采用熔融或压制烧结成形时，作为基体材料的盐的熔点比通常制芯材料如砂子的耐火度低，因此型芯的耐热性差，强度低。且用熔融法制作盐芯时，由于盐多为脆性材料，凝固成形时容易发生开裂，成形性能差。
中国专利文献200510131191.6披露了一种注射成形用水溶性失芯材料制备技术，该技术以水溶性无机盐、热固性树脂为主体，辅以其他助剂制备型芯材料，200℃以下完成造型。该发明涉及的水溶性失芯材料的制备过程包括烘烤、研磨、混合、成形等过程。
中国专利文献00809823.9公开了一种制造用于高压铸造的溃散芯的方法，该技术是用一种水溶性盐制造的，该水溶性盐选自KNO3、KNO2、NaNO3、NaNO2、CuCl2、NaCl、KCl、LiCl、PbCl2、MgCl2、BaCl2、CaCl2及其混合物。其制造方法是用一种水溶性盐单独或与一种细硬粉结合，熔化并在一个芯模中凝固；其中，细硬粉可以为细的热稳定硬颗粒如化学非反应金属或陶瓷的粉末等。
然而这些方法中所采用的原材料如KNO3、KNO2、NaNO3、NaNO2、NaNO3、KCO3等熔点低，耐热性差，在高熔点合金成形方面其应用受到限制。且所选用的增强相多为陶瓷颗粒，所制备的水溶性盐芯强度虽有所提高，但幅度不大，且韧性偏低。专利文献00809823.9提及了SiC、Si3N4晶须来增强盐芯，但此类晶须价格很高，生产成本上升，在实际应用中难以使用。
发明内容
鉴于上述问题和考虑，本发明的目的提供一种高压铸造用水溶性盐芯，该盐芯具有价廉、强度高、韧性好的特点，解决了内腔复杂的铸件的成形问题。
本发明提供的高压铸造用水溶性盐芯，由金属卤化盐和陶瓷晶须组成，其中金属卤化盐与陶瓷晶须的质量比为：90～99∶1～10。
本发明高压铸造用水溶性盐芯以内腔复杂的轻合金零件成形为应用背景，其抗弯强度可达到或超过17MPa，溃散时间一般小于1h，体收缩率可小于12.30％，吸湿率低于0.05％，与上述对比文献相比，本发明所提供的盐芯抗弯强度高，韧性好，耐高温性能及抗吸湿性能好，收缩率低，成本低等优点，适用于内腔复杂的轻合金零件的压铸或挤压铸造成形。
具体实施方式
本发明提供的高压铸造用水溶性盐芯，以金属卤化盐为基体相，陶瓷晶须为增强相，采用重力金属型浇注成形法制备盐芯，并与陶瓷颗粒为增强相的盐芯就使用性能进行了对比。其组分及质量比为：
水溶性盐：90～99，其优选范围为：91～98
陶瓷晶须：1～10，其优选范围为：2～9
本发明的盐芯的制备过程包括混合、熔化、浇注、成形等过程。首先将卤化盐和陶瓷晶须混合均匀放入烘箱中烘干后备用，烘箱温度设置在130℃。然后将烘干的混合料放入电炉内的小石墨坩锅中在熔化，在盐完全熔化后，用搅拌棒开始手动搅拌，使卤化盐与晶须充分混合。控制熔融盐的温度超过盐的熔点50℃(即过热度为50℃)左右时停止搅拌，直接将熔融混合物迅速浇入室温的标准试样金属模中。随后凝固10s左右，将其迅速取出空冷，最后获得盐芯。
作为举例，而并非限制，本发明的涉及的水溶性盐芯所用金属卤化盐可以为水溶性的工业纯NaCl、KCl、NaBr、KBr等；所用陶瓷晶须可以为硼酸铝晶须、硼酸镁晶须、钛酸钾晶须等。
下面结合实例对本发明作进一步详细的说明，但不作为对本发明的限制。
实施例1
将99份NaCl和1份硼酸铝晶须的混合物充分混合均匀，熔化后，在850℃(过热度为50℃)的条件下，浇入金属模具中，冷却凝固后，即可制得盐芯。盐芯试样的体收缩率约为11.60％，抗弯强度达到3MPa，溃散时间约为23min，吸湿率大约为0.22％。
实施例2
将98份NaCl和2份硼酸铝晶须的混合物充分混合均匀，熔化后，在850℃(过热度为50℃)的条件下，浇入金属模具中，冷却凝固后，即可制得盐芯。盐芯试样的体收缩率约为8.1％，抗弯强度达到4.5MPa，溃散时间约为30min，吸湿率大约为0.12％。
实施例3
将94.7份NaCl和5.3份硼酸铝晶须的混合物充分混合均匀，熔化后，在850℃(过热度为50℃)的条件下，浇入金属模具中，冷却凝固后，即可制得盐芯。盐芯试样的体收缩率约为9.22％，抗弯强度达到9.25MPa，溃散时间约为30min，吸湿率约为0.05％。
实施例4
将93份NaCl和7份硼酸铝晶须的混合物充分混合均匀，熔化后，在850℃(过热度为50℃)的条件下，浇入金属模具中，冷却凝固后，即可制得盐芯。盐芯试样的体收缩率约为10.26％，抗弯强度达到10MPa，溃散时间约为40min，吸湿率低于0.05％。与对比例1相比，其使用性能低于莫来石颗粒增强的NaCl盐芯。
实施例5
将99份KCl和1份硼酸铝晶须的混合物充分混合均匀，熔化后，在820℃(过热度为50℃)的条件下，浇入金属模具中，冷却凝固后，即可制得盐芯。盐芯试样的体收缩率约为11.6％，抗弯强度达到3.1MPa，溃散时间约为35min，吸湿率低于0.25％。
实施例6
将98份KCl和2份硼酸铝晶须的混合物充分混合均匀，熔化后，在820℃(过热度为50℃)的条件下，浇入金属模具中，冷却凝固后，即可制得盐芯。盐芯试样的抗弯强度达到6.0MPa，溃散时间约为40min，吸湿率低于0.20％。
实施例7
将94份KCl和6份硼酸铝晶须的混合物充分混合均匀，熔化后，在820℃(过热度为50℃)的条件下，浇入金属模具中，冷却凝固后，即可制得盐芯。盐芯试样的体收缩率约为11.20％，抗弯强度达到10.8MPa，溃散时间约为45min，吸湿率低于0.05％。
实施例8
将91份KCl和9份硼酸铝晶须的混合物充分混合均匀，熔化后，在820℃(过热度为50℃)的条件下，浇入金属模具中，冷却凝固后，即可制得盐芯。盐芯试样的体收缩率约为12.30％，抗弯强度达到17MPa，溃散时间约为1h，吸湿率低于0.05％。与对比例2相比，其使用性能接近或超过了莫来石颗粒增强的KCl盐芯。
实施例9
将95份KCl和5份钛酸钾晶须的混合物充分混合均匀，熔化后，在820℃(过热度为50℃)的条件下，浇入金属模具中，冷却凝固后，即可制得盐芯。盐芯试样的体收缩率约为12.43％，抗弯强度达到4.5MPa，溃散时间约为30min。
实施例10
将90份KCl和10份硼酸镁晶须的混合物充分混合均匀，熔化后，在820℃(过热度为50℃)的条件下，浇入金属模具中，冷却凝固后，即可制得盐芯。盐芯试样的抗弯强度达到15MPa，溃散时间约为50min。
实施例11
将92份KBr和8份硼酸铝晶须的混合物充分混合均匀，熔化后，在784℃(过热度为50℃)的条件下，浇入金属模具中，冷却凝固后，即可制得盐芯。盐芯试样的抗弯强度达到16MPa，溃散时间约为45min。
实施例12
将93份NaBr和7份硼酸铝晶须的混合物充分混合均匀，熔化后，在804℃(过热度为50℃)的条件下，浇入金属模具中，冷却凝固后，即可制得盐芯。盐芯试样的抗弯强度达到14.5MPa，溃散时间约为40min。
对比例1
将78份NaCl和22份莫来石颗粒的混合物充分混合均匀，熔化后，在850℃(过热度为50℃)的条件下，浇入金属模具中，冷却凝固后，即可制得盐芯。盐芯试样的体收缩率为9.45％，抗弯强度达到16.5MPa，溃散时间为25min，吸湿率低于0.05％。
对比例2
将75份KCl和25份莫来石颗粒的混合物充分混合均匀，熔化后，在820℃(过热度为50℃)的条件下，浇入金属模具中，冷却凝固后，即可制得盐芯。盐芯试样的体收缩率为11.17％，抗弯强度达到16MPa，溃散时间为45min，吸湿率低于0.05％。
以上只是列举了本发明的实施方式，该描述没有局限性。本领域的普通技术人员可以采用其它方式予以实现。受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，无创造性地设计与该技术方案相似的实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1、一种高压铸造用水溶性盐芯，由金属卤化盐和陶瓷晶须组成，其中金属卤化盐与陶瓷晶须的质量比为：90～99∶1～10。
2、根据权利要求1所述的水溶性盐芯，其特征在于：其中金属卤化盐与陶瓷晶须的质量比为：91～98∶2～9。
3、根据权利要求1或2所述的水溶性盐芯，其特征在于：所述金属卤化盐为NaCl、KCl、NaBr或KBr。
4、根据权利要求1或2所述的水溶性盐芯，其特征在于：所述陶瓷晶须为硼酸铝晶须、硼酸镁晶须或钛酸钾晶须。
5、根据权利要求3所述的水溶性盐芯，其特征在于：所述陶瓷晶须为硼酸铝晶须、硼酸镁晶须或钛酸钾晶须。
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