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Abstract

本发明公开了一种用于精密熔模铸造的石膏铸型材料，其特征在于所述石膏铸型材料通过分别混合30～40wt％的10μm方石英、35～50wt％的30μm方石英、15～25wt％的α石膏、1～5wt％的时间调节剂和涂料增强剂而制备。使用贵金属如金、银、铂等，其可被用于制造精密铸件。成型工艺甚至可在注入熔融金属时的高温下进行，没有裂纹产生，并得到良好的分散性。

Description

用于熔模铸造的石膏铸型材料
技术领域
本发明涉及用于熔模铸造的石膏铸型材料，并且特别是用于可使用贵金属如金、银、铂等来制造精密铸件的熔模铸造的石膏铸型材料。即使成型工艺在注入熔融金属时的高温下进行，也没有裂纹产生，并得到良好的分散性。
背景技术
精密铸造工艺通常分为复型铸造(replica casting)、熔铅铸造(leadcasting)和失蜡铸造。失蜡铸造，即失模铸造，也被称为熔模铸造。自从古埃及和古中国时代以来，这种铸造工艺已经被牙医和贵金属工人使用了很长时间，其在第二次世界大战以后实际上已成为工业的一部分。在航空工业领域中，熔模铸造使用具有高熔点的金属来制造精密且形状复杂的不容易处理的产品，以开发和制造火箭发动机的特殊部件和喷气发动机的涡轮叶片。熔模铸造在具有相对简单形状的铸件的材料选择上没有任何限制。随着经验和技术的积累，市场变得更宽。在熔模铸造中，用铸型材料制成圆柱形结构(cylindrical frame)，然后使蜡熔融并蒸发，然后将熔融金属灌注到特定的模具中。
还有一种蜂窝浇注(cell casting)方法，其由德国的Kroenig在第二次世界大战期间开发，但实际上在美国应用。在上面的方法中，将热固性树脂置于模型之间，加热并且在通过环状结构喷涂时固化。其优点是可大量生产，获得精确的尺寸，并且可得到5mm厚的产品，这增加了可靠性。产品具有清洁的表面。型砂由细酚醛树脂粉末与细二氧化硅混合来制备，粘结剂由热固性酚醛树脂制成。
用于熔模铸造或失蜡法的铸型材料是精确地固化的，因为能够通过精确地围绕蜡模具的外表而复制与原表面相同的表面。另外，需要铸型材料在成型过程中耐高温。所以，高温下通常使用硅砂和火山灰，以防止成型过程中的裂纹。通过混合由研磨闭模(closed mold)或耐火砖制成的耐火材料来防止收缩，由此使颗粒被隔开以得到良好的空气循环。按一定的比例混合适量的石膏。当将铸型材料注入到蜡模具中时，在表面上涂覆精细泥料(dough)以避免泡的形成。更多的包含增强剂的泥料被二次处理并涂饰在所述表面上。作为牙齿成型材料的铸型材料通常由石膏、石头、藻酸盐等制成。根据用于铸件的铸型材料的类型，有用于金牙的金铸型材料、用于银牙的齿冠铸型材料、用于假牙的局部铸型材料、用于烤瓷牙的釉料(empress)。
由石膏做成的铸型材料通常用于不具有较高熔点的金、银、合金和铜合金。铸件体看起来很精密，并且甚至在精确形状部分也可以得到优良的再现性能。所以，铸型材料通常用于贵金属的精密铸造。特别地，用于牙齿铸造目的的铸型材料需要通过利用铸型材料本身的膨胀来补偿合金的铸造收缩，因此其需要具有适当的工作时间、固化时间、可靠的强度、精细部分的良好再现、良好的通风和耐热性能。
然而，由于韩国无法生产用于熔模铸造的石膏铸型材料，所以所有材料都是进口的。因此，需要开发用于具有高生产率的新的熔模铸造工艺的石膏铸型材料。
所以，与传统的有色金属例如锌、铝等的铸造工艺相比，本发明入研究并开发了一种用于铸造贵金属如金、银、铂等的熔模铸造的石膏铸型材料。因此，本发明人用α石膏作为粘结剂以合适的比例混合方石英和涂料粘结剂。该混合物可在熔融金属的高温下成型，并且在特定的压力下无裂纹产生。
发明内容
相应地，本发明的一个目的是提供一种用于熔模铸造的石膏铸型材料，其克服了传统技术中遇到的问题。
本发明的另一目的是提供一种用于可利用贵金属如金、银、铂等来制造精密铸件的熔模铸造的石膏铸型材料。甚至当成型工艺在熔融金属注入时的高温下进行时，也没有产生裂纹，并得到良好的分散性。
为达到上面的目的，提供一种用于精密熔模铸造的石膏铸型材料，其特征在于所述石膏铸型材料通过分别混合30～40wt％的10μm方石英、35～50wt％的30μm方石英、15～25wt％的α石膏、1～5wt％的时间调节剂和涂料增强剂(slurry reinforcing agent)而制备。
具体实施方式
将对本发明的优选实施方案进行更详细的描述。
方石英是根据本发明的用于熔模铸造的石膏铸型材料的主要组分，其包含具有两种类型粒径分布的SiO2。在本发明中，优选将粒径分布为10μm的方石英和粒径分布为30μm的方石英相互混合。
此时，优选加入30～40wt％的10μm的方石英，并优选加入35～50wt％的30μm的方石英。更优选的是，粒径分布为10μm的方石英和粒径分布为30μm的方石英具有相近的重量比。否则会发生收缩现象。当只使用粒径分布为30μm的方石英时，发生轻微收缩。
用作粘结剂的α石膏(CaSO4·1/2H2O)优选为具有100μm粒径分布的石膏。此时，优选加入15～25wt％的α石膏。
据信由于α石膏被用作粘结剂出现石膏铸型材料的收缩现象。由于CaSO4·2H2O脱水变成CaSO4·1/2H2O，所以会产生很大程度的收缩。由于一定数量的晶体脱水和晶体结构的变化，出现上述收缩。由于可以通过加入耐火材料来补偿石膏晶体的收缩，所以可以降低粘结剂的量，并可以根据下面热处理实验的结果增加耐火材料的量。
加入到根据本发明的石膏铸型材料中的时间调节剂由CaSO4·2H2O、硫酸钾、硼砂或锡酸钠形成，涂料增强剂由甲基甘氨酸或三聚氰胺树脂形成。其优选量为1～5wt％。
在窑内烧制铸型材料包覆的模具，使蜡熔化并蒸发，并完全除去水分，从而不会形成传统上由金属中的气体所形成的泡。根据模具的尺寸确定烧制温度和时间。模具在120℃时开始脱水，并将温度逐渐升高至800℃。所述模具在800℃以上干燥几小时，使得其内侧被充分加热。蜡在200～400℃下熔化并蒸发。当温度急剧升高时，蜡沸腾，所以表面可能会变粗糙，并且蜡可能会残留于内部，由此阻碍了浇铸流体的流动。
根据本发明的用于熔模铸造的石膏铸型材料可用于制造使用贵金属如金、银、铂等的精密铸件。成型工艺甚至可在注入熔融金属时的高温下进行，没有裂纹产生，并得到良好的分散性。
将描述本发明的详细方法，但本发明并不局限于所公开的实施例。
<实施例1>
通过混合30wt％的10μm方石英、50wt％的30μm方石英(CS200，由Korea Semiconductor生产)、19wt％的100μm的α石膏、0.5wt％的时间调节剂和0.5wt％涂料增强剂来制备铸型材料。
<实施例2>
通过混合35wt％的10μm方石英、45wt％的30μm方石英、19wt％的100μm的α石膏、0.5wt％的时间调节剂和0.5wt％涂料增强剂来制备铸型材料。
<实施例3>
通过混合40wt％的10μm方石英、40wt％的30μm方石英、19wt％的100μm的α石膏、0.5wt％的时间调节剂和0.5wt％涂料增强剂来制备铸型材料。
<对比实施例1>
通过混合60wt％的10μm方石英、20wt％的30μm的α石膏、19wt％的100μm的α石膏和1wt％的时间调节剂来制备铸型材料。
<对比实施例2>
通过混合65wt％的10μm方石英、10wt％的30μm的α石膏、24wt％的100μm的α石膏和1wt％的时间调节剂来制备铸型材料。
<对比实施例3>
通过混合70wt％的10μm方石英、10wt％的30μm的α石膏、19wt％的100μm的α石膏和1wt％的时间调节剂来制备铸型材料。
<对比实施例4>
通过混合70wt％的30μm方石英、29wt％的100μm的α石膏、0.5wt％的时间调节剂和0.5wt％涂料增强剂来制备铸型材料。
<对比实施例5>
通过混合75wt％的30μm方石英、24wt％的100μm的α石膏、0.5wt％的时间调节剂和0.5wt％涂料增强剂来制备铸型材料。
<对比实施例6>
通过混合80wt％的30μm方石英、19wt％的100μm的α石膏、0.5wt％的时间调节剂和0.5wt％涂料增强剂来制备铸型材料。
<试验1>
分别在25℃处理实施例1～3和对比实施例1～3制备的铸型材料，并在750℃下对上述铸型材料进行1小时的用于成型的热处理。热处理后的冷却温度为350℃，并且水温为25℃。下表1列出了热处理的结果。
[表1]
裂纹 收缩 塌陷率
实施例1 无 无 100
实施例2 无 无 100
实施例3 无 无 100
裂纹 收缩 塌陷率
对比实施例1 无 大 90
对比实施例2 无 中 95
对比实施例3 无 小 98
对比实施例4 无 小 98
对比实施例5 无 小 98
对比实施例6 无 小 100
如上表所示，对比实施例1～6制备的铸型材料发生了收缩。
<试验2>
在25℃下处理实施例3制备的铸型材料，并且分别在800℃、900℃和1000℃的温度下对上述铸型材料进行1小时的用于成型的热处理。热处理后的冷却温度为350℃，并且水温为25℃。下表2列出了热处理的结果。
[表2]
 温度(℃) 裂纹 收缩 塌陷率
 800 无 无 100
 900 无 无 100
 1000 无 无 100
如上所述，根据本发明的用于熔模铸造的石膏铸型材料可在高温下成型，并且即使在注入熔融金属时施加压力，也没有产生裂纹，分散性也极好。本发明的石膏铸型材料可用于用来制造贵金属如金、银、铂等的熔模铸造。
由于本发明可以体现为几种形式，而不脱离其精神或基本特征，所以应该理解前述实施例不受前面描述的任何细节的限制，除非另有说明，而应该被广义地解释为在所附权利要求所限定的精神和范围内，因此所有落入权利要求集合和范围内的变化和修改或者所述集合和范围的等同物都被所附权利要求包含。

Claims (3)

1.一种用于精密熔模铸造的石膏铸型材料，其特征在于所述石膏铸型材料通过混合30～40wt％的10μm方石英、35～50wt％的30μm方石英、15～25wt％的α石膏、共1～5wt％的时间调节剂和涂料增强剂而制备。
2.权利要求1的铸型材料，其中所述时间调节剂由选自CaSO4·2H2O、硫酸钾、硼砂和锡酸钠中的一种制成。
3.权利要求1的铸型材料，其中所述涂料增强剂为甲基甘氨酸或三聚氰胺树脂。
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