CN101337817B - 一种陶瓷铸型坯体的真空冷冻干燥工艺 - Google Patents
一种陶瓷铸型坯体的真空冷冻干燥工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种陶瓷铸型坯体的真空冷冻干燥工艺。其主要过程为:将用湿法成型的水基陶瓷铸型坯体放入真空冷冻干燥机中预冻,待坯体中水分完全结晶后,开始抽真空,并控制物料温度,使水分由冰直接升华成水蒸汽而被抽走,干透后,即可得到干燥收缩小,无开裂的陶瓷铸型坯体。本发明把冷冻真空干燥应用到陶瓷铸型坯体的制备中,大大降低了陶瓷铸型在干燥阶段的收缩率,提高了尺寸精度,降低了变形、开裂的可能性,特别适用于形状复杂陶瓷铸型坯体的干燥。
Description
技术领域
本发明属于精密铸造领域,具体涉及一种陶瓷铸型坯体的真空冷冻干燥工艺。
背景技术
陶瓷铸型坯体的制备是精密铸件生产的基础。目前为了制造复杂形状的陶瓷铸型,人们主要采用湿法成型来制作陶瓷铸型坯体,即先在粉料中加入水及分散剂制成浆料,再把浆料灌入模具中,形成坯体。
坯体成型后,必须对其进行干燥,才能进行烧结。传统的干燥方法是:(1)蒸发,这包括对流、辐射、微波等干燥方式;(2)使用液体干燥剂,如乙醇,聚乙二醇等;(3)使水分通过模具壁内的的毛细管排出,而固相留在模具内。如石膏模具,多孔材料模具。用上述几种干燥方法进行干燥时,水分都是以液态的形式存在于坯体中,由内部向表面不断迁移,在坯体表面蒸发或扩散。在这个过程中,由于水分不断减少和液态水表面张力的作用,固体颗粒会不断靠近,挤压,宏观上就表现为坯体的收缩,这就降低了尺寸精度,并造成了坯体的变形,开裂等问题。
为了提高陶瓷铸型坯体的精度,降低干燥时收缩率,在模具精度一定的情况下,人们多采用提高固相含量的方法来降低收缩。但是这样却增加了浆料的粘度,降低了流动性,使浆料不易完全充满模具,尤其是形状复杂、薄壁或细长的陶瓷铸型坯体。
发明内容
本发明的目的就是针对湿法成型陶瓷铸型坯体时,坯体干燥收缩大,尺寸精度低,易变形开裂的缺点,提供了一种无需增加浆料粘度,即可使坯体在干燥时减小收缩,提高尺寸精度,降低变形、开裂的陶瓷铸型坯体的真空冷冻干燥工艺。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:
1)采用湿法成型方式制备固相体积分数50-60%,含水质量分数为15%~22%的水基陶瓷铸型坯体;
2)先将冷冻机预冻至-40℃~-90℃,然后把水基陶瓷铸型坯体放入冷冻机中,冷冻2-4个小时,使水基陶瓷铸型坯体中的水分完全结成冰晶;
3)抽真空使真空腔中的压力低于15Pa;
4)以2~8℃/小时的升温速度使坯体由冷冻后的温度升至-5℃~-10℃,然后稳定在-5℃~-10℃直至干透,即铸型中水分质量分数小于5%;
5)干透后,即可得到收缩小,无开裂的陶瓷铸型坯体。
本发明把冷冻真空干燥应用到陶瓷铸型坯体的制备中,将物料冻到共晶点以下后,坯体中水分结成冰晶,在真空状态下,供给热能,坯体中的冰直接升华为水蒸气,在这个过程中,由于水分由固态直接升华成气态,固体颗粒不会受到液体水的表面张力,其受到的收缩力减小,故坯体的总体收缩量被大大降低,因此降低了陶瓷坯体在干燥阶段的收缩率,提高了尺寸精度,减少了坯体的变形与开裂,特别适用于形状复杂陶瓷铸型坯体的干燥。
具体实施方式:
实施例1,制作4mm×10mm×60mm的长方体试样,采用湿法成型方式制备固相体积分数为55%,含水质量分数为17%的陶瓷浆料,将浆料灌入4mm×10mm×60mm树脂模具中,约10分钟后浆料固化;先将冷冻机预冻至-46℃,然后把水基陶瓷铸型坯体放入冷冻机中,冷冻2个小时,使水基陶瓷铸型坯体中的水分完全结成冰晶;抽真空使真空腔中的压力保持在10Pa左右;以5℃/小时的升温速度使坯体由冷冻后的温度升至-6℃,然后稳定在-6℃直至干透;干透后,打开充气阀,关闭真空泵,取出试样即可得到收缩小,无开裂的陶瓷铸型坯体。将本发明所得的坯体与对流干燥所得的坯体进行对比后发现,冷冻真空干燥可使陶瓷坯体在干燥阶段的收缩降低66%。即可得尺寸精度高,变形小的复杂陶瓷铸型坯体。
实施例2,制作燃汽轮机叶片的复杂陶瓷铸型,采用湿法成型方式制备固相体积分数为50%,含水质量分数为22%的陶瓷浆料,用光固化成型机制造具有浆料浇注系统的复杂陶瓷铸型树脂模具,将浆料灌入树脂模具中,约10分钟后浆料固化;先将冷冻机预冻至-50℃,然后把水基陶瓷铸型坯体放入冷冻机中,冷冻4个小时,使水基陶瓷铸型坯体中的水分完全结成冰晶;抽真空使真空腔中的压力保持在10Pa左右;以5℃/小时的升温速度使坯体由冷冻后的温度升至-6℃,然后稳定在-6℃直至干透;干透后,最后,打开充气阀,关闭真空泵,取出试样即可得到收缩小,无开裂的陶瓷铸型坯体。
实施例3:采用湿法成型方式制备固相体积分数58%,含水质量分数为16%的陶瓷浆料,然后将浆料灌入所需制备的模具中等浆料固化;先将冷冻机预冻至-75℃,然后把水基陶瓷铸型坯体放入冷冻机中,冷冻3个小时,使水基陶瓷铸型坯体中的水分完全结成冰晶;抽真空使真空腔中的压力保持在10Pa左右;以2℃/小时的升温速度使坯体由冷冻后的温度升至-10℃,然后稳定在-10℃直至干透;干透后,即可得到收缩小,无开裂的陶瓷铸型坯体。
实施例4:采用湿法成型方式制备固相体积分数53%,含水质量分数为19%的陶瓷浆料,然后将浆料灌入所需制备的模具中等浆料固化;先将冷冻机预冻至-90℃,然后把水基陶瓷铸型坯体放入冷冻机中,冷冻4个小时,使水基陶瓷铸型坯体中的水分完全结成冰晶;抽真空使真空腔中的压力为保持在10Pa左右;以8℃/小时的升温速度使坯体由冷冻后的温度升至-5℃,然后稳定在-5℃直至干透;干透后,即可得到收缩小,无开裂的陶瓷铸型坯体。
实施例5:采用湿法成型方式制备固相体积分数60%,含水质量分数为15%的陶瓷浆料,然后将浆料灌入所需制备的模具中等浆料固化;先将冷冻机预冻至-80℃,然后把水基陶瓷铸型坯体放入冷冻机中,冷冻2个小时,使水基陶瓷铸型坯体中的水分完全结成冰晶;抽真空使真空腔中的压力为保持在10Pa左右;以4℃/小时的升温速度使坯体由冷冻后的温度升至-8℃,然后稳定在-8℃直至干透;干透后,即可得到收缩小,无开裂的陶瓷铸型坯体。
Claims (1)
1.一种陶瓷铸型坯体的真空冷冻干燥工艺,其特征在于:
1)采用湿法成型方式制备固相体积分数50-60%,含水质量分数为15%~22%的水基陶瓷铸型坯体;
2)先将冷冻机预冻至-40℃~-90℃,然后把水基陶瓷铸型坯体放入冷冻机中,冷冻2-4个小时,使水基陶瓷铸型坯体中的水分完全结成冰晶;
3)抽真空使真空腔中的压力低于15Pa;
4)以2~8℃/小时的升温速度使坯体由冷冻后的温度升至-5℃~-10℃,然后稳定在-5℃~-10℃直至干透,即铸型坯体中水分质量分数小于5%;
5)干透后,即可得到收缩小,无开裂的陶瓷铸型坯体。
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CN103223689B (zh) * | 2013-04-16 | 2015-04-29 | 西安交通大学 | 一种梯度功能材料型芯型壳一体化陶瓷铸型的制备方法 |
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN87104907A (zh) * | 1987-07-16 | 1988-03-16 | 林敬铖 | 陶瓷成型工艺 |
US6787074B2 (en) * | 2000-02-07 | 2004-09-07 | General Electric Company | Method for removing volatile components from a gel-cast ceramic article |
CN1962546A (zh) * | 2006-12-06 | 2007-05-16 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 凝胶包裹-冷冻干燥工艺制备碳化硅多孔陶瓷的方法 |
CN101037345A (zh) * | 2007-02-15 | 2007-09-19 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 凝胶冷冻干燥法制备莫来石多孔陶瓷的方法 |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN87104907A (zh) * | 1987-07-16 | 1988-03-16 | 林敬铖 | 陶瓷成型工艺 |
US6787074B2 (en) * | 2000-02-07 | 2004-09-07 | General Electric Company | Method for removing volatile components from a gel-cast ceramic article |
CN1962546A (zh) * | 2006-12-06 | 2007-05-16 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 凝胶包裹-冷冻干燥工艺制备碳化硅多孔陶瓷的方法 |
CN101037345A (zh) * | 2007-02-15 | 2007-09-19 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 凝胶冷冻干燥法制备莫来石多孔陶瓷的方法 |
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