CN101537474B - 硅溶胶精密铸造用陶瓷型芯及其制造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硅溶胶精密铸造用陶瓷型芯及其制造工艺，该陶瓷型芯组分中包括石英玻璃粉、锆英粉、白刚玉粉和适量的溃散剂；并辅以合理的混制、制芯、焙烧等制造工艺。本发明的铸造用陶瓷型芯采用独特的配料和制造工艺，尤其是通过大量试验后确定，在配料中加入了适量的溃散剂，使该陶芯浇铸后的溃散性大为提高，配料中的优质耐高温材料则使得型芯能抵抗高温金属液的冲蚀。

Description

硅溶胶精密铸造用陶瓷型芯及其制造工艺
技术领域
本发明涉及一种铸造用材及其制造工艺，尤其涉及一种铸造用型芯及其制造工艺。
背景技术
采用硅溶胶精密铸造工艺可以生产出精密复杂，接近于产品最后形状，可不加工或很少加工就可以直接使用的金属零部件，其特点是生产的铸件尺寸精度高、表面光洁度好。但内腔复杂，孔径微小或狭窄弯曲的铸件就可能发生制壳困难，尺寸精度也难以控制。采用优良的陶瓷型芯来生产这类铸件，就可以很好地解决以上问题，目前采用硅溶胶精密铸造工艺来生产中小铸钢件的工厂越来越多，但是多数生产内腔较为简单的铸件。由于市场的需要，国内也开发生产形状较为简单的陶瓷型芯，提供的陶瓷型芯质量与日本和台湾等国家和地区的产品质量比较，有很大的差距。目前我们采用这些国内生产的陶瓷，出现的问题比较多，因此国内绝大多数硅溶胶精密铸造厂无力承接内腔较为复杂的叶轮和阀体不锈钢零件的订单，在某些外贸订单生产中其废品率高达50％以上。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种优良的陶瓷型芯，能解决硅溶胶精密铸造中内腔较为复杂的叶轮和阀体等不锈钢零件的生产。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种硅溶胶精密铸造用陶瓷型芯，其组分包括：60-75重量份石英玻璃粉、15-25重量份锆英粉、5-15重量份白刚玉粉、1-3重量份渍散剂、15-25重量份粘结剂。
所述的石英玻璃粉的SiO2含量大于98％；锆英粉的ZrO2含量不小于63％，其粒度为325目；白刚玉粉的Al2O3含量不小于98％，其粒度为325目；溃散剂的粒度为270-325目。所述粘结剂的组分的重量百分含量为60-90％的58#石蜡和10-40％的一级硬脂酸。
本发明还提供了一种上述硅溶胶精密铸造用陶瓷型芯的制造方法，其步骤包括：
a.按指标检验石英玻璃粉、锆英粉、白刚玉粉和溃散剂的成分和粒度；
b.按要求配置粘结剂备用；
c.在60-75重量份石英玻璃、15-25重量份锆英粉、5-15重量份白刚玉粉中加入1-3重量份的溃散剂，在球磨机中进行充分混配；
d.然后加入15-25重量份的粘结剂，再加热搅拌15-30分钟；
e.待搅拌均匀后，倒入热注机中进行压注成形，制成芯坯；
f.该成形芯坯进入焙烧炉中进行17-18.5小时的焙烧，终烧温度为1100-1200℃；
g.烧成的芯坯经强化处理后自干或80℃以下烘干后入库备用。
上述的制造方法中，所述的石英玻璃粉的SiO2含量大于98％；锆英粉的ZrO2含量不小于63％，其粒度为325目；白刚玉粉的Al2O3含量不小于98％，其粒度为325目；溃散剂的粒度为270-325目。所述粘结剂的组分的重量含量为60-90％的58号石蜡和10-40％的一级硬脂酸。
本发明的铸造用陶瓷型芯经过大量试验后采用了独特的配料和制造工艺，在配料中加入了适量的溃散剂，使该陶芯浇铸后的溃散性大为提高，配料中的优质耐高温材料则使得型芯能抵抗高温金属液的冲蚀。
其与现有技术相比具有以下的优点和有益效果：
1、采用本发明陶瓷型芯减少了陶芯焙烧时间，现仅为17-18.5小时，也降低了焙烧温度，原提供的陶芯焙烧温度为1420-1500℃，本专利的最高焙烧温度为1100-1200℃，节省了能源。
2、本发明的陶芯强度经工厂使用足够承受2-3MPa的高压注蜡压力。
3、经使用完全能经受0.7MPa的蒸气脱蜡，毫无损伤。
4、经得住1050℃的焙烤(半小时)，无蠕变。
5、经得住1600℃以上的不锈钢金属液的冲蚀，获得的铸件内腔不变形、不粘砂、轮廓清晰，并且铸件内腔光洁度与铸件外表面一致，清理时陶瓷芯子溃散性好，采用专用工具进行机械清砂就能去除(消除了化学清砂带来的污染)，对于薄壁铸件为了防止清理时变形可采用化学清砂。
6、芯的孔隙率＞30％，能满足吸纳浇注时带入的气体，浇得的铸件，内腔无气孔。
7、采用本专利陶芯获得的铸件内腔尺寸精度≤0.25％。
8、使铸件成品率提高20％左右。
本发明使我国陶瓷型芯制造技术上一新台阶，大大提高了硅溶胶精密铸造铸件的质量，能使硅溶胶精密铸造工艺应用于内腔复杂、精密和内腔光洁度要求高的铸件产品中。
附图说明
图1为本发明陶瓷型芯制造工艺流程示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
a.按下述指标检验精制石英粉和溃散剂的成分和粒度：
石英玻璃粉的SiO2含量大于98％；锆英粉的ZrO2含量不小于63％，其粒度为325目；白刚玉粉的Al2O3含量不小于98％，其粒度为325目；溃散剂的粒度为270-325目。
b.按下述要求配置粘结剂备用(下表为粘结剂的组分的重量百分含量)：
  实施例1   实施例2   实施例3
  58#石蜡   60   70   90
  一级硬脂酸   40   30   10
该三种配方的粘结剂可以配合不同的季节使用。
c.在60-75重量份石英玻璃粉、15-25重量份锆英粉、5-15重量份白刚玉粉中加入1-3重量份的溃散剂，在球磨机中进行充分混配2个小时(下表为各组分重量份加入量)；
  实施例1   实施例2   实施例3
  石英玻璃粉   75   72   60
  锆英粉   15   18   25
  白刚玉粉   7   8   14
  溃散剂   3   2   1
d.然后加入15-25重量份的粘结剂，再加热搅拌15-30分钟(下表为粘结剂的重量组加入量及加热搅拌时间)；
  实施例1   实施例2   实施例3
  粘结剂   25   21   15
  加热搅拌时间   30   22   15
e.待搅拌均匀后，倒入热注机中进行压注成形，制成芯坯；
f.该成形芯坯进入焙烧炉中进行17-18.5小时的焙烧，终烧温度为1100-1200℃(下表为焙烧时间和终烧温度取值)；
  实施例1   实施例2   实施例3
  焙烧时间(小时)   18.5   18   17
  终烧温度(℃)   1200   1135   1100
g.焙烧工序结束后进行强化处理，然后自干或80℃以下烘干后入库备用。
陶芯最终强度为3-7Mpa。
  实施例1   实施例2   实施例3
 强度(MPa)   7   5.6   3

Claims (6)

1.一种硅溶胶精密铸造用陶瓷型芯，其特征在于其组分包括：60-75重量份石英玻璃粉、15-25重量份锆英粉、5-15重量份白刚玉粉、1-3重量份溃散剂、15-25重量份粘结剂。
2.根据权利要求1所述的硅溶胶精密铸造用陶瓷型芯，其特征在于：
所述的石英玻璃粉的SiO2含量大于98％；
锆英粉的ZrO2含量不小于63％，其粒度为325目；
白刚玉粉的Al2O3含量不小于98％，其粒度为325目；
溃散剂的粒度为270-325目。
3.根据权利要求1或2所述的硅溶胶精密铸造用陶瓷型芯，其特征在于：所述粘结剂的组分的重量百分含量为60-90％的58号石蜡和10-40％的一级硬脂酸。
4.一种权利要求1所述的硅溶胶精密铸造用陶瓷型芯的制造方法，其步骤包括：
a.按指标检验石英玻璃粉、锆英粉、白刚玉粉和溃散剂的成分和粒度；
b.按要求配置粘结剂备用；
c.在60-75重量份石英玻璃、15-25重量份锆英粉、5-15重量份白刚玉粉中加入1-3重量份的溃散剂，在球磨机中进行充分混配；
d.然后加入15-25重量份的粘结剂，再加热搅拌15-30分钟；
e.待搅拌均匀后，倒入热注机中进行压注成形，制成芯坯；
f.该成形芯坯进入焙烧炉中进行17-18.5小时的焙烧，终烧温度为1100-1200℃；
g.烧成的芯坯经强化处理后自干或80℃以下烘干后入库备用。
5.根据权利要求4所述的陶瓷型芯的制造方法，其特征在于：
所述的石英玻璃粉的SiO2含量大于98％；
锆英粉的ZrO2含量不小于63％，其粒度为325目；
白刚玉粉的Al2O3含量不小于98％，其粒度为325目；
溃散剂的粒度为270-325目。
6.根据权利要求4或5所述的陶瓷型芯的制造方法，其特征在于：所述粘结剂的组分的重量含量为60-90％的58号石蜡和10-40％的一级硬脂酸。
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