CN101607301B

CN101607301B - 一种可溶型芯及其制备方法

Info

Publication number: CN101607301B
Application number: CN2008100118953A
Authority: CN
Inventors: 姜卫国; 楼琅洪; 刘鸣; 胡壮麒
Original assignee: Institute of Metal Research of CAS
Current assignee: Institute of Metal Research of CAS
Priority date: 2008-06-18
Filing date: 2008-06-18
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2028-06-18
Also published as: CN101607301A

Abstract

本发明提供了一种可溶型芯及其制备方法，该型芯的主要成分包括硅溶胶粘结剂、云母粉填料、活性剂、增塑剂；硅溶胶粘结剂与云母粉填料的质量比为20∶80～30∶70，活性剂占硅溶胶粘结剂与云母粉填料总和的10-30％，增塑剂的含量占硅溶胶粘结剂、云母粉填料和活性剂总质量的1-5％，增塑剂中：石蜡和聚乙烯的质量比为5∶95～20∶80；本发明采用硅溶胶做粘结剂显著降低了可溶型芯的成本，另外，本发明的可溶型芯具有较高的强度和一定的韧性，可保证蜡模的顺利成型，在不损害蜡模性能及形状的条件下，又可较容易的在水性介质中失去，能满足制造高质量铸件的要求。

Description

一种可溶型芯及其制备方法

技术领域

本发明属于铸造技术领域，特别涉及熔模精密铸造用可溶型芯及其制备方法。

背景技术

随着电子、汽车工业及航空航天领域对精密铸造零件的要求越来越高，零件形状也越来越复杂，特别是复杂的内腔结构给熔模精密铸造带来了很大的难度。若采用陶瓷型芯形成内腔结构，则成本高、耗时长，特别是形成铸件后陶瓷型芯脱除比较困难，另外，在脱除陶瓷型芯时化学物质对铸件本身也有损害；如果零件内腔比较宽大，则内腔可采用可溶型芯形成，这可大大降低精密铸造用蜡模的制造难度，这种方法制备的蜡模失去可溶型芯后就可形成空腔结构，蜡模空腔表面在涂料过程中形成类似型壳的结构，在浇注后把内壳去除就可形成铸件的空腔，而去除型壳比较容易，因此采用可溶型芯生产复杂空腔结构铸件具有成本低、质量好及生产效率高的特点。

采用可溶型芯制备蜡模的工艺过程如下：先制备可溶型芯，然后把可溶型芯置入蜡模模具中，制得整体蜡模，将整体蜡模放进水性介质中，使可溶型芯溶解掉，得到形成带内腔的蜡模，最后通过涂料、制壳、浇注等工序制得铸件。由于在制备蜡模时，蜡模的注射温度在50℃-80℃之间，这就要求可溶型芯必须在这个温度范围内，具有一定的强度和一定韧性，可以耐蜡料的冲击，保持良好的尺寸稳定性；同时在制成整体蜡模后，可溶型芯在不损伤蜡模的条件下可以较容易的失去。

通常使用的可溶型芯主要有尿素类、熔融盐类及聚乙二醇类等。尿素类热稳定性差，形成的内腔尺寸精度低，表面质量差，强度低，脆性大，同时还释放氨气，不但污染环境、腐蚀模具，而且对人体有害；熔融盐类容易产生冷缩、开裂，脆性大，加工困难，尺寸精度不高；聚乙二醇类质量好，但是价格较高，因此有必要开发价格低廉且可保证生产具有内腔结构铸件要求的新型可溶型芯。工业用硅溶胶价格低廉，稳定性好，应用广泛，如采用硅溶胶做粘结剂可显著降低可溶型芯成本，同时硅溶胶在空气中硬化，可提高型芯的强度，因此，本发明采用硅溶胶做粘结剂制备可溶型芯。

发明内容

本发明的目的是提供了一种可溶型芯及其制备方法，该可溶型芯在室温～100℃之间具有较高的强度和一定的韧性，可保证蜡模的顺利成型，在不损害蜡模性能及形状的条件下，又可较容易的在水性介质中失去。

本发明提供了一种可溶型芯，该型芯的主要成分包括硅溶胶粘结剂、云母粉填料、活性剂、增塑剂；其中，硅溶胶粘结剂与云母粉填料的质量比为20∶80～30∶70，活性剂占硅溶胶粘结剂与云母粉填料总质量的10-30％，增塑剂的含量占硅溶胶粘结剂、云母粉填料和活性剂总质量的1-5％，增塑剂中：石蜡和聚乙烯的质量比为5∶95～20∶80。

本发明提供的可溶型芯，所述硅溶胶的粒度为10～100nm。

本发明提供的可溶型芯，所述云母粉的粒度为为100-400目。

本发明提供的可溶型芯，所述活性剂为碳酸钠或碳酸氢钠。

本发明提供了一种可溶型芯的制备方法，在硅溶胶粘结剂中加入活性剂，活性剂占硅溶胶粘结剂与云母粉填料总质量的10-30％，搅拌均匀后，加入聚乙烯和石蜡，石蜡和聚乙烯的质量比为5∶95～20∶80，石蜡与聚乙烯占硅溶胶粘结剂、云母粉填料和活性剂总质量的1-5％，然后加入云母粉填料，硅溶胶粘结剂与云母粉填料的质量比为20∶80～30∶70，充分混合后，采用注射成型或模压方式制备成可溶型芯，待型芯在空气中干燥硬化后，将制备好的可溶型芯放入蜡模模具中，压制蜡模，把压制好的蜡模放入2～10％的盐酸水溶液中，将可溶型芯溶解掉，最后制成蜡模，蜡模经涂料、制壳、浇注工序得到铸件。

本发明利用价格较低的硅溶胶及硅溶胶在空气中遇二氧化碳反应硬化的特性，使用工业硅溶胶做粘结剂、用廉价的云母粉做填料和利用碳酸钠或碳酸氢钠与酸容易反应的特性做活性剂；同时，为增加型芯塑性可添加一定量的聚乙烯，这样可制备低成本并具有较好性能的可溶型芯。

本发明的优点在于可溶型芯具有较高的强度和一定的韧性，可保证蜡模的顺利成型，在不损害蜡模性能及形状的条件下，又可较容易的在水性介质中失去，能满足制造较高质量铸件的要求。

具体实施方式

实施例1：

按硅溶胶与云母的比例20∶80，取80％的云母粉填料，再取20％的硅溶胶做粘结剂，硅溶胶的粒度为20nm，先在硅溶胶中加入一定量的碳酸氢钠，碳酸氢钠占硅溶胶和云母总质量的20％，搅拌均匀后，加入增塑剂，增塑剂采用聚乙烯，聚乙烯用石蜡溶解，石蜡与聚乙烯的质量比为10∶90，增塑剂占硅溶胶、云母及碳酸氢钠的总质量的2％；最后再加入80％的云母粉，搅拌均匀后，采用注射成型或者模压的方式制备可溶型芯；将可溶型芯在空气中干燥硬化后，其抗压强度在48MPa以上，将可溶型芯放入蜡模模具中，采用注射成型或模压方式制备蜡模，蜡模注射温度为55～65℃，把压制好的蜡模放入5％左右的盐酸水溶液中，将可溶型芯失去，制成蜡模，蜡模合格后可进入到下一工序。

实施例2：

按硅溶胶与云母的比例30∶70，取70％的云母粉填料，再取30％的硅溶胶做粘结剂，硅溶胶的粒度为10nm，先在硅溶胶中加入一定量的碳酸氢钠，碳酸氢钠占硅溶胶和云母总质量的15％，搅拌均匀后，加入增塑剂，增塑剂采用聚乙烯，聚乙烯用石蜡溶解，石蜡与聚乙烯的质量比为10∶90，增塑剂占硅溶胶、云母及碳酸氢钠的总质量的5％；最后再加入70％的云母粉，搅拌均匀后，采用注射成型或者模压的方式制备可溶型芯；将可溶型芯在空气中干燥硬化后，其抗压强度在50MPa以上，将可溶型芯放入蜡模模具中，采用注射成型或模压方式制备蜡模，蜡模注射温度为55～65℃，把压制好的蜡模放入3％左右的盐酸水溶液中，将可溶型芯失去，制成蜡模，蜡模合格后可进入到下一工序。

实施例3：

按硅溶胶与云母的比例25∶75，取75％的云母粉填料，再取25％的硅溶胶做粘结剂，硅溶胶的粒度为20nm，先在硅溶胶中加入一定量的碳酸氢钠，碳酸氢钠占硅溶胶和云母总质量的25％，搅拌均匀后，加入增塑剂，增塑剂采用聚乙烯，聚乙烯用石蜡溶解，石蜡与聚乙烯的质量比为10∶90，增塑剂占硅溶胶、云母及碳酸氢钠的总质量的2％；最后再加入75％的云母粉，搅拌均匀后，采用注射成型或者模压的方式制备可溶型芯；将可溶型芯在空气中干燥硬化后，其抗压强度在55MPa以上，将可溶型芯放入蜡模模具中，采用注射成型或模压方式制备蜡模，蜡模注射温度为55～65℃，把压制好的蜡模放8％左右的盐酸水溶液中，将可溶型芯失去，制成蜡模，蜡模合格后可进入到下一工序。

Claims

1.一种可溶型芯，其特征在于：该型芯的主要成分包括硅溶胶粘结剂、云母粉填料、活性剂、增塑剂；

其中，硅溶胶粘结剂与云母粉填料的质量比为20∶80～30∶70，活性剂占硅溶胶粘结剂与云母粉填料总质量的10-30％，增塑剂的含量占硅溶胶粘结剂、云母粉填料和活性剂总质量的1-5％，增塑剂中：石蜡和聚乙烯的质量比为5∶95～20∶80；所述活性剂为碳酸钠或碳酸氢钠。

2.按照权利要求1所述可溶型芯，其特征在于：所述硅溶胶的粒度为10～100nm。

3.按照权利要求1所述可溶型芯，其特征在于：所述云母粉的粒度为100-400目。

4.一种权利要求1所述可溶型芯的制备方法，其特征在于：在硅溶胶粘结剂中加入活性剂，活性剂占硅溶胶粘结剂与云母粉填料总质量的10-30％，搅拌均匀后，加入聚乙烯和石蜡，石蜡和聚乙烯的质量比为5∶95～20∶80，石蜡与聚乙烯占硅溶胶粘结剂、云母粉填料和活性剂总质量的1-5％，然后加入云母粉填料，硅溶胶粘结剂与云母粉填料的质量比为20∶80～30∶70，充分混合后，采用注射成型方式或模压制备成可溶型芯，待型芯在空气中干燥硬化后，将制备好的可溶型芯放入蜡模模具中，压制蜡模，把压制好的蜡模放入2～10％的盐酸水溶液中，将可溶型芯溶解掉，最后制成蜡模，蜡模经涂料、制壳、浇注工序得到铸件；所述活性剂为碳酸钠或碳酸氢钠。

5.按照权利要求4所述可溶型芯的制备方法，其特征在于：所述硅溶胶的粒度为10～100nm。

6.按照权利要求4所述可溶型芯的制备方法，其特征在于：所述云母粉的粒度为100-400目。