CN102029353B - 一种铝溶胶粘结的氧化铝模壳及其氧化铝模壳的制备方法 - Google Patents
一种铝溶胶粘结的氧化铝模壳及其氧化铝模壳的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种铝溶胶粘结的氧化铝模壳及其氧化铝模壳的制备方法,该氧化铝模壳采用的料浆由铝溶胶、氧化铝粉、矿化剂、分散剂、消泡剂和润湿剂组成;本发明应用熔模精密铸造工艺来制备氧化铝模壳。本发明的铝溶胶粘结的氧化铝模壳充分利用了铝溶胶和氧化铝两种材料在低温及高温下的特性,将制得的模壳截面在扫描电子显微镜下观察其形貌,有较为明显的分层结构。该铝溶胶粘结氧化铝模壳中出现的分层结构是因为不同粒径的氧化铝砂连接了料浆的层与层,有利于层间的结合,这不仅提高了模壳的强度,也增加了模壳的透气性,使得模壳在高温条件下使用时,有足够的强度和透气性。
Description
技术领域
本发明涉及一种高温合金熔模铸造高温合金的模壳,更特别地说,是指一种适用于对熔炼后的高活性金属及含高活性金属的合金进行精密铸造成型或定向凝固成型或单晶生长的铝溶胶粘结氧化铝模壳。
背景技术
高温合金是一种引人注目的优良结构材料,具有密度小、比强度高、抗腐蚀性能好等特点,已广泛应用于航空、航天领域。但是新型高温合金中含有一定量的Re、Ru、Hf、Cr、Y等高活性金属元素以及较高含量的Al元素,使用传统硅溶胶为粘结剂制备精密铸造或定向凝固用模壳时,常常由于高活性金属和SiO2的反应而造成铸件的表面或内部污染,损害铸件的品质或造成废品。
氧化铝(Al2O3)具有优良的耐热、耐腐蚀和高温稳定性,在高温下不易与高活性金属(Re、Ru、Hf、Al、Cr、Y等)或含高活性金属的合金发生反应。故使用铝溶胶粘结氧化铝制备的模壳具有很大的应用前景。
发明内容
为了避免高活性金属或含高活性金属的合金在铸造过程中与模壳的材料发生反应,造成制件表面及内部受污染的缺陷,本发明提出一种能够在1800℃以下的环境中使用的铝溶胶粘结的氧化铝模壳。氧化铝模壳采用的料浆由铝溶胶、氧化铝粉、矿化剂、分散剂、消泡剂和润湿剂组成。该铝溶胶粘结的氧化铝模壳能用于Re、Ru、Hf、Cr等高活性金属或含高活性金属的合金的精密铸造或定向凝固。
本发明制备铝溶胶粘结氧化铝模壳的方法,包括有下列步骤:
第一步:配模壳料浆
模壳料浆由铝溶胶、氧化铝粉、消泡剂和分散剂组成,其中,320目氧化铝粉含量占模壳料浆总重量的50~80%,钇溶胶含量占模壳料浆总重量的19.9~49%,消泡剂占模壳料浆总重量的0.05~0.5%,分散剂剂含量占模壳料浆总量的0.05~0.5%;
消泡剂是正辛醇、正戊醇、有机硅树脂中的一种;
分散剂剂是OP-10、JFC、OP-7中的一种;
第二步:制备模壳
(A)将形状为铸件形状的蜡模浸入第一步制得的料浆中2~10秒后取出,撒上粒径为50~120目的氧化铝砂形成第一预成型件;
(B)将第一预成型件放置在温度为20~40℃,相对湿度为50~80%的恒温恒湿环境中干燥10~30小时,制得第二预成型件;
(C)将第二预成型件浸入第一步制得的料浆中2~10秒后取出,撒上粒径为50~120目的氧化铝砂形成第三预成型件;
(D)将第三预成型件放置在温度为20~40℃,相对湿度为50~80%的恒温恒湿环境中干燥10~30小时,制得第四预成型件;
(E)将第四预成型件浸入第一步制得的料浆中2~10秒后取出,撒上粒径为30~70目的氧化钇铝形成第五预成型件;
(F)将第五预成型件放置在温度为20~40℃,相对湿度为50~80%的恒温恒湿环境中干燥10~30小时,制得第六预成型件;
(G)将第六预成型件浸入第一步制得的料浆中2~10秒后取出,撒上粒径为12~40目的氧化铝砂形成第七预成型件;
(H)将第七预成型件放置在温度为20~40℃,相对湿度为50~80%的恒温恒湿环境中干燥10~30小时,制得第八预成型件;
(I)将第八预成型件浸入第一步制得的料浆中2~10秒后取出,撒上粒径为12~40目的氧化铝砂形成第九预成型件;
(J)将第九预成型件放置在温度为20~40℃,相对湿度为50~80%的恒温恒湿环境中干燥6~20小时,制得第十预成型件;
(K)将第十预成型件浸入第一步制得的料浆中2~10秒后取出,撒上粒径为12~40目的氧化铝砂形成第十一预成型件;
(L)将第十一预成型件放置在温度为20~40℃、相对湿度为50~80%的恒温恒湿环境中干燥6~20小时,制得第十二预成型件;
(M)将第十二预成型件浸入第一步制得的料浆中2~10秒后取出,待料浆不再连续滴下时,放入温度为20~40℃、相对湿度为50~80%的恒温恒湿环境中干燥20~30小时,制得第十三预成型件;
第三步:脱蜡
将第二步制得的第十三预成型件置于温度为100℃~300℃的条件下,脱蜡3~20分钟后制得预成型模壳;
第四步:烧结
将第三步制得的预成型模壳放入烧结炉中进行常压烧结,设定升温速率为0.5~5℃/min,烧结最高温度为1200℃~2000℃;并在1200℃~2000℃的温度环境下保温2~10h,然后随炉冷却至25℃后取出,制得铝溶胶粘结的氧化铝模壳。
本发明铝溶胶粘结的氧化铝模壳的优点:(1)使用温度能够达到1800℃,能够应用于高活性金属(如Re、Ru、Hf、Al、Cr、Y等)或含高活性金属(如Re、Ru、Hf、Al、Cr、Y等))的合金的精密铸造、定向凝固、单晶生长。(2)在精密铸造、定向凝固、单晶生长制件制备过程中,铝溶胶粘结的氧化铝模壳不与高活性金属反应,铸件表面光洁,没有粘砂现象,可得到质量良好的铸件。(3)所制得的模壳尺寸精度高,不易变形。(4)氧化铝模壳制备及烧结过程工艺参数可控。(5)氧化铝模壳经过大温度梯度定向凝固后不开裂,能够满足抗热震性能的要求。
附图说明
图1是采用本发明方法制得的氧化铝模壳经烧结后的截面形貌。
图2是是采用本发明方法制得的氧化铝模壳的XRD图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明做进一步的详细说明。
本发明采用铝溶胶作为粘结剂制得的氧化铝模壳,其充分利用了铝溶胶和氧化铝两种材料在低温(1000℃)及高温(1200℃~1800℃)下的特性,将制得的模壳截面在扫描电子显微镜下观察其形貌(如图1所示),有较为明显的分层结构(不同粒径的氧化铝砂)。该铝溶胶粘结的氧化铝模壳中出现的分层结构是因为不同粒径的氧化铝砂连接了模壳料浆的层与层,有利于层间的结合,这不仅提高了氧化铝模壳的强度,也增加了氧化铝模壳的透气性,使得氧化铝模壳在高温(1800℃以下)条件下使用时,有足够的强度和透气性。
铝溶胶在高温焙烧后,生成的是氧化铝(Al2O3),氧化铝在高温(1800℃以下)下,化学稳定性好,不与活泼金属(如Re、Ru、Hf、Cr等高活性金属或含高活性金属的合金)发生反应,因此采用本发明方法制得的氧化铝模壳在高温下用于活性金属的精密铸造和定向凝固,不会造成对铸件的污染。
本发明采用熔模精密铸造工艺制备铝溶胶粘结氧化铝模壳的具体步骤如下:
第一步:配模壳料浆
模壳料浆由铝溶胶、氧化铝粉、矿化剂、分散剂、消泡剂和润湿剂组成;
用量:铝溶胶占模壳料浆总重量的20%~30%,320目的氧化铝粉含量占模壳料浆总重量的50%~80%,矿化剂占模壳料浆总重量的0.5%~9%,分散剂占模壳料浆总重量的0.2%~0.8%,消泡剂占模壳料浆总重量的0.05%~0.3%,润湿剂占模壳料浆总重量的0.05%~0.3%;
矿化剂可以是MgO、TiO、Cr2O3中的一种
分散剂可以是聚甲基丙烯酸钠、聚丙烯酸铵、柠檬酸三胺中的一种
消泡剂可以是正辛醇、正戊醇、异丙醇中的一种。
润湿剂可以是OP-10、JFC、OP-7中的一种。
第二步:制备模壳
(A)将形状为铸件形状的蜡模浸入第一步制得的料浆中2~10秒后取出,撒上粒径为50~120目的氧化铝砂形成第一预成型件;
(B)将第一预成型件放置在温度为20~40℃,相对湿度为50~80%的恒温恒湿环境中干燥10~30小时,制得第二预成型件;
(C)将第二预成型件浸入第一步制得的料浆中2~10秒后取出,撒上粒径为50~120目的氧化铝砂形成第三预成型件;
(D)将第三预成型件放置在温度为20~40℃,相对湿度为50~80%的恒温恒湿环境中干燥10~30小时,制得第四预成型件;
(E)将第四预成型件浸入第一步制得的料浆中2~10秒后取出,撒上粒径为30~70目的氧化铝砂形成第五预成型件;
(F)将第五预成型件放置在温度为20~40℃,相对湿度为50~80%的恒温恒湿环境中干燥10~30小时,制得第六预成型件;
(G)将第六预成型件浸入第一步制得的料浆中2~10秒后取出,撒上粒径为12~40目的氧化铝砂形成第七预成型件;
(H)将第七预成型件放置在温度为20~40℃,相对湿度为50~80%的恒温恒湿环境中干燥10~30小时,制得第八预成型件;
(I)将第八预成型件浸入第一步制得的料浆中2~10秒后取出,撒上粒径为12~40目的氧化铝砂形成第九预成型件;
(J)将第九预成型件放置在温度为20~40℃,相对湿度为50~80%的恒温恒湿环境中干燥6~20小时,制得第十预成型件;
(K)将第十预成型件浸入第一步制得的料浆中2~10秒后取出,撒上粒径为12~40目的氧化铝砂形成第十一预成型件;
(L)将第十一预成型件放置在温度为20~40℃、相对湿度为50~80%的恒温恒湿环境中干燥6~20小时,制得第十二预成型件;
(M)将第十二预成型件浸入第一步制得的料浆中2~10秒后取出,待料浆不再连续滴下时,放入温度为20~40℃、相对湿度为50~80%的恒温恒湿环境中干燥20~30小时,制得第十三预成型件;
在本发明中,步骤(K)和步骤(L)可以重复二次、三次或者四次。
在本发明中,步骤(A)的作用是能精确地复制蜡模的表面形状,形成致密、光滑的型腔表面,以保证最后获得表面光滑、棱角清晰的铸件。步骤(E)到步骤(J)作用是加厚、加固模壳,使模壳具有良好的强度、抗热震性等力学性能。步骤(M)是为了固定外层的撒砂颗粒。
在本发明中,撒砂的目的是使氧化铝砂粒成为模壳的骨架而使模壳得到加固,氧化铝砂粒还能吸附料浆,使之停止流淌的作用;撒砂的另一作用是,在干燥时粘结剂发生凝胶、收缩,由于氧化铝砂粒的存在可分散凝胶的收缩应力,阻止较大裂纹的产生;另外,由于撒砂造成了粗糙的背面,有利于下一次挂浆、以及层间的结合,也有利于提高模壳的透气性。
第三步:脱蜡
将第二步制得的第十三预成型件置于温度为100℃~300℃的条件下,脱蜡3~20分钟后制得预成型模壳;
第四步:烧结
将第三步制得的预成型模壳放入烧结炉中,设定升温速率为0.5~5℃/min,烧结温度为1200℃~2000℃;并在1200℃~2000℃的温度环境下保温2~10h,然后随炉冷却至25℃后取出,制得铝溶胶粘结的氧化铝模壳。
通过上述方法制得的氧化铝模壳,通过X射线衍射分析,其模壳的成分全部为氧化铝,如图2所示。
实施例1:
定向凝固DD6合金(成分如下表所示)用的铝溶胶粘结氧化铝模壳
成分 | Cr | Co | Mo | W | Ta | Nb | Al | Hf | Re | Ni |
含量/wt% | 4.3 | 9.0 | 2.0 | 8.0 | 7.5 | 0.5 | 5.6 | 0.1 | 2.0 | 余 |
第一步:配模壳料浆
模壳料浆由铝溶胶(选用淄博金琪化工生产的LA-25型铝溶胶)、氧化铝粉、Cr2O3(矿化剂)、聚丙烯酸铵(分散剂)、正辛醇(消泡剂)和JFC(润湿剂)组成,各成分含量如下表所示:
成分 | 铝溶胶 | 氧化铝粉 | Cr2O3 | 聚丙烯酸铵 | 正辛醇 | JFC |
含量/wt% | 23 | 71.2 | 5 | 0.6 | 0.1 | 0.1 |
第二步:制备模壳
(A)将形状为铸件形状的蜡模浸入第一步制得的料浆中5秒后取出,撒上粒径为80目的氧化铝砂形成第一预成型件;
(B)将第一预成型件放置在温度为20℃,相对湿度为60%的恒温恒湿环境中干燥20小时,制得第二预成型件;
(C)将第二预成型件浸入第一步制得的料浆中3秒后取出,撒上粒径为80目的氧化铝砂形成第三预成型件;
(D)将第三预成型件放置在温度为20℃,相对湿度为60%的恒温恒湿环境中干燥20小时,制得第四预成型件;
(E)将第四预成型件浸入第一步制得的料浆中3秒后取出,撒上粒径为46目的氧化铝砂形成第五预成型件;
(F)将第五预成型件放置在温度为20℃,相对湿度为60%的恒温恒湿环境中干燥20小时,制得第六预成型件;
(G)将第六预成型件浸入第一步制得的料浆中3秒后取出,撒上粒径为24目的氧化铝砂形成第七预成型件;
(H)将第七预成型件放置在温度为20℃,相对湿度为60%的恒温恒湿环境中干燥20小时,制得第八预成型件;
(I)将第八预成型件浸入第一步制得的料浆中3秒后取出,撒上粒径为24目的氧化铝砂形成第九预成型件;
(J)将第九预成型件放置在温度为20℃,相对湿度为60%的恒温恒湿环境中干燥15小时,制得第十预成型件;
(K)将第十预成型件浸入第一步制得的料浆中3秒后取出,撒上粒径为24目的氧化铝砂形成第十一预成型件;
(L)将第十一预成型件放置在温度为20℃,相对湿度为60%的恒温恒湿环境中干燥15小时,制得第十二预成型件;
(M)将第十二预成型件浸入第一步制得的料浆中3秒后取出,待料浆涂挂均匀且不再连续滴下时,直接放入温度为20℃,相对湿度为60%的恒温恒湿环境中干燥30小时后得到第十三预成型件;
第三步:脱蜡
将第二步制得的第十三预成型件置于300℃的条件下,脱蜡5分钟后制得预成型模壳;
第四步:烧结
将第三步制得的预成型模壳放入烧结炉中进行常压烧结,升温速率为5℃/min,烧结温度为1700℃,并在烧结温度下保温4h,然后随炉冷却至25℃后取出,制得氧化铝模壳。
将实施例1制得的铝溶胶粘结的氧化铝模壳经扫描电镜观察其截面形貌,如图1所示。图中,可见大小不同的氧化铝撒砂颗粒。
将实施例1制得的铝溶胶粘结的氧化铝模壳放入真空电阻加热液态金属冷却Bridgman定向凝固炉中,先抽炉内真空度至2.5×10-3Pa后,再充入高纯氩气,此时炉内真空度达0.5×105Pa;在最高加热温度1600℃,抽拉速度200mm/h条件下,制备DD6单晶合金。待制备完成后,取出;目测检查实施例1制得的定向凝固氧化铝模壳无裂缝,铸件表面光洁,没有发生粘砂现象。用电子探针检测发现定向凝固氧化铝模壳的内壁未生成新的化合物,对定向凝固后的DD6合金单晶试棒进行化学分析成分见下表,其中Cr、Co、Mo、W、Ta、Nb、Al、Hf、Re、Ni用ICP-AES方法测得,O用惰气脉冲-红外导热法测得。结果显示各合金元素含量变化都很小,模壳未对铸件造成污染。
以上检测说明在1600℃的使用温度下,实施例1制得的氧化铝模壳保证了DD6合金铸品的洁净度和合金质量。
实施例2:
浇注Ni3Al基合金(成分如下表所示)用的铝溶胶粘结氧化铝模壳
成分 | Ni | Al | Mo | Re |
含量/wt% | 余 | 7.8 | 12.5 | 1.5 |
第一步:配模壳料浆
模壳料浆由铝溶胶(选用淄博金琪化工生产的LA-20型铝溶胶)、氧化铝粉、MgO(矿化剂)、聚丙烯酸铵(分散剂)、正辛醇(消泡剂)和JFC(润湿剂)组成;各成分含量如下表所示:
成分 | 铝溶胶 | 氧化铝粉 | MgO | 聚丙烯酸铵 | 正辛醇 | JFC |
含量/wt% | 28 | 68.3 | 3 | 0.5 | 0.1 | 0.1 |
第二步:制备模壳
(A)将形状为铸件形状的蜡模浸入第一步制得的料浆中2秒后取出,撒上粒径为80目的氧化铝砂形成第一预成型件;
(B)将第一预成型件放置在温度为35℃,相对湿度为70%的恒温恒湿环境中干燥20小时,制得第二预成型件;
(C)将第二预成型件浸入第一步制得的料浆中2秒后取出,撒上粒径为80目的氧化铝砂形成第三预成型件;
(D)将第三预成型件放置在温度为35℃,相对湿度为70%的恒温恒湿环境中干燥20小时,制得第四预成型件;
(E)将第四预成型件浸入第一步制得的料浆中2秒后取出,撒上粒径为46目的氧化铝砂形成第五预成型件;
(F)将第五预成型件放置在温度为35℃,相对湿度为70%的恒温恒湿环境中干燥15小时,制得第六预成型件;
(G)将第六预成型件浸入第一步制得的料浆中2秒后取出,撒上粒径为24目的氧化铝砂形成第七预成型件;
(H)将第七预成型件放置在温度为35℃,相对湿度为70%的恒温恒湿环境中干燥15小时,制得第八预成型件;
(I)将第八预成型件浸入第一步制得的料浆中2秒后取出,撒上粒径为24目的氧化铝砂形成第九预成型件;
(J)将第九预成型件放置在温度为35℃,相对湿度为70%的恒温恒湿环境中干燥10小时,制得第十预成型件;
(K)将第十预成型件浸入第一步制得的料浆中2秒后取出,撒上粒径为24目的氧化铝砂形成第十一预成型件;
(L)将第十一预成型件放置在温度为35℃,相对湿度为70%的恒温恒湿环境中干燥10小时,制得第十二预成型件;
(M)将第十二预成型件浸入第一步制得的料浆中2秒后取出,待料浆涂挂均匀且不再连续滴下时,直接放入温度为35℃,相对湿度为70%的恒温恒湿环境中干燥30小时后得到第十三预成型件;
第三步:脱蜡
将第二步制得的第十三预成型件置于温度为150℃的条件下,脱蜡10分钟后制得预成型模壳;
第四步:烧结
将第三步中脱蜡后的模壳放入烧结炉中进行常压烧结,升温速率为3℃/min,烧结温度为1600℃,并在烧结温度下保温6h,然后随炉冷却至室温即可制得铝溶胶粘结氧化铝模壳。
将实施例2制得的铝溶胶粘结氧化铝模壳放入真空感应炉中,Ni3Al合金的熔炼温度为1600℃,浇注温度为1450℃。浇注后随炉冷却,取出。经观察,合金铸件表面光洁,没有发生粘砂现象。另外,实施例2模壳采用扫描电镜观察其形貌,里层未出现裂纹。
实施例3:
定向凝固TMS75合金(成分如下表所示)用的铝溶胶粘结氧化铝模壳
成分 | Cr | Co | Mo | W | Ta | Al | Hf | Re | Ni |
含量/wt% | 3.0 | 12.0 | 2.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 0.1 | 5.0 | 余 |
第一步:配模壳料浆
模壳料浆由铝溶胶(选用淄博金琪化工生产的LA-25型铝溶胶)、氧化铝粉、TiO(矿化剂)、聚丙烯酸铵(分散剂)、正辛醇(消泡剂)和JFC(润湿剂)组成;各成分含量如下表所示:
成分 | 铝溶胶 | 氧化铝粉 | TiO | 聚丙烯酸铵 | 正辛醇 | JFC |
含量/wt% | 24 | 72 | 3 | 0.8 | 0.1 | 0.1 |
第二步:制备模壳
(A)将形状为铸件形状的蜡模浸入第一步制得的料浆中8秒后取出,撒上粒径为80目的氧化铝砂形成第一预成型件;
(B)将第一预成型件放置在温度为25℃,相对湿度为65%的恒温恒湿环境中干燥25小时,制得第二预成型件;
(C)将第二预成型件浸入第一步制得的料浆中3秒后取出,撒上粒径为80目的氧化铝砂形成第三预成型件;
(D)将第三预成型件放置在温度为25℃,相对湿度为65%的恒温恒湿环境中干燥25小时,制得第四预成型件;
(E)将第四预成型件浸入第一步制得的料浆中3秒后取出,撒上粒径为80目的氧化铝砂形成第五预成型件;
(F)将第五预成型件放置在温度为25℃,相对湿度为65%的恒温恒湿环境中干燥20小时,制得第六预成型件;
(G)将第六预成型件浸入第一步制得的料浆中3秒后取出,撒上粒径为46目的氧化铝砂形成第七预成型件;
(H)将第七预成型件放置在温度为25℃,相对湿度为65%的恒温恒湿环境中干燥20小时,制得第八预成型件;
(I)将第八预成型件浸入第一步制得的料浆中2秒后取出,撒上粒径为46目的氧化铝砂形成第九预成型件;
(J)将第九预成型件放置在温度为25℃,相对湿度为65%的恒温恒湿环境中干燥15小时,制得第十预成型件;
(K)将第十预成型件浸入第一步制得的料浆中2秒后取出,撒上粒径为24目的氧化铝砂形成第十一预成型件;
(L)将第十一预成型件放置在温度为25℃,相对湿度为65%的恒温恒湿环境中干燥15小时,制得第十二预成型件;
(M)将第十二预成型件浸入第一步制得的料浆中2秒后取出,撒上粒径为24目的氧化铝砂形成第十三预成型件;
(N)将第十三预成型件放置在温度为25℃,相对湿度为65%的恒温恒湿环境中干燥15小时,制得第十四预成型件;
(O)将第十四预成型件浸入第一步制得的料浆中2秒后取出,撒上粒径为24目的氧化铝砂形成第十五预成型件;
(P)将第十五预成型件放置在温度为25℃,相对湿度为65%的恒温恒湿环境中干燥15小时,制得第十六预成型件;
(Q)将第十六预成型件浸入第一步制得的料浆中2秒后取出,撒上粒径为24目的氧化铝砂形成第十七预成型件;
(R)将第十七预成型件放置在温度为25℃,相对湿度为65%的恒温恒湿环境中干燥15小时,制得第十八预成型件;
(S)将第十八预成型件浸入第一步制得的料浆中2秒后取出,撒上粒径为24目的氧化铝砂形成第十九预成型件;
(T)将第十九预成型件放置在温度为25℃,相对湿度为65%的恒温恒湿环境中干燥15小时,制得第二十预成型件;
(U)将第二十预成型件浸入第一步制得的料浆中2秒后取出,待料浆涂挂均匀且不再连续滴下时,直接放入温度为25℃,相对湿度为65%的恒温恒湿环境中干燥30小时后得到第二十一预成型件;
第三步:脱蜡
将第二步制得的第二十一预成型件置于温度为200℃的条件下,脱蜡15分钟后制得预成型模壳;
第四步:烧结
将第三步中脱蜡后的模壳放入烧结炉中进行常压烧结,升温速率为0.5℃/min,烧结温度为1650℃,并在烧结温度下保温2h,然后随炉冷却至25℃取出,即可制得铝溶胶粘结氧化铝模壳。
将实施例3制得的铝溶胶粘结氧化铝模壳放入悬浮区熔法真空定向凝固炉中,先抽炉内真空度至2.5×10-3Pa后,再充入高纯氩气,此时炉内真空度达0.5×105Pa;然后在最高加热温度1600℃,定向凝固抽拉速度300mm/h条件下,制备具有择优取向的TMS75合金。待制备完成后,取出;目测检查实施例3制得的定向凝固氧化铝模壳无裂缝,铸件表面光洁,没有发生粘砂现象。用电子探针检测发现定向凝固氧化铝模壳的内壁未生成新的化合物,对定向凝固后的TMS合金进行成分分析,不含Al2O3成分,以上检测说明在1600℃的使用温度下,实施例3制得的氧化铝模壳保证了TMS75合金铸品的洁净度和合金质量。
Claims (2)
1.一种制备铝溶胶粘结氧化铝模壳的方法,其特征在于有下列步骤:
第一步:配模壳料浆
模壳料浆由铝溶胶、氧化铝粉、矿化剂、分散剂、消泡剂和润湿剂组成;
用量:铝溶胶占模壳料浆总重量的20%~30%,320目氧化铝粉含量占模壳料浆总重量的50~80%,矿化剂占模壳料浆总重量的0.5%~9%,分散剂占模壳料浆总重量的0.2%~0.8%,消泡剂占模壳料浆总重量的0.05%~0.3%,润湿剂占模壳料浆总重量的0.05%~0.3%;
矿化剂是MgO、TiO、Cr2O3中的一种
分散剂是聚甲基丙烯酸钠、聚丙烯酸铵、柠檬酸三胺中的一种
消泡剂是正辛醇、正戊醇、有机硅树脂中的一种;
润湿剂剂是OP-10、JFC、OP-7中的一种;
第二步:制备模壳
(A)将形状为铸件形状的蜡模浸入第一步制得的料浆中2~10秒后取出,撒上粒径为50~120目的氧化铝砂形成第一预成型件;
(B)将第一预成型件放置在温度为20~40℃,相对湿度为50~80%的恒温恒湿环境中干燥10~30小时,制得第二预成型件;
(C)将第二预成型件浸入第一步制得的料浆中2~10秒后取出,撒上粒径为50~120目的氧化铝砂形成第三预成型件;
(D)将第三预成型件放置在温度为20~40℃,相对湿度为50~80%的恒温恒湿环境中干燥10~30小时,制得第四预成型件;
(E)将第四预成型件浸入第一步制得的料浆中2~10秒后取出,撒上粒径为30~70目的氧化铝形成第五预成型件;
(F)将第五预成型件放置在温度为20~40℃,相对湿度为50~80%的恒温恒湿环境中干燥10~30小时,制得第六预成型件;
(G)将第六预成型件浸入第一步制得的料浆中2~10秒后取出,撒上粒径为12~40目的氧化铝砂形成第七预成型件;
(H)将第七预成型件放置在温度为20~40℃,相对湿度为50~80%的恒温恒湿环境中干燥10~30小时,制得第八预成型件;
(I)将第八预成型件浸入第一步制得的料浆中2~10秒后取出,撒上粒径为12~40目的氧化铝砂形成第九预成型件;
(J)将第九预成型件放置在温度为20~40℃,相对湿度为50~80%的恒温恒湿环境中干燥6~20小时,制得第十预成型件;
(K)将第十预成型件浸入第一步制得的料浆中2~10秒后取出,撒上粒径为12~40目的氧化铝砂形成第十一预成型件;
(L)将第十一预成型件放置在温度为20~40℃、相对湿度为50~80%的恒温恒湿环境中干燥6~20小时,制得第十二预成型件;
(M)将第十二预成型件浸入第一步制得的料浆中2~10秒后取出,待料浆不再连续滴下时,放入温度为20~40℃、相对湿度为50~80%的恒温恒湿环境中干燥20~30小时,制得第十三预成型件;
第三步:脱蜡
将第二步制得的第十三预成型件置于温度为100℃~300℃的条件下,脱蜡3~20分钟后制得预成型模壳;
第四步:烧结
将第三步制得的预成型模壳放入烧结炉中进行常压烧结,设定升温速率为0.5~5℃/min,烧结温度为1200℃~2000℃;并在1200℃~2000℃的温度环境下保温2~10h,然后随炉冷却至25℃后取出,制得铝溶胶粘结的氧化铝模壳;所述氧化铝模壳的成分为氧化铝A12O3。
2.根据权利要求1所述的制备铝溶胶粘结氧化铝模壳的方法,其特征在于:制得铝溶胶粘结的氧化铝模壳的使用温度为1800℃,能够应用于高活性金属或含高活性金属的合金的精密铸造或者定向凝固。
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