CN103111585A - 一种镁合金铸造陶瓷石膏复合铸型的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种镁合金铸造陶瓷石膏复合铸型的制备工艺，复合铸型中面层是以锆溶胶为黏结剂，电熔白刚玉粉为耐火材料形成的陶瓷型壳。背层是石膏、铝矾土和硼酸混合料形成的加固保温层。用本发明制备的陶瓷石膏复合铸型，背层石膏温度高，导热率低，能降低镁合金熔体充型过程中的散热速度，提高镁合金熔体的充型能力，陶瓷层能防止镁合金熔体与铸型工作面层发生化学反应，同时提高镁合金铸件的表面质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种铸造镁合金用陶瓷石膏复合铸型的制备工艺，属于镁合金熔模精密铸造领域。
背景技术
镁合金铸件质量轻，在航空航天领域应用广泛。砂型铸造方法生产的镁合金铸件尺寸精度低，表面较粗糙；同时砂型导热较快，使得镁合金熔体散热速度快，砂型铸造只能生产厚大的镁合金铸件，再通过加工才能达到使用要求。
熔模铸造能生产结构复杂的镁合金铸件，同时能满足铸件的表面粗糙度和尺寸公差要求。但是，传统的熔模铸造铸型均含有SiO2粘结剂。由于镁合金熔体化学性质异常活泼，能与SiO2发生化学反应，导致镁合金熔体氧化甚至燃烧，大大限制了其应用。因此本发明采用在非平衡状态下不与镁合金熔体发生化学反应的耐火材料和含有ZrO2的锆溶胶粘结剂型壳作为铸型的面层。同时，常规熔模铸造型壳因其材质导热率较高，壳体厚度较薄的特点，使得在浇铸过程中散热较快的镁合金熔体，在大型薄壁复杂镁合金壳体类铸件浇铸时难以成型。因此，本发明采用保温性能好，强度较高的石膏作为铸型背层，不但可以加固面壳，而且可以大大降低镁合金熔体充型过程中的散热速率。本发明的陶瓷石膏复合铸型能防止镁合金熔体在浇注过程中的燃烧，同时提高铸件的尺寸精度和表面质量。
发明内容
本发明提供一种铸造镁合金用陶瓷石膏复合铸型的制备工艺，目的在于介绍一种镁合金熔模精密铸造方法，以提高镁合金铸件的表面质量。
本发明的一种镁合金铸造陶瓷石膏复合铸型的制备工艺，包括：
1.1 制备陶瓷型壳
（A）配制涂料
称量适量的锆溶胶溶液，其中ZrO2质量百分比约为20%~25%，在不锈钢容器中使用涂料搅拌机搅拌，搅拌速度为200~300r/min, 向溶液中加入表面活性剂和消泡剂，活性剂质量为电熔白刚玉微粉的0.035%，消泡剂质量为电熔白刚玉微粉的0.035%，搅拌均匀，向溶液中加入粒度为300~325目的电熔白刚玉微粉，粉液质量比为2：1~4：1，连续搅拌2~4小时，静置4~6小时，静置温度为15~25℃；
（B）制备蜡模，并组焊模组，清洗、晾干；
（C）对模组进行涂料、撒砂，形成陶瓷型壳；
用淋涂或者刷涂的方法，在模组内外表面制取涂料层，待模组内外表面涂料均匀且无流纹后，进行人工撒砂；待干燥后，将上述涂料层制作和撒砂工序再重复1~2次，从而得到2~3层的陶瓷型壳；撒砂材料为电熔白刚玉砂，粒度为80~120目，并进行层间干燥；
1.2 制备石膏
（D）石膏混合粉料中各组分配比为：高强度α石膏20~30wt%，铝矾土粉35~45wt%，粒度为270目~320目，铝矾土砂25~35wt%，粒度为20目~70目，另外加入质量为石膏混合粉料的1~3%的硼酸；质量为石膏混合粉料的0.003%的柠檬酸；质量为石膏混合粉料的0.02~0.03%正辛醇，水粉质量比为25：100~30:100；
（E）在不锈钢桶中加入称量好的水，加入硼酸、柠檬酸和正辛醇，搅拌均匀，再一边搅拌，一边加入石膏混合料，搅拌速度为600~1000r/min，搅拌时间3~4min；
（F）将已形成陶瓷面壳的模组置于相应砂箱中，模组与砂箱底板平稳良好接触，然后将搅拌好的石膏浆料浇灌至砂箱中，将带有陶瓷面层模组完全淹没，浇灌石膏浆料后，使砂箱静置12~24小时；
1.3 脱蜡、焙烧铸型
（G）将钢制砂箱中的复合铸型吊入专用石膏型焙烧炉，按照石膏型脱蜡焙烧工艺进行焙烧，脱蜡温度为200~350℃，最高焙烧温度控制在650~700℃，焙烧时间为80~120小时，铸型焙烧完成后的出炉温度为250~350℃。
优选地，制备蜡模采用的蜡料为中高温蜡料。
优选地，焙烧采用阶梯升温的方式。
优选地，在吹风条件下，层间干燥8~12小时，在自然条件下，层间干燥12~24小时。
附图说明
图1为本发明制备的陶瓷型壳；
图2为本发明陶瓷石膏复合铸型示意图；
图3为本发明陶瓷石膏复合铸型浇注的镁合金铸件。
具体实施方式
采用本发明制备镁合金铸件熔模精密铸造复合铸型。
（A）配制涂料
称量锆溶胶溶液1500g（ZrO2含量约25%），在不锈钢容器中使用涂料搅拌机搅拌，搅拌速度为250r/min, 向溶液中加入1.4g十二烷基苯磺酸钠和1.4g正辛醇，搅拌均匀。向溶液中加入粒度为300~325目的电熔白刚玉微粉4000g。连续搅拌3小时，静置。
（B）制备蜡模，并组焊模组，清洗、晾干。
（C）对模组进行涂料、撒砂，形成陶瓷型壳。
用淋涂的方法，在模组内外表面制取涂料层，待模组内外表面涂料均匀且无流纹后，进行人工撒砂。撒砂材料为电熔白刚玉砂，粒度为80~120目，在自然条件下，干燥24小时。待干燥后，将上述涂料层制作和撒砂工序再重复2次，得到3层的陶瓷型壳。
（D）称量高强度α石膏20Kg，铝矾土粉32Kg（270目~320目），铝矾土砂28Kg（20目~70目）；称量20Kg水；硼酸0.8Kg；柠檬酸2.8g；正辛醇17g。在不锈钢桶中加入称量好的水，加入硼酸、柠檬酸和正辛醇，搅拌均匀，再一边搅拌，一边加入石膏混合料，搅拌速度为700r/min，搅拌时间3.5min。
（F）将已形成陶瓷面壳的模组置于相应砂箱中，模组与砂箱底板平稳良好接触。将搅拌好的石膏浆料浇灌至砂箱中，将带有陶瓷面层模组完全淹没，浇灌石膏浆料后，使砂箱静置24小时。
（G）将钢制砂箱及复合铸型吊入焙烧炉，脱蜡焙烧工艺为：室温→80~100℃（保温6~10小时）→150℃（保温5~10小时）→250℃（保温10~14小时）→350℃（保温3~5小时）→500℃（保温2小时）→600℃（保温2小时）→700℃（保温10~15小时）→250~350℃（保温10~24小时）。
Claims (4)
1.一种镁合金铸造陶瓷石膏复合铸型的制备工艺，其特征在于，该工艺按如下步骤进行：
1.1 制备陶瓷型壳
（A）配制涂料
称量适量的锆溶胶溶液，其中ZrO2质量百分比约为20%~25%，在不锈钢容器中使用涂料搅拌机搅拌，搅拌速度为200~300r/min, 向溶液中加入表面活性剂和消泡剂，活性剂质量为电熔白刚玉微粉的0.035%，消泡剂质量为电熔白刚玉微粉的0.035%，搅拌均匀，向溶液中加入粒度为300~325目的电熔白刚玉微粉，粉液质量比为2：1~4：1，连续搅拌2~4小时，静置4~6小时，静置温度为15~25℃；
（B）制备蜡模，并组焊模组，清洗、晾干；
（C）对模组进行涂料、撒砂，形成陶瓷型壳；
用淋涂或者刷涂的方法，在模组内外表面制取涂料层，待模组内外表面涂料均匀且无流纹后，进行人工撒砂；待干燥后，将上述涂料层制作和撒砂工序再重复1~2次，从而得到2~3层的陶瓷型壳；撒砂材料为电熔白刚玉砂，粒度为80~120目，并进行层间干燥；
1.2 制备石膏
（D）石膏混合粉料中各组分配比为：高强度α石膏20~30wt%，铝矾土粉35~45wt%，粒度为270目~320目，铝矾土砂25~35wt%，粒度为20目~70目，另外加入质量为石膏混合粉料的1~3%的硼酸；质量为石膏混合粉料的0.003%的柠檬酸；质量为石膏混合粉料的0.02~0.03%正辛醇，水粉质量比为25：100~30:100；
（E）在不锈钢桶中加入称量好的水，加入硼酸、柠檬酸和正辛醇，搅拌均匀，再一边搅拌，一边加入石膏混合料，搅拌速度为600~1000r/min，搅拌时间3~4min；
（F）将已形成陶瓷面壳的模组置于相应砂箱中，模组与砂箱底板平稳良好接触，然后将搅拌好的石膏浆料浇灌至砂箱中，将带有陶瓷面层模组完全淹没，浇灌石膏浆料后，使砂箱静置12~24小时；
1.3 脱蜡、焙烧铸型
（G）将钢制砂箱中的复合铸型吊入专用石膏型焙烧炉，按照石膏型脱蜡焙烧工艺进行焙烧，脱蜡温度为200~350℃，最高焙烧温度控制在650~700℃，焙烧时间为80~120小时，铸型焙烧完成后的出炉温度为250~350℃。
2.如权利要求1所述镁合金铸造陶瓷石膏复合铸型的制备工艺，其特征在于制备蜡模采用的蜡料为中高温蜡料。
3.如权利要求1-2所述镁合金铸造陶瓷石膏复合铸型的制备工艺，焙烧采用阶梯升温的方式。
4.如权利要求1-3所述镁合金铸造陶瓷石膏复合铸型的制备工艺，其特征在于优选在吹风条件下，层间干燥8~12小时，在自然条件下，层间干燥12~24小时。
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