CN103172391B - 胶态成型制备异型浇口杯的方法 - Google Patents

Abstract

胶态成型制备异型浇口杯的方法，是为了解决传统的压机压制成型的浇口杯，成本非常高，强度低，而且由于长期使用钢模压制，摩损严重，会大量引入模具上的杂质等设备原因，严重影响了产品品质等技术问题而设计的。该方法采用凝胶注模工艺，首先配制凝胶注模用单体溶液，然后将硬质粘土耐火材料加入到单体溶液中，混合均匀得到稳定的浆料，加入催化剂和引发剂，再真空除气，然后将陶瓷浆料浇注到模具中，在设定温度下使单体与交联剂完全反应，得到陶瓷素坯，将素坯烘干、烧结后，即得到精密铸造用浇口杯制品。利用本发明制备的浇口杯强度高，耐冲刷、高温下热塑性好，少粘渣，耐火度可达到1670-1770℃，品质高于传统方法制备的浇口杯。

Description

胶态成型制备异型浇口杯的方法

技术领域

本发明涉及一种异型浇口杯制备方法，尤其涉及一种胶态成型制备异型浇口杯的方法。属耐火材料技术领域。

背景技术

精密铸造用浇口杯，是服务于铸造技术的基础组成部分，特别是与钢铁工业的发展有着极为密切的关系。浇口杯是冶炼工艺装备的组成部件之一。主要用于引导液体金属进入型腔的通道。正确的选择浇口杯的结构和尺寸以及在铸件上合理的安置能有效抑制铸件产生气孔、沙眼、铁豆、渣眼、缩孔、裂纹和浇不足等缺陷。

目前，国内市场的浇口杯很多，但多为品质较低的产品，通过采用传统的压机压制成型的浇口杯，成本非常高，强度低，而且由于长期使用钢模压制，摩损严重，会大量引入模具上的杂质等设备原因，严重影响产品品质。

发明内容

本发明为了解决传统的压机压制成型的浇口杯，成本非常高，强度低，而且由于长期使用钢模压制，摩损严重，会大量引入模具上的杂质等设备原因，严重影响了产品品质等技术问题，提出了一种制备精密铸造用的胶态成型制备异型浇口杯的方法。该方法是通过以下技术方案来实现的：

采用的粉体主要为微米及亚微米硬质耐火材料，通过凝胶注模工艺得到陶瓷制品。首先，配制凝胶注模工艺用单体溶液，在单体溶液中加入预处理过的陶瓷粉体，球磨混合均匀得到稳定的浆料，加入催化剂和引发剂后，抽真空除去混合在浆料中的空气，然后将浆料浇注入模具中，保温至单体和交联剂完全反应，得到陶瓷素坯，脱模后，将素坯干燥、烧结，即得到浇口杯。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)本发明所用的凝胶注模工艺是一种湿法成形工艺，可消除干法成型时粉体的软团聚，提高致密度。同时凝胶注模工艺还是一种近净尺寸成型工艺，即干燥后的素坯与烧结体之间的形状与尺寸差异极小，这样可以有效地控制制品的尺寸，实现陶瓷制品的一次成型，而不需要对其进行机械加工，大大降低了生产成本，提高了产品的成品率，缩短了生产周期。

2)与模压工艺相比，采用凝胶注模工艺制备浇口杯，不需要价格较为昂贵的压机，而只需要价格较为低廉的球磨机和搅拌机等设备，一次性投入较低；同时，在制备过程中模具无任何损耗，可多次重复使用。

因此利用本方法制备的浇口杯强度高，耐冲刷、高温下热塑性好，少粘渣，耐火度可达到1670-1770℃，而且成本低，不会引入其他杂质，品质高于传统方法制备的浇口杯，有效提高了产品品质。

附图说明

图1胶态成型制备异型浇口杯的工作流程图

具体实施方式

参看图1，制备精密铸造用的胶态成型制备异型浇口杯的方法。

该方法包括如下步骤：

第一步，对硬质耐火材料进行预处理。

所述预处理为对原料进行机械破碎，粒度为：1mm以下即可。

第二步，配制凝胶注模用单体溶液，以丙烯酰胺为单体，以N，N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，以聚丙烯酰胺或柠檬酸铵作为分散剂，以去离子水为分散介质，混合成为单体溶液。

所述单体溶液，其各成分的质量百分比为：单体5％-15％，交联剂0.25％-1.5％，分散剂0.4％-4％，分散介质79.5％-94.35％。

第三步，将第一步得到的粉体加到第二步中得到的单体溶液中，通过球磨将各成分混合均匀，得到稳定的浆料。

所述陶瓷粉体，为硬质耐火材料，粒径≤1毫米。

所述浆料，其各成分的质量百分比为：陶瓷粉体70％-90％，单体溶液10％-30％。

第四步，在第三步中得到的浆料中加入过硫酸铵和四甲基乙二胺分别作为引发剂和催化剂，将浆料进行搅拌混合，同时抽真空除去浆料中的空气，待气泡完全消除后，将陶瓷浆料从模具的浇口浇入，转移模具到烘箱中，在40℃-100℃下保温，直到浆料中的单体与交联剂原位聚合形成凝胶网络，将模具连同里面的陶瓷素坯在室温下自然冷却，然后脱模，得到陶瓷素坯，将素坯干燥，得到质地坚硬，且无裂纹的陶瓷素坯。

所述引发剂的加入量为质量百分比0.05％-0.2％，催化剂的加入量为质量百分比0.05％-0.2％。

第五步，将第四步中得到的陶瓷素坯进行烧结，得到品质优良的浇口杯制品。

所述烧结，具体为：从室温以1℃/min-5℃/min的速度升温至400℃，保温1-4小时，然后以10℃/min-20℃/min的速度升温至1220℃-1270℃，保温10-40分钟。

实施例1：

陶瓷粉体原料采用平均粒径为1微米。配制1000ml单体溶液预混液，质量比例为：10％丙烯酰胺单体；1％N，N-亚甲基双丙烯酰胺交联剂；2％聚丙烯酰胺分散剂；87％去离子水。

配制质量固含量为60％的浆料，球磨混合2小时。

分别加入催化剂四甲基乙二胺和引发剂过硫酸铵，加入量均为上述浆料的0.2％，再真空搅拌除气15分钟，然后浇注入模具中，在80℃下保温30分钟。将模具置于室温条件下，待模具冷却后，脱模得到浇口杯素坯。

将素坯在湿度为90％的恒温恒湿箱中，直至坯体不再收缩，即可转移至烘箱中，在40、60、80和100℃下于空气中各干燥4小时，即得到坚硬的浇口杯素坯。将浇口杯素坯在烧结炉中，从室温以1℃/min-5℃/min的速度升温至400℃，保温1小时，然后以10℃/min-20℃/min的速度升温至1220℃烧结40分钟，随炉冷却，得到浇口杯制品，强度24MPa，耐火度1670度。

实施例2：

陶瓷粉体原料采用平均粒径为1微米。配制1000ml单体溶液预混液，质量比例为：5％丙烯酰胺单体；0.25％N，N-亚甲基双丙烯酰胺交联剂；4％聚丙烯酰胺分散剂；90.75％去离子水。

配制质量固含量为70％的浆料，球磨混合2小时。

分别加入催化剂四甲基乙二胺和引发剂过硫酸铵，加入量均为上述浆料的0.05％，再真空搅拌除气15分钟，然后浇注入模具中，在80℃下保温30分钟。将模具置于室温条件下，待模具冷却后，脱模得到浇口杯素坯。

将素坯在湿度为90％的恒温恒湿箱中，直至坯体不再收缩，即可转移至烘箱中，在40、60、80和100℃下于空气中各干燥4小时，即得到坚硬的浇口杯素坯。将浇口杯素坯在烧结炉中，从室温以1℃/min-5℃/min的速度升温至400℃，保温2小时，然后以10℃/min-20℃/min的速度升温至1250℃，烧结时间为25分钟，最后得到的浇口杯，强度22MPa耐火度1710度。

实施例3

陶瓷粉体原料采用平均粒径为1微米。配制1000ml单体溶液预混液，质量比例为：15％丙烯酰胺单体；0.75％N，N-亚甲基双丙烯酰胺交联剂；0.4％聚丙烯酰胺分散剂；83.85％去离子水。

配制质量固含量为80％的浆料，球磨混合2小时。

分别加入催化剂四甲基乙二胺和引发剂过硫酸铵，加入量均为上述浆料的0.15％，再真空搅拌除气15分钟，然后浇注入模具中，在90℃下保温30分钟。将模具置于室温条件下，待模具冷却后，脱模得到浇口杯素坯。

将素坯在湿度为90％的恒温恒湿箱中，直至坯体不再收缩，即可转移至烘箱中，在40、60、80和100℃下于空气中各干燥4小时，即得到坚硬的浇口杯素坯。将浇口杯素坯在烧结炉中，从室温以1℃/min-5℃/min的速度升温至400℃，保温4小时，然后以10℃/min-20℃/min的速度升温至1270℃，烧结时间为10分钟，最后得到的浇口杯，强度20MPa耐火度1770度。

实施例4

配制1000ml单体溶液预混液，质量比例为：5％丙烯酰胺单体；1.5％N，N’-亚甲基双丙烯酰胺交联剂；4％聚丙烯酰胺分散剂；89.5％去离子水。其他同实施例1。

实施例5

配制1000ml单体溶液预混液，质量比例为：15％丙烯酰胺单体；0.25％N，N’-亚甲基双丙烯酰胺交联剂；0.4％聚丙烯酰胺分散剂；84.35％去离子水。其他同实施例2。

Claims (3)

1.胶态成型制备异型浇口杯的方法，该方法是通过以下技术方案来实现的：

采用的粉体主要为微米及亚微米硬质耐火材料，通过凝胶注模工艺得到陶瓷制品；首先，配制凝胶注模工艺用单体溶液，在单体溶液中加入预处理过的陶瓷粉体，球磨混合均匀得到稳定的浆料，加入催化剂和引发剂后，抽真空除去混合在浆料中的空气，然后将浆料浇注入模具中保温至单体和交联剂完全反应，得到陶瓷素坯，脱模后，将素坯干燥、烧结，即得到浇口杯；

所述凝胶注模用单体溶液，以丙烯酰胺为单体，以N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，以聚丙烯酰胺或柠檬酸铵作为分散剂，以去离子水为分散介质配制而成；各成分的质量百分比为：单体5％-15％，交联剂0.25％-1.5％，分散剂0.4％-4％，分散介质79.5％-94.35％；

所述稳定的浆料各成分的质量百分比为：陶瓷粉体70％-90％，单体溶液10％-30％；

所述浆料浇注入模具中保温至单体和交联剂完全反应，是指在40℃-100℃下保温，直到浆料中的单体与交联剂聚合形成凝胶网络；

所述烧结，从室温以1℃/min-5℃/min的速度升温至400℃，保温1-4小时，然后以10℃/min-20℃/min的速度升温至1220℃-1270℃，保温10-40分钟。

2.根据权利要求1所述的胶态成型制备异型浇口杯的方法，其特征在于：所述陶瓷粉体的预处理为进行机械破碎，制成粒径≤1毫米的微米及亚微米硬质耐火材料。

3.根据权利要求1所述的胶态成型制备异型浇口杯的方法，其特征在于：所述引发剂为硫酸铵，按质量百分比其加入量为0.05％-0.2％；所述催化剂为四甲基乙二胺，按质量百分比其加入量为0.05％-0.2％。