CN104446388B - 一种改善氧化铝型芯浆料流动性的方法 - Google Patents

一种改善氧化铝型芯浆料流动性的方法 Download PDF

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Abstract

本发明的目的是针对现有技术中氧化铝型芯浆料流动性差的问题，提供了一种改善氧化铝型芯浆料流动性的方法，本发明属于氧化铝陶瓷型芯的制造技术领域。本发明通过在常规颗粒的基体粉料电熔刚玉粉和TiO2中加入颗粒直径1μm左右的球形基体粉料混合，再加入增塑剂搅拌得到型芯浆料；将型芯压注机的模具温度控制在25～35℃，浆料料温控制在95～105℃，将浆料注入压注机中压制成型，保压时间45～55s，得到型芯。本方法通过加入了少量的球形基体微细粉来改善型芯浆料的流动性，浆料流动性的提高，可防止型芯在起模及放置时的变形，降低模具温度，也减少了型芯的烧结收缩程度，从而提高了薄壁定向、单晶叶片的产品合格率。

Description

一种改善氧化铝型芯浆料流动性的方法
技术领域
本发明属于氧化铝陶瓷型芯的制造技术领域，特别涉及一种改善氧化铝型芯浆料流动性的方法。
背景技术
随着我国航空航天技术的不断进步，陶瓷型芯在在航空领域的应用愈加广泛，尤其是铸造定向或单晶的空心叶片，都需要制作出复杂结构的陶瓷型芯。目前复杂结构陶瓷型芯常规的压制工艺为加热模具至40～45℃→压制型芯→矫形胎矫正。国内大部分单位生产复杂内腔结构陶瓷型芯均为此工艺。由于型芯浆料流动性较差的原因，为了复杂结构陶瓷型芯压制成型，常采用加热模具至40～45℃，造成型芯在模具中不能完全冷却，起模时的应力造成型芯的塑性变形。虽然矫形胎能达到一定的矫形效果，但往往不够理想，尤其是针对流动性更差的氧化铝型芯更是如此。
由于氧化铝型芯基体材料电熔刚玉粉颗粒的不规则性，使得氧化铝型芯浆料的流动性较差，导致氧化铝型芯湿态压制成型困难，对于结构复杂的陶瓷型芯尤甚。传统的改善氧化铝型芯浆料流动性的方法为采用较粗颗粒的基体粉料，在不减少增塑剂加入量的前提下，通过增加型芯料浆的稀度来增加其流动性，这样必然带来型芯湿态压制后起模和放置时的变形及烧成收缩的增加，并且其对流动性的增加幅度也有限，一般在15％以内，导致严重影响了薄壁定向、单晶叶片的研制需求。因此，改善氧化铝型芯浆料流动性的同时，既能满足结构复杂氧化铝型芯湿态易压制成型，减小起模和放置时的变形，又能满足型芯较小的烧成收缩，成为氧化铝型芯研究的重要课题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中氧化铝型芯浆料流动性差的问题，提供了一种改善氧化铝型芯浆料流动性的方法。本发明通过在氧化铝常规颗粒的基体粉料中加入颗粒直径1μm左右的球形基体粉料，能够提高型芯浆料的流动性30％以上，可有效防止型芯的变形，从而提高了薄壁定向、单晶叶片的产品合格率。
为实现上述目的，本方法的技术方案如下：
一种改善氧化铝型芯浆料流动性的方法，包括如下步骤：
(1)氧化铝型芯浆料的制备
将1wt％的TiO2、94～98wt％电熔刚玉粉和1～5wt％的直径1±0.5μm的球形Al2O3加入到球磨罐中，混合2～3小时，得到芯料粉；
将重量为芯料粉重量15～20％的增塑剂放入搅拌器中，加热至115±5℃，待增塑剂熔化后，加入芯料粉并保持该温度搅拌20～25小时，得到氧化铝型芯浆料；
其中，所述电熔刚玉粉由F220型电熔刚玉粉和F600型电熔刚玉粉组成，F220型占芯料粉重量的40～50％，F600型占芯料粉重量的44～58％；所述的增塑剂为常用的型芯用增塑剂，一般为石蜡、蜂蜡和聚乙烯的混合物；
(2)型芯压制
将型芯压注机的模具温度控制在25～35℃，浆料料温控制在95～105℃，将浆料注入压注机的模具中压制成型，压制时间45～55s，得到型芯。
经检查，通过该方法制备的氧化铝型芯浆料流动性可达到170°～270°。
本发明与现有技术相比，其优点在于：
1、本方法通过加入了少量的球形基体微细粉来改善型芯浆料的流动性，浆料流动性的提高，降低了模具温度，可防止型芯从模具中起模及放置时的变形，无需矫胎工序，也减少了型芯的烧结收缩程度，从而提高了薄壁定向、单晶叶片的产品合格率。
2、本方法对氧化铝型芯浆料的流动性可达到170°～230°，较常规方法增加幅度30％以上，烧结收缩可控制在0.6％以内。
具体实施方式
实施例中浆料流动性的检测方法为：由于目前浆料流动性的检测方法尚无国家标准，本发明中对于加料流动性的检测采用的方法是：在型芯压注机上施加2.5MPa的压力，将加热到100℃±2℃的型芯浆料压进型芯浆料流动性测试模具中；所述的型芯浆料流动性测试模具是一条圆的渐开线，其横截面为直径1mm，用陶瓷型芯浆料充填渐开线的所旋转的角度来标定其流动性，旋转角度越大，则其流动性越好。
实施例1
(1)氧化铝型芯浆料的制备
将40～50wt％的F220电熔刚玉粉、47～57wt％的F600电熔刚玉粉、2wt％的直径1±0.5μm的球形Al2O3及1wt％的TiO2加入到球磨罐中，球混2～2.5小时，得到芯料粉；
将重量为芯料粉重量15～20％的增塑剂加入到搅拌器中，增塑剂由93wt％石蜡，5％蜂蜡和2wt％的高压聚乙烯组成，将搅拌器加热至115±5℃，待增塑剂熔化后，加入芯料粉搅拌22小时；
(2)型芯压制
在型芯压注机上压制型芯，模具温度控制在30～35℃，浆料料温控制在95～105℃，保压时间50s。
经检测，本方法制备的氧化铝型芯料浆的流动性为190°～210°；该型芯经烧制后，其烧结收缩为0.4％～0.5％。
对比例1
(1)氧化铝型芯浆料的制备
将40～50wt％的F220电熔刚玉粉、49～59wt％的F600电熔刚玉粉及1wt％的TiO2加入到球磨罐中，球混2～2.5小时，得到芯料粉；
将占芯料粉重量15～20％的增塑剂加入到搅拌器中，增塑剂由93wt％石蜡，5％蜂蜡和2wt％的高压聚乙烯组成，将搅拌器加热至115±5℃，待增塑剂熔化后，加入芯料粉搅拌20小时；
(2)型芯压制
在型芯压注机上压制型芯，模具温度控制在40～45℃，浆料料温控制在95～105℃，保压时间50s；
(3)型芯矫正
将压制好的型芯取出后进行矫胎，得到型芯。
经检测，本方法制备的氧化铝型芯料浆的流动性为120°～140°；该型芯经烧制后，其烧结收缩为0.4％～0.5％。
实施例2
(1)氧化铝型芯浆料的制备
将40～50wt％的F220电熔刚玉粉、48～58wt％的F600电熔刚玉粉、1wt％的直径1±0.5μm的球形Al2O3及1wt％的TiO2加入到球磨罐中，球混2.0～2.5小时，得到芯料粉；
将重量为芯料粉重量15～20％的增塑剂加入到搅拌器中，增塑剂由93wt％石蜡，5％蜂蜡和2wt％的高压聚乙烯组成，将搅拌器加热至115±5℃，待增塑剂熔化后，加入芯料粉搅拌20小时；
(2)型芯压制
在型芯压注机上压制型芯，模具温度控制在25～30℃，浆料料温控制在95～105℃，保压时间45s。
经检测，本方法制备的氧化铝型芯料浆的流动性为170°～190°；该型芯经烧制后，其烧结收缩为0.4％～0.5％。
实施例3
(1)氧化铝型芯浆料的制备
将40～50wt％的F220电熔刚玉粉、44～54wt％的F600电熔刚玉粉、5wt％的直径1±0.5μm的球形Al2O3及1wt％的TiO2加入到球磨罐中，球混2.5～3小时，得到芯料粉；
将重量为芯料粉重量15～20％的增塑剂加入到搅拌器中，增塑剂由93wt％石蜡，5％蜂蜡和2wt％的高压聚乙烯组成，将搅拌器加热至115±5℃，待增塑剂熔化后，加入芯料粉搅拌25小时；
(2)型芯压制
在型芯压注机上压制型芯，模具温度控制在25～30℃，浆料料温控制在95～105℃，保压时间55s。
经检测，本方法制备的氧化铝型芯料浆的流动性为250°～270°；该型芯经烧制后，其烧结收缩为0.45％～0.55％。

Claims (4)

1.一种改善氧化铝型芯浆料流动性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)氧化铝型芯浆料的制备
将TiO2、电熔刚玉粉和直径1±0.5μm的球形Al2O3加入到球磨罐中，混合2～3小时，得到芯料粉；
将增塑剂放入搅拌器中，加热至115±5℃，待增塑剂熔化后，加入芯料粉并保持该温度搅拌20～25小时，得到氧化铝型芯浆料；
其中，所述的球形Al2O3、电熔刚玉粉和TiO2的质量百分含量分别为(1％～5％)：(94％～98％)：1％；
所述的增塑剂重量为芯料粉重量15～20％；
(2)型芯压制
将浆料注入型芯压注机的模具中压制成型，压制时间45～55s，得到型芯。
2.根据权利要求1所述的一种改善氧化铝型芯浆料流动性的方法，其特征在于，步骤(1)所述的电熔刚玉粉由F220型电熔刚玉粉和F600型电熔刚玉粉组成；其中，F220型电熔刚玉粉占芯料粉重量的40～50％，F600型电熔刚玉粉占芯料粉重量的44～58％。
3.根据权利要求1所述的一种改善氧化铝型芯浆料流动性的方法，其特征在于，步骤(2)所述的模具，需控制其温度在25～35℃。
4.根据权利要求1所述的一种改善氧化铝型芯浆料流动性的方法，其特征在于，步骤(2)所述的浆料，需控制其料温在95～105℃。
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