CN105174722B - 一种添加石英玻璃球形粉的陶瓷型芯材料 - Google Patents
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Abstract
本发明属于陶瓷型芯制造技术，涉及一种添加石英玻璃球形粉的陶瓷型芯材料。其特征在于：该材料配方的重量百分比为：锆英砂粉：0％～30％；白刚玉粉：0％～30％；莫来石粉：0％～30％；石英玻璃球形粉：0.5％～60％：余量为石英玻璃粉。本发明提出了一种添加石英玻璃球形粉的陶瓷型芯材料，既能控制陶瓷型芯的烧结收缩率，又降低了陶瓷型芯浆料的流动性损失，避免了对陶瓷型芯脱芯性能的影响。
Description
技术领域
本发明属于陶瓷型芯制造技术，涉及一种添加石英玻璃球形粉的陶瓷型芯材料。
背景技术
随着航空发动机性能的不断提高，涡轮空心叶片逐渐成为航空发动机的必选构件，其制造技术的关键在于空心叶片的精确控形，而陶瓷型芯是空心叶片精确控形的关键材料。型芯综合性能的优劣，直接关系到叶片的浇注合格率、壁厚尺寸及表面质量，而材料成分、粉体粒度及烧结程度等因素都会影响到型芯的综合性能。目前的一种陶瓷型芯材料的配方参见中国专利申请“采用无机纤维复合的陶瓷型芯材料”(申请号200510047860.1)，这种陶瓷型芯材料通过在配方中添加无机纤维来控制陶瓷型芯的烧结收缩率。它的缺点是：添加无机纤维会损失型芯浆料的流动性，导致陶瓷型芯成型困难，甚至会影响型芯的脱芯性能。
发明内容
本发明的目的是：提出一种添加石英玻璃球形粉的陶瓷型芯材料，以便能控制陶瓷型芯烧结收缩率，降低陶瓷型芯浆料的流动性损失，避免影响陶瓷型芯的脱芯性能。
本发明的技术方案是：一种添加石英玻璃球形粉的陶瓷型芯材料，其特征在于：该材料配方的重量百分比为：锆英砂粉：0％～30％；白刚玉粉：0％～30％；莫来石粉：0％～30％；石英玻璃球形粉：0.5％～60％：余量为石英玻璃粉；石英玻璃粉和石英玻璃球形粉的纯度不小于99.8％；石英玻璃球形粉的中值粒度D50在3.5μm～50μm的范围内。
本发明的优点是：提出了一种添加石英玻璃球形粉的陶瓷型芯材料，既能控制陶瓷型芯的烧结收缩率，又降低了陶瓷型芯浆料的流动性损失，避免了影响陶瓷型芯的脱芯性能。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。一种添加石英玻璃球形粉的陶瓷型芯材料，其特征在于：该材料配方的重量百分比为：锆英砂粉：0％～30％；白刚玉粉：0％～30％；莫来石粉：0％～30％；石英玻璃球形粉：0.5％～60％：余量为石英玻璃粉；石英玻璃粉和石英玻璃球形粉的纯度不小于99.8％；石英玻璃球形粉的中值粒度D50在3.5μm～50μm的范围内。
本发明的工作原理是：(1)添加的石英玻璃球形粉表面析晶倾向大，不易与邻近颗粒烧结融合，从而起到抑制型芯烧结收缩的作用；(2)添加石英玻璃球形粉无各向异性，不损失型芯浆料的流动性，甚至在粒度、添加量适当的情况下还可增加型芯浆料的流动性，避免了添加纤维对浆料流动性的影响；(3)石英玻璃球形粉在高温碱熔液中的溶失性好，不影响型芯的脱芯能力，从而石英玻璃球形粉的添加量不受脱芯要求的限制。试验证明，采用本发明配方制备的陶瓷型芯的烧结收缩率在0.1％～1.5％之间可控。
本发明通过调整石英玻璃球形粉的添加量和粒度，来满足控制陶瓷型芯烧结收缩率的不同要求。具体实施方法如下。
一种添加石英玻璃球形粉的陶瓷型芯材料，其特征在于：该材料配方的重量百分比为：锆英砂粉、白刚玉粉或莫来石粉任意一种粉体或者锆英砂粉、白刚玉粉或莫来石粉的任意混合粉体：20％～30％；石英玻璃球形粉：1％～25％：余量为石英玻璃粉；石英玻璃球形粉的中值粒度D50在3.5μm～10μm的范围内。
一种添加石英玻璃球形粉的陶瓷型芯材料，其特征在于：该材料配方的重量百分比为：锆英砂粉、白刚玉粉或莫来石粉任意一种粉体或者锆英砂粉、白刚玉粉或莫来石粉的任意混合粉体：5％～10％；石英玻璃球形粉：10％～45％：余量为石英玻璃粉；石英玻璃球形粉的中值粒度D50在20μm～40μm的范围内。
实施例1
将型芯原料按照下述配方重量百分比均匀混合：锆英砂粉30％、石英玻璃球形粉1％，余量为石英玻璃粉；其中石英玻璃球形粉的中值粒度D50为4μm。将石蜡、蜂蜡、聚乙烯按重量百分比93：5：2在120℃下融化成蜡浆，均匀搅拌12h后，将混合均匀的粉体原料加入蜡浆中，再均匀搅拌12h，制成型芯浆料，倒出冷却制成型芯料块。
实施例2
将型芯原料按照下述配方重量百分比均匀混合：锆英砂粉30％、石英玻璃球形粉15％，余量为石英玻璃粉；其中石英玻璃球形粉的中值粒度D50为4μm。将石蜡、蜂蜡、聚乙烯按重量百分比93：5：2在120℃下融化成蜡浆，均匀搅拌12h后，将混合均匀的粉体原料加入蜡浆中，再均匀搅拌12h，制成型芯浆料，倒出冷却制成型芯料块。
实施例3
将型芯原料按照下述配方重量百分比均匀混合：锆英砂粉20％、石英玻璃球形粉10％，余量为石英玻璃粉；其中石英玻璃球形粉的中值粒度D50为8μm。将石蜡、蜂蜡、聚乙烯按重量百分比93：5：2在120℃下融化成蜡浆，均匀搅拌12h后，将混合均匀的粉体原料加入蜡浆中，再均匀搅拌12h，制成型芯浆料，倒出冷却制成型芯料块。
实施例4
将型芯原料按照下述配方重量百分比均匀混合：白刚玉粉8％、石英玻璃球形粉35％，余量为石英玻璃粉；其中石英玻璃球形粉的中值粒度D50为20μm。将石蜡、蜂蜡、聚乙烯按重量百分比93：5：2在120℃下融化成蜡浆，均匀搅拌12h后，将混合均匀的粉体原料加入蜡浆中，再均匀搅拌12h，制成型芯浆料，倒出冷却制成型芯料块。
实施例5
将型芯原料按照下述配方重量百分比均匀混合：白刚玉粉8％、石英玻璃球形粉35％，余量为石英玻璃粉；其中石英玻璃球形粉的中值粒度D50为35μm。将石蜡、蜂蜡、聚乙烯按重量百分比93：5：2在120℃下融化成蜡浆，均匀搅拌12h后，将混合均匀的粉体原料加入蜡浆中，再均匀搅拌12h，制成型芯浆料，倒出冷却制成型芯料块。
实施例6
将型芯原料按照下述配方重量百分比均匀混合：白刚玉18％、石英玻璃球形粉5％，余量为石英玻璃粉；其中石英玻璃球形粉的中值粒度D50为18μm。将石蜡、蜂蜡、聚乙烯按重量百分比93：5：2在120℃下融化成蜡浆，均匀搅拌12h后，将混合均匀的粉体原料加入蜡浆中，再均匀搅拌12h，制成型芯浆料，倒出冷却制成型芯料块。
实施例7
将型芯原料按照下述配方重量百分比均匀混合：莫来石粉30％、石英玻璃球形粉2％，余量为石英玻璃粉；其中石英玻璃球形粉的中值粒度D50为4μm。将石蜡、蜂蜡、聚乙烯按重量百分比93：5：2在120℃下融化成蜡浆，均匀搅拌12h后，将混合均匀的粉体原料加入蜡浆中，再均匀搅拌12h，制成型芯浆料，倒出冷却制成型芯料块。
实施例8
将型芯原料按照下述配方重量百分比均匀混合：莫来石粉25％、石英玻璃球形粉7％，余量为石英玻璃粉；其中石英玻璃球形粉的中值粒度D50为10μm。将石蜡、蜂蜡、聚乙烯按重量百分比93：5：2在120℃下融化成蜡浆，均匀搅拌12h后，将混合均匀的粉体原料加入蜡浆中，再均匀搅拌12h，制成型芯浆料，倒出冷却制成型芯料块。
实施例9
将型芯原料按照下述配方重量百分比均匀混合：莫来石粉10％、石英玻璃球形粉15％，余量为石英玻璃粉；其中石英玻璃球形粉的中值粒度D50为40μm。将石蜡、蜂蜡、聚乙烯按重量百分比93：5：2在120℃下融化成蜡浆，均匀搅拌12h后，将混合均匀的粉体原料加入蜡浆中，再均匀搅拌12h，制成型芯浆料，倒出冷却制成型芯料块。
采用热压注成型设备将上述型芯料块，按以下技术参数压制成条形或其他特定形状的型芯生坯：料温100℃，注射压力2.0MPa，保压时间15s。然后经1190℃保温6h烧结成条形试棒或型芯制品。
按照实施例制备陶瓷型芯的性能参数如表1所示。分别比较实施例1、2与实施例4、5可知，调整石英玻璃球形粉的添加量或粉体粒度，可在基本不影响型芯其他性能的情况下，有效降低型芯的烧结收缩率。
表1
Claims (3)
1.一种添加石英玻璃球形粉的陶瓷型芯材料，其特征在于：该材料配方的重量百分比为：锆英砂粉：0％～30％；白刚玉粉：0％～30％；莫来石粉：0％～30％；石英玻璃球形粉：0.5％～60％：余量为石英玻璃粉；石英玻璃粉和石英玻璃球形粉的纯度不小于99.8％；石英玻璃球形粉的中值粒度D50在3.5μm～50μm的范围内；锆英砂粉、白刚玉粉和莫来石粉不可同时为0％。
2.根据权利要求1所述的一种添加石英玻璃球形粉的陶瓷型芯材料，其特征在于：该材料配方的重量百分比为：锆英砂粉、白刚玉粉或莫来石粉任意一种粉体或者锆英砂粉、白刚玉粉或莫来石粉的任意混合粉体：20％～30％；石英玻璃球形粉：1％～25％：余量为石英玻璃粉；石英玻璃球形粉的中值粒度D50在3.5μm～10μm的范围内。
3.根据权利要求1所述的一种添加石英玻璃球形粉的陶瓷型芯材料，其特征在于：该材料配方的重量百分比为：锆英砂粉、白刚玉粉或莫来石粉任意一种粉体或者锆英砂粉、白刚玉粉或莫来石粉的任意混合粉体：5％～10％；石英玻璃球形粉：10％～45％：余量为石英玻璃粉；石英玻璃球形粉的中值粒度D50在20μm～40μm的范围内。
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