CN105665617B - 一种陶瓷型芯用粘接剂、制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种有效的陶瓷型芯部件粘接剂及其制备方法，所述粘结剂由耐火材料粉末、造孔剂和耐高温溶胶混合制备而成，其中所述耐火材料为刚玉粉、莫来石粉、锆英粉或石英玻璃粉之一种或多种；造孔剂为微米级别的碳粉、聚乙烯粉或石蜡粉其中的一种；耐高温溶胶为硅溶胶、钇溶胶或铝溶胶其中的一种。耐火材料粉末、造孔剂与耐高温溶胶混合成粉液并粘接陶瓷部件，使不同部件通过耐火材料粉与耐高温溶胶作为过渡部分连接起来，然后采用高温烧结方式进行强化，保证粘接过度部分与陶瓷型芯具有相近的组织及性能，进而得到综合性能较好的组合陶瓷型芯。
Description
技术领域
本发明属于精密铸造技术领域，特别提供一种组合陶瓷型芯用粘接剂、制备方法及其应用。
背景技术
高温合金叶片和复杂结构铸件的内腔通常采用陶瓷型芯形成。当一种陶瓷材料不能同时满足型芯制备工艺要求和型芯使用性能要求，或当一次成型不能同时满足陶瓷型芯不同部位的结构要求时，就必须采用复合陶瓷型芯工艺。复合陶瓷型芯是由一种以上的陶瓷材料或一个以上的陶瓷型芯部件粘接组合而成的陶瓷型芯。目前，用于制备单晶叶片或定向柱晶叶片的内腔结构都比较复杂，采用复合陶瓷型芯是制备该类叶片的非常有效的方法。但在实际生产中发现，在组合陶瓷型芯的使用过程中，粘接组合陶瓷型芯容易开裂、变形，严重影响了该类陶瓷型芯的使用效果。因此，非常有必要开发出一种有效的粘接剂，满足单晶叶片或定向柱晶用组合陶瓷型芯的使用要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种有效的陶瓷型芯部件粘接剂及其制备方法，以满足复合陶瓷型芯的高温使用要求。
本发明具体提供了一种组合陶瓷型芯用粘接剂，其特征在于：所述粘结剂由耐火材料粉末、造孔剂和耐高温溶胶混合制备而成，其中所述耐火材料为刚玉粉、莫来石粉、锆英粉或石英玻璃粉之一种或多种；造孔剂为微米级别的碳粉、聚乙烯粉或石蜡粉其中的一种；耐高温溶胶为硅溶胶、钇溶胶或铝溶胶其中的一种。
本发明所述组合陶瓷型芯用粘接剂，其特征在于：耐火材料粉末粒度的质量配比为80-100目：400-800目：1000-2000目＝1:2-3:1。耐火材料与耐高温溶胶的质量比为4-5：1。造孔剂占粘接剂总质量的5-10％。
作为优选的方案，本发明所述耐火材料粉末粒度的质量配比为80-100目：400-800目：1000-2000目＝1:2.5:1，耐火材料与耐高温溶胶的质量比为4.5：1，造孔剂占粘接剂总质量的8％。
本发明所述组合陶瓷型芯用粘接剂的制备方法具体为：将耐火材料粉末与造孔剂混合均匀，然后将混合好的粉末与耐高温溶胶混合均匀制备成粘结料浆，其中耐火材料与耐高温溶胶的质量比为4-5：1，造孔剂占粘接剂总质量的5-10％。
本发明还提供了所述组合陶瓷型芯用粘接剂的应用：所述粘接剂可用于组合陶瓷型芯的制备，组合陶瓷型芯的种类为氧化铝基陶瓷型芯、锆英石基陶瓷型芯或二氧化硅基陶瓷型芯；在组合陶瓷型芯组合粘接后进行高温强化烧结处理，强化烧结温度比预连接的陶瓷型芯的烧结温度低50-100℃，保温时间2-8小时，然后随炉冷却，最后制得组合陶瓷型芯。
其中，粘结剂在粘接组合陶瓷型芯后，需在空气中室温环境下干燥2-8小时(优选3小时)后再进行高温强化烧结处理。当强化烧结温度比预连接的陶瓷型芯的烧结温度低80℃，保温时间为4h时效果最佳。
本发明采用耐火材料粉末、造孔剂与耐高温溶胶混合成粉液并粘接陶瓷部件，使不同部件通过耐火材料粉与耐高温溶胶作为过渡部分连接起来，然后采用高温烧结方式进行强化，保证粘接过度部分与陶瓷型芯具有相近的组织及性能，进而得到综合性能较好的组合型芯。
具体实施方式
实施例1
所用耐火材料为刚玉粉，造孔剂为微米级别的碳粉，耐高温溶胶为硅溶胶；耐火材料粉末粒度的质量配比为80目：400目：1000目＝1:2:1；造孔剂占粘接剂总质量的5％；耐火材料与耐高温溶胶的质量比为4:1。
将耐火材料与造孔剂混合均匀，混合好的粉末与耐高温溶胶混合均匀制备成粘结料浆，对氧化铝基陶瓷部件粘结表面需进行粗化处理(砂纸打磨处理)，粘结陶瓷部件，使不同部件通过粘结料浆作为过渡部分连接起来，粘结凸起处刮平，粘结剂粘接组合陶瓷型芯后，需在空气中室温环境下干燥2小时；然后采用高温烧结方式进行强化处理，烧结温度比预连接的陶瓷型芯的烧结温度低50℃，保温时间8小时，随炉冷却，最后得到组合陶瓷型芯。
实施例2
耐火材料为莫来石粉，造孔剂为微米级别的聚乙烯粉，耐高温溶胶为铝溶胶；耐火材料粉末粒度的质量配比为100目：600目：2000目＝1:2:1；造孔剂占粘接剂总质量的10％；耐火材料与耐高温溶胶的质量比为4:1。
将耐火材料与造孔剂混合均匀，混合好的粉末与耐高温溶胶混合均匀制备成粘结料浆，对二氧化硅基陶瓷部件粘结表面需进行粗化处理(砂纸打磨处理)，粘结陶瓷部件，使不同部件通过粘结料浆作为过渡部分连接起来，粘结凸起处刮平，粘结剂粘接组合陶瓷型芯后，需在空气中室温环境下干燥5小时；然后采用高温烧结方式进行强化处理，烧结温度比预连接的陶瓷型芯的烧结温度低60℃，保温时间5小时，随炉冷却，最后得到组合陶瓷型芯。
实施例3
所用耐火材料为石英玻璃粉，造孔剂为微米级别的蜡粉，耐高温溶胶为铝溶胶；耐火材料粉末粒度的质量配比为100目：800目：1200目＝1:3:1；造孔剂占粘接剂总质量的6％；耐火材料与耐高温溶胶的质量比为4:1。
将耐火材料与造孔剂混合均匀，混合好的粉末与耐高温溶胶混合均匀制备成粘结料浆，对二氧化硅基陶瓷部件粘结表面需进行粗化处理(砂纸打磨处理)，粘结陶瓷部件，使不同部件通过粘结料浆作为过渡部分连接起来，粘结凸起处刮平，粘结剂粘接组合陶瓷型芯后，需在空气中室温环境下干燥6小时；然后采用高温烧结方式进行强化处理，烧结温度比预连接的陶瓷型芯的烧结温度低100℃，保温时间2小时，随炉冷却，最后得到组合陶瓷型芯。
实施例4
所用耐火材料为莫来石粉，造孔剂为微米级别的碳粉，耐高温溶胶为钇溶胶；耐火材料粉末粒度的质量配比为80目：400目：2000目＝1:2:1；造孔剂占粘接剂总质量的5％；耐火材料与耐高温溶胶的质量比为5:1。
将耐火材料与造孔剂混合均匀，混合好的粉末与耐高温溶胶混合均匀制备成粘结料浆，对锆英石基陶瓷部件粘结表面需进行粗化处理(砂纸打磨处理)，粘结陶瓷部件，使不同部件通过粘结料浆作为过渡部分连接起来，粘结凸起处刮平，粘结剂粘接组合陶瓷型芯后，需在空气中室温环境下干燥7小时；然后采用高温烧结方式进行强化处理，烧结温度比预连接的陶瓷型芯的烧结温度低80℃，保温时间6小时，随炉冷却，最后得到组合陶瓷型芯。
实施例5
所用耐火材料为莫来石粉与二氧化硅玻璃粉的混合物，二者质量比为1：1；造孔剂为微米级别的碳粉，耐高温溶胶为硅溶胶；两种耐火材料粉末粒度的质量配比皆为80目：400目：2000目＝1:2:1；造孔剂占粘接剂总质量的5％；耐火材料与耐高温溶胶的质量比为5:1。
将耐火材料与造孔剂混合均匀，混合好的粉末与耐高温溶胶混合均匀制备成粘结料浆，对二氧化硅基陶瓷部件粘结表面需进行粗化处理(砂纸打磨处理)，粘结陶瓷部件，使不同部件通过粘结料浆作为过渡部分连接起来，粘结凸起处刮平，粘结剂粘接组合陶瓷型芯后，需在空气中室温环境下干燥5小时；然后采用高温烧结方式进行强化处理，烧结温度比预连接的陶瓷型芯的烧结温度低70℃，保温时间6小时，随炉冷却，最后得到组合陶瓷型芯。
实施例6
所用耐火材料为氧化铝粉，造孔剂为微米级别的石蜡粉，耐高温溶胶为硅溶胶；耐火材料粉末粒度的质量配比为80目：400目：2000目＝1:2.5:1；造孔剂占粘接剂总质量的8％；耐火材料与耐高温溶胶的质量比为4.5:1。
将耐火材料与造孔剂混合均匀，混合好的粉末与耐高温溶胶混合均匀制备成粘结料浆，对二氧化硅基陶瓷部件粘结表面需进行粗化处理(砂纸打磨处理)，粘结陶瓷部件，使不同部件通过粘结料浆作为过渡部分连接起来，粘结凸起处刮平，粘结剂粘接组合陶瓷型芯后，需在空气中室温环境下干燥3小时；然后采用高温烧结方式进行强化处理，烧结温度比预连接的陶瓷型芯的烧结温度低80℃，保温时间4小时，随炉冷却，最后得到组合陶瓷型芯。
以上实施例所得组合陶瓷型芯经检测无变形及开裂现象，型面尺寸符合使用要求。高温强度测试结果发现，经粘结剂粘结的试样其强度与未粘结的陶瓷型芯强度相当，完全满足陶瓷型芯使用要求。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种组合陶瓷型芯用粘接剂，其特征在于：所述粘接剂由耐火材料粉末、造孔剂和耐高温溶胶混合制备而成，其中所述耐火材料为刚玉粉、莫来石粉、锆英粉或石英玻璃粉之一种或多种；造孔剂为微米级别的碳粉、聚乙烯粉或石蜡粉其中的一种；耐高温溶胶为硅溶胶、钇溶胶或铝溶胶其中的一种；其中耐火材料粉末粒度的质量配比为80-100目：400-800目：1000-2000目＝1:2-3:1。
2.按照权利要求1所述组合陶瓷型芯用粘接剂，其特征在于：耐火材料与耐高温溶胶的质量比为4-5：1。
3.按照权利要求1～2任一所述组合陶瓷型芯用粘接剂，其特征在于：所述造孔剂占粘接剂总质量的5-10％。
4.按照权利要求1所述组合陶瓷型芯用粘接剂，其特征在于：耐火材料粉末粒度的质量配比为80-100目：400-800目：1000-2000目＝1:2.5:1，耐火材料与耐高温溶胶的质量比为4.5：1，造孔剂占粘接剂总质量的8％。
5.一种按照权利要求1所述组合陶瓷型芯用粘接剂的制备方法，其特征在于：将耐火材料粉末与造孔剂混合均匀，然后将混合好的粉末与耐高温溶胶混合均匀制备成粘接料浆，其中耐火材料与耐高温溶胶的质量比为4-5：1，造孔剂占粘接剂总质量的5-10％。
6.一种按照权利要求1所述组合陶瓷型芯用粘接剂的应用，其特征在于：所述粘接剂用于组合陶瓷型芯的制备，组合陶瓷型芯的种类为氧化铝基陶瓷型芯、锆英石基陶瓷型芯或二氧化硅基陶瓷型芯；在组合陶瓷型芯组合粘接后进行高温强化烧结处理，强化烧结温度比预连接的陶瓷型芯的烧结温度低50-100℃，保温时间2-8小时，然后随炉冷却，最后制得组合陶瓷型芯。
7.按照权利要求6所述组合陶瓷型芯用粘接剂的应用，其特征在于：所述粘接剂在粘接组合陶瓷型芯后，在空气中室温环境下干燥2-8小时后再进行高温强化烧结处理。
8.按照权利要求6或7所述组合陶瓷型芯用粘接剂的应用，其特征在于：组合陶瓷型芯粘接后干燥时间为3小时。
9.按照权利要求6或7所述组合陶瓷型芯用粘接剂的应用，其特征在于：强化烧结温度比预连接的陶瓷型芯的烧结温度低80℃，保温时间为4小时。
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