CN106977133A - 一种陶瓷型芯及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种陶瓷型芯，其按重量百分比计由1~30%的耐高温陶瓷材料、5~15%的水性有机胶粘剂、1~20%的增塑剂、0.5~5%的脱模剂、0.01~3%的纤维和余量的氧化镁组成。其制备方法为将各原料组分混合均匀，在压力成型机中将物料压进模具，压强控制在1~20MPa范围内，模具温度控制在90~160℃范围内，热压成型后将其取出，完成陶瓷型芯制备过程。本发明制备得到的陶瓷型芯与传统型芯相比具有低残余强度和高退让性，其采用物理清理即震动抛丸的方法就可清理，无需化学方法清理，从而满足了精密铸件型芯的高精度、溃散性好的要求。本发明陶瓷型芯的制备方法工艺简单快捷，无需长时间的球磨、脱脂和烧制过程，生产效率高、节能环保，同时易于复杂形状的型芯的制备。

Description

一种陶瓷型芯及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及精密铸造领域，特别是涉及一种陶瓷型芯及其制备方法和应用。
背景技术
精密铸造成型中铸件的复杂内腔及难以做壳的腔体主要通过预制的陶瓷型芯来成型，在铸件铸成后再设法清除型芯。现有技术中清除这种陶瓷型芯通常采用化学方法或者化学加物理方法，然而化学品的使用不但带来一定的环保问题，同时在脱模过程中容易对精密铸造件造成过度腐蚀而影响精度。另外，传统的陶瓷型芯制备工艺需要长时间的球磨、脱脂和烧制过程，生产工艺非常耗时耗能。如何提高陶瓷型芯的脱模性能和使制备过程更节能环保和高效，一直是行业的技术难题。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种陶瓷型芯及其制备方法和应用。
本发明所采取的技术方案是：一种陶瓷型芯，其按重量百分比计由1~30%的耐高温陶瓷材料、5~15%的水性有机胶粘剂、1~20%的增塑剂、0.5~5%的脱模剂、0.01~3%的纤维和余量的氧化镁组成。
作为上述方案的进一步改进，所述耐高温陶瓷材料选自氧化铝、氧化硅、氧化锆、氧化锌、尖晶石、莫来石、锆英石、硅灰石、氮化铝、碳化硅中的至少一种。
作为上述方案的进一步改进，所述耐高温陶瓷材料按原料总重量百分比计由1~20%的氧化铝和0.5~20%的氧化硅组成。
作为上述方案的进一步改进，所述水性有机胶粘剂选自水性环氧树脂类、水性酚醛树脂类、水性丙烯酸树脂类中的至少一种。
作为上述方案的进一步改进，所述纤维选自植物纤维、化学合成纤维、无机纤维及金属纤维中的至少一种。
作为上述方案的进一步改进，所述耐高温陶瓷材料和氧化镁的颗粒大小为60~8000目。
一种如上所述的陶瓷型芯的制备方法：将各原料组分混合均匀，在压力成型机中将物料压进模具，压强控制在1~20MPa范围内，模具温度控制在90~160℃范围内，热压成型后将其取出，完成陶瓷型芯制备过程。
作为上述方案的进一步改进，所述热压成型的成型时间为60~300s。
本发明适用于硅溶胶工艺、失蜡铸造工艺等精密铸造工艺的易清洗陶瓷型芯。进一步地，所述的易清洗陶瓷型芯采用震动抛丸的物理方法清理。
本发明的有益效果是：本发明通过调整原料配方，添加水性有机胶粘剂和纤维原料，使原料环保无污染且有助于提高陶瓷型芯的机械性能和热冲击性能，并进一步优化其中耐高温陶瓷材料的选用，使制备得到的陶瓷型芯与传统型芯相比具有低残余强度和高退让性，其采用物理清理即震动抛丸的方法就可清理，无需化学方法清理，从而满足了精密铸件型芯的高精度、溃散性好的要求。本发明陶瓷型芯的制备方法工艺简单快捷，无需长时间的球磨、脱脂和烧制过程，生产效率高、节能环保，同时易于复杂形状的型芯的制备。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行具体描述，以便于所属技术领域的人员对本发明的理解。有必要在此特别指出的是，实施例只是用于对本发明做进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，所属领域技术熟练人员，根据上述发明内容对本发明作出的非本质性的改进和调整，应仍属于本发明的保护范围。同时下述所提及的原料未详细说明的，均为市售产品；未详细提及的工艺步骤或制备方法为均为本领域技术人员所知晓的工艺步骤或制备方法。
实施例1
一种陶瓷型芯，其按重量百分比计由30%的耐高温陶瓷材料、10%的水性有机胶粘剂、4%的增塑剂、2%的脱模剂、0.8%的纤维和余量的400目的氧化镁组成。
其中所述耐高温陶瓷材料按原料总重量百分比计由10%的1000目的氧化铝和20%的400目的氧化硅组成；所述水性有机胶粘剂为水性环氧树脂类胶粘剂；所述纤维由植物纤维和化学合成纤维混合而成。
制备方法：
将上述各原料组分混合均匀，在压力成型机中将物料压进模具，压强为5MPa，模具温度为150℃，热压成型后将其取出，完成陶瓷型芯制备过程。其中所述热压成型的成型时间为100s。
实施例2
一种陶瓷型芯，其按重量百分比计由5%的耐高温陶瓷材料、15%的水性有机胶粘剂、18%的增塑剂、0.6%的脱模剂、3%的纤维和余量的400目的氧化镁组成。
其中所述耐高温陶瓷材料按原料总重量百分比计由3.5%的100目的氧化铝和1.5%的2000目的氧化硅组成；所述水性有机胶粘剂为水性丙烯酸树脂类胶粘剂；所述纤维为无机纤维。
制备方法：
将上述各原料组分混合均匀，在压力成型机中将物料压进模具，压强为20MPa，模具温度为100℃，热压成型后将其取出，完成陶瓷型芯制备过程。其中所述热压成型的成型时间为60s。
实施例3
一种陶瓷型芯，其按重量百分比计由23%的耐高温陶瓷材料、5%的水性有机胶粘剂、12%的增塑剂、5%的脱模剂、0.02%的纤维和余量的200目的氧化镁组成。
其中所述耐高温陶瓷材料为300目的碳化硅；所述水性有机胶粘剂为水性酚醛树脂类胶粘剂；所述纤维为金属纤维。
制备方法：
将上述各原料组分混合均匀，在压力成型机中将物料压进模具，压强为12MPa，模具温度为120℃，热压成型后将其取出，完成陶瓷型芯制备过程。其中所述热压成型的成型时间为250s。
实施例4
一种陶瓷型芯，其按重量百分比计由18%的耐高温陶瓷材料、15%的水性有机胶粘剂、20%的增塑剂、4%的脱模剂、3%的纤维和余量的300目的氧化镁组成。
其中所述耐高温陶瓷材料按原料总重量百分比计由15%的300目的氧化铝和3%的200目的氧化硅组成；所述水性有机胶粘剂为水性酚醛树脂类胶粘剂；所述纤维由植物纤维、化学合成纤维和金属纤维混合而成。
制备方法：
将上述各原料组分混合均匀，在压力成型机中将物料压进模具，压强为2MPa，模具温度为160℃，热压成型后将其取出，完成陶瓷型芯制备过程。其中所述热压成型的成型时间为300s。
实施例5
将上述实施例1~4制备得到的陶瓷型芯与传统型芯进行比较，其中所述传统型芯为氧化铝基和氧化硅基且需高温烧结的陶瓷型芯，结果如下表1所示。
上述实施例为本发明的优选实施例，凡与本发明类似的工艺及所作的等效变化，均应属于本发明的保护范畴。

Claims (10)

1.一种陶瓷型芯，其特征在于：按重量百分比计由1~30%的耐高温陶瓷材料、5~15%的水性有机胶粘剂、1~20%的增塑剂、0.5~5%的脱模剂、0.01~3%的纤维和余量的氧化镁组成。
2.根据权利要求1所述的一种陶瓷型芯，其特征在于：所述耐高温陶瓷材料选自氧化铝、氧化硅、氧化锆、氧化锌、尖晶石、莫来石、锆英石、硅灰石、氮化铝、碳化硅中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的一种陶瓷型芯，其特征在于：所述耐高温陶瓷材料按原料总重量百分比计由1~20%的氧化铝和0.5~20%的氧化硅组成。
4.根据权利要求1所述的一种陶瓷型芯，其特征在于：所述水性有机胶粘剂选自水性环氧树脂类、水性酚醛树脂类、水性丙烯酸树脂类中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种陶瓷型芯，其特征在于：所述纤维选自植物纤维、化学合成纤维、无机纤维及金属纤维中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种陶瓷型芯，其特征在于：所述耐高温陶瓷材料和氧化镁的颗粒大小均为60~8000目。
7.一种如权利要求1~6任一项所述的陶瓷型芯的制备方法，其特征在于：将各原料组分混合均匀，在压力成型机中将物料压进模具，压强控制在1~20MPa范围内，模具温度控制在90~160℃范围内，热压成型后将其取出，完成陶瓷型芯制备过程。
8.根据权利要求7所述的一种陶瓷型芯，其特征在于：所述热压成型的成型时间为60~300s。
9.一种如权利要求1~6任一项所述的陶瓷型芯的应用，其特征在于：适用于硅溶胶工艺、失蜡铸造工艺等精密铸造工艺的易清理陶瓷型芯。
10.根据权利要求9所述的一种陶瓷型芯，其特征在于：所述的易清理陶瓷型芯采用震动抛丸的物理方法清理。
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