CN108275988B - 一种改进的硅基陶瓷型芯制备方法 - Google Patents

一种改进的硅基陶瓷型芯制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及改进的硅基陶瓷型芯制备方法，主要应用于熔模精密铸造技术领域。包括石英玻璃粉表面包覆处理及陶瓷型芯制备。其中表面包覆处理是取不同粒径的分析纯氧化铝放入球磨罐中，加入去离子水及分散剂，经球磨制备出浆料并将石英玻璃粉加入到上述浆料中浸渍包覆，经搅拌、干燥、煅烧及保温后随炉冷却得到包覆氧化铝的石英玻璃粉；陶瓷型芯制备是取上述包覆氧化铝的石英玻璃粉，加入熔化的增塑剂中制备陶瓷型芯生坯并将生坯埋入工业氧化铝粉中焙烧并随炉冷却至室温后出炉得到陶瓷型芯。本发明采用氧化铝包覆的石英玻璃粉为主要原料制备陶瓷型芯。由于氧化铝包覆层的存在，浇铸过程中浇铸金属不与陶瓷型芯基体材料中的SiO2接触，解决了SiO2与浇铸金属反应的问题。

Description

一种改进的硅基陶瓷型芯制备方法
技术领域
本发明涉及一种硅基陶瓷型芯的制备方法，主要应用于熔模精密铸造技术领域。
背景技术
陶瓷型芯作为形成精铸件空心内腔结构的转接件，其作用是：形成精铸件的内腔形状，并与外形模及模壳共同保证精铸件壁厚的尺寸精度。铸件浇铸完成后，通过机械或化学溶蚀将陶瓷型芯从铸件中清除。精铸件内腔的表面质量和尺寸精度完全由陶瓷型芯决定。因此要求陶瓷型芯在浇铸过程中不能与熔融金属液发生任何反应，并保持外形尺寸不变；在浇铸完成铸件冷却后又易于从铸件内腔中清除。
陶瓷型芯主要以硅基陶瓷型芯为主，硅基陶瓷型芯基体材料是石英玻璃粉其优点是：烧成温度低、脱芯简单；缺点是：高温下易与浇铸金属(特别是不锈钢)反应。目前解决硅基陶瓷型芯反应问题采用的是在陶瓷型芯表面制备耐高温涂层，这类涂层材料一般以氧化铝为主。由于氧化铝与氧化硅的热膨胀系数相差较大，在浇铸时容易产生涂层剥落的问题，此外，外部涂层的厚度对陶瓷型芯的尺寸精度也有较大影响。
发明内容
鉴于此，本发明以解决现有技术存在的SiO2与浇铸金属反应的问题为目的，采用的技术方案是：一种改进的硅基陶瓷型芯制备方法，该方法是对硅基陶瓷型芯的基体材料石英玻璃粉进行表面包覆处理，从而根本解决硅基陶瓷型芯与浇铸金属的反应问题。具体实现步骤：
(1)石英玻璃粉表面包覆处理
取分析纯氧化铝放入球磨罐中，加入一定量的去离子水，并加入占粉体含量为0.5wt％的柠檬酸铵分散剂，球磨8h，制备出固相含量为10-15wt％的浆料。按重量比取：石英玻璃粉50-70wt％，上述浆料30-50wt％。按比例将石英玻璃粉加入到上述浆料中浸渍包覆，均匀搅拌10min。然后在搅拌条件下，将浆料中的水通过加热蒸干，之后将石英玻璃粉在鼓风干燥箱内120℃干燥10h，然后取出煅烧，煅烧温度为800-1000℃，保温时间3-5h，随炉冷却得到包覆氧化铝的石英玻璃粉。
(2)陶瓷型芯制备
按重量比称取上述包覆氧化铝的石英玻璃粉：包覆氧化铝的石英玻璃粉(D50＝10μm)10-15wt％，包覆氧化铝的石英玻璃粉(D50＝28μm)60-80wt％，包覆氧化铝的石英玻璃粉(D50＝45μm)5-10wt％，纳米氧化铝0.5-1wt％。按上述比例称取原料并混合均匀，然后将混合料放入干燥箱中于120℃烘干24h待用。将陶瓷型芯增塑剂加热熔化，增塑剂的加入量占粉料重量的17-22％，然后将上述混合料加入已经熔化的增塑剂中，搅拌4小时，搅拌过程中控制浆料温度在120℃。然后冷却制成料锭。将料锭加入到陶瓷型芯注射成型机中制备陶瓷型芯生坯。接下来，将生坯埋入200目工业氧化铝粉中焙烧，烧成温度为1200-1250℃，然后随炉冷却至室温后出炉得到陶瓷型芯。
上述增塑剂的原料按重量％配制：石蜡93％，蜂蜡5％，聚乙烯2％，在130℃下混合均匀，过325目标准筛制成增塑剂备用。
本发明的特点及有益效果
本发明采用氧化铝包覆的石英玻璃粉为主要原料制备陶瓷型芯。由于氧化铝包覆层的存在，浇铸过程中浇铸金属不与陶瓷型芯基体材料中的SiO2接触，解决了SiO2与浇铸金属反应的问题。
具体实施方式
实施例一
(1)石英玻璃粉表面包覆处理
取分析纯氧化铝放入球磨罐中，加入一定量的去离子水，并加入占粉体含量为0.5wt％的柠檬酸铵分散剂，球磨8h，制备出固相含量为10wt％的浆料。按重量比取：石英玻璃粉50wt％，上述浆料50wt％。按比例将石英玻璃粉加入到上述浆料中浸渍包覆，均匀搅拌10min。然后在搅拌条件下，将浆料中的水通过加热蒸干，之后将石英玻璃粉在鼓风干燥箱内120℃干燥10h，然后取出煅烧，煅烧温度为800℃，保温时间5h，随炉冷却得到包覆氧化铝的石英玻璃粉。
(2)陶瓷型芯制备
按重量比称取上述包覆氧化铝的石英玻璃粉：包覆氧化铝的石英玻璃粉(D50＝10μm)10wt％，包覆氧化铝的石英玻璃粉(D50＝28μm)80wt％，包覆氧化铝的石英玻璃粉(D50＝45μm)9wt％，纳米氧化铝1wt％。按上述比例称取原料并混合均匀，然后将混合料放入干燥箱中于120℃烘干24h待用。将陶瓷型芯增塑剂加热熔化，增塑剂的加入量占粉料重量的18％，然后将上述混合料加入已经熔化的增塑剂中，搅拌4小时，搅拌过程中控制浆料温度在120℃。然后冷却制成料锭。将料锭加入到陶瓷型芯注射成型机中制备陶瓷型芯生坯。接下来，将生坯埋入200目工业氧化铝粉中焙烧，烧成温度为1200℃，然后随炉冷却至室温后出炉得到陶瓷型芯。
实施例二
(1)石英玻璃粉表面包覆处理
取分析纯氧化铝放入球磨罐中，加入一定量的去离子水，并加入占粉体含量为0.5wt％的柠檬酸铵分散剂，球磨8h，制备出固相含量为15wt％的浆料。按重量比取：石英玻璃粉70wt％，上述浆料30wt％。按比例将石英玻璃粉加入到上述浆料中浸渍包覆，均匀搅拌10min。然后在搅拌条件下，将浆料中的水通过加热蒸干，之后将石英玻璃粉在鼓风干燥箱内120℃干燥10h，然后取出煅烧，煅烧温度为1000℃，保温时间3h，随炉冷却得到包覆氧化铝的石英玻璃粉。
(2)陶瓷型芯制备
按重量比称取上述包覆氧化铝的石英玻璃粉：包覆氧化铝的石英玻璃粉(D50＝10μm)15wt％，包覆氧化铝的石英玻璃粉(D50＝28μm)75wt％，包覆氧化铝的石英玻璃粉(D50＝45μm)9.5wt％，纳米氧化铝0.5wt％。按上述比例称取原料并混合均匀，然后将混合料放入干燥箱中于120℃烘干24h待用。将陶瓷型芯增塑剂加热熔化，增塑剂的加入量占粉料重量的22％，然后将上述混合料加入已经熔化的增塑剂中，搅拌4小时，搅拌过程中控制浆料温度在120℃。然后冷却制成料锭。将料锭加入到陶瓷型芯注射成型机中制备陶瓷型芯生坯。接下来，将生坯埋入200目工业氧化铝粉中焙烧，烧成温度为1250℃，然后随炉冷却至室温后出炉得到陶瓷型芯。

Claims (3)

1.一种改进的硅基陶瓷型芯制备方法，其特征在于：该方法是通过下述技术要求及步骤实现的：
(1)石英玻璃粉表面包覆处理
取分析纯氧化铝放入球磨罐中，加入一定量的去离子水，并加入占粉体含量为0.5wt％的柠檬酸铵分散剂，球磨8h，制备出固相含量为10-15wt％的浆料，按重量比取：石英玻璃粉50-70wt％，上述浆料30-50wt％，按比例将石英玻璃粉加入到上述浆料中浸渍包覆，均匀搅拌10min，然后在搅拌条件下，将浆料中的水通过加热蒸干，之后将石英玻璃粉在鼓风干燥箱内120℃干燥10h，然后取出煅烧，煅烧温度为800-1000℃，保温时间3-5h，随炉冷却得到包覆氧化铝的石英玻璃粉；
(2)陶瓷型芯制备
按重量比称取上述包覆氧化铝的石英玻璃粉：包覆氧化铝的石英玻璃粉D50＝10μm为10-15wt％，包覆氧化铝的石英玻璃粉D50＝28μm为60-80wt％，包覆氧化铝的石英玻璃粉D50＝45μm为5-10wt％，纳米氧化铝0.5-1wt％，按上述比例称取原料并混合均匀，然后将混合料放入干燥箱中于120℃烘干24h待用，将陶瓷型芯增塑剂加热熔化，增塑剂的加入量占粉料重量的17-22％，然后将上述混合料加入已经熔化的增塑剂中，搅拌4小时，搅拌过程中控制浆料温度在120℃，然后冷却制成料锭，将料锭加入到陶瓷型芯注射成型机中制备陶瓷型芯生坯，接下来，将生坯埋入200目工业氧化铝粉中焙烧，烧成温度为1200-1250℃，然后随炉冷却至室温后出炉得到陶瓷型芯。
2.如权利要求1所述的改进的硅基陶瓷型芯制备方法，其特征在于：该方法是通过下述具体工艺要求及步骤实现的：
(1)石英玻璃粉表面包覆处理
取分析纯氧化铝放入球磨罐中，加入一定量的去离子水，并加入占粉体含量为0.5wt％的柠檬酸铵分散剂，球磨8h，制备出固相含量为10wt％的浆料，按重量比取：石英玻璃粉50wt％，上述浆料50wt％，按比例将石英玻璃粉加入到上述浆料中浸渍包覆，均匀搅拌10min，然后在搅拌条件下，将浆料中的水通过加热蒸干，之后将石英玻璃粉在鼓风干燥箱内120℃干燥10h，然后取出煅烧，煅烧温度为800℃，保温时间5h，随炉冷却得到包覆氧化铝的石英玻璃粉；
(2)陶瓷型芯制备
按重量比称取上述包覆氧化铝的石英玻璃粉：包覆氧化铝的石英玻璃粉D50＝10μm为10wt％，包覆氧化铝的石英玻璃粉D50＝28μm为80wt％，包覆氧化铝的石英玻璃粉D50＝45μm为9wt％，纳米氧化铝1wt％，按上述比例称取原料并混合均匀，然后将混合料放入干燥箱中于120℃烘干24h待用，将陶瓷型芯增塑剂加热熔化，增塑剂的加入量占粉料重量的18％，然后将上述混合料加入已经熔化的增塑剂中，搅拌4小时，搅拌过程中控制浆料温度在120℃，然后冷却制成料锭，将料锭加入到陶瓷型芯注射成型机中制备陶瓷型芯生坯，接下来，将生坯埋入200目工业氧化铝粉中焙烧，烧成温度为1200℃，然后随炉冷却至室温后出炉得到陶瓷型芯。
3.如权利要求1所述的改进的硅基陶瓷型芯制备方法，其特征在于：该方法是通过下述具体工艺要求及步骤实现的：
(1)石英玻璃粉表面包覆处理
取分析纯氧化铝放入球磨罐中，加入一定量的去离子水，并加入占粉体含量为0.5wt％的柠檬酸铵分散剂，球磨8h，制备出固相含量为15wt％的浆料，按重量比取：石英玻璃粉70wt％，上述浆料30wt％，按比例将石英玻璃粉加入到上述浆料中浸渍包覆，均匀搅拌10min，然后在搅拌条件下，将浆料中的水通过加热蒸干，之后将石英玻璃粉在鼓风干燥箱内120℃干燥10h，然后取出煅烧，煅烧温度为1000℃，保温时间3h，随炉冷却得到包覆氧化铝的石英玻璃粉；
(2)陶瓷型芯制备
按重量比称取上述包覆氧化铝的石英玻璃粉：包覆氧化铝的石英玻璃粉D50＝10μm为15wt％，包覆氧化铝的石英玻璃粉D50＝28μm为75wt％，包覆氧化铝的石英玻璃粉D50＝45μm为9.5wt％，纳米氧化铝0.5wt％，按上述比例称取原料并混合均匀，然后将混合料放入干燥箱中于120℃烘干24h待用，将陶瓷型芯增塑剂加热熔化，增塑剂的加入量占粉料重量的22％，然后将上述混合料加入已经熔化的增塑剂中，搅拌4小时，搅拌过程中控制浆料温度在120℃，然后冷却制成料锭，将料锭加入到陶瓷型芯注射成型机中制备陶瓷型芯生坯，接下来，将生坯埋入200目工业氧化铝粉中焙烧，烧成温度为1250℃，然后随炉冷却至室温后出炉得到陶瓷型芯。
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