CN112358309A - 一种氧化铝纤维增强陶瓷型芯的制备方法 - Google Patents

一种氧化铝纤维增强陶瓷型芯的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112358309A
CN112358309A CN202011257186.0A CN202011257186A CN112358309A CN 112358309 A CN112358309 A CN 112358309A CN 202011257186 A CN202011257186 A CN 202011257186A CN 112358309 A CN112358309 A CN 112358309A
Authority
CN
China
Prior art keywords
powder
core
mold core
solution
stirring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN202011257186.0A
Other languages
English (en)
Inventor
俞家华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WUHU GUODING MACHINERY MANUFACTURING CO LTD
Original Assignee
WUHU GUODING MACHINERY MANUFACTURING CO LTD
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by WUHU GUODING MACHINERY MANUFACTURING CO LTD filed Critical WUHU GUODING MACHINERY MANUFACTURING CO LTD
Priority to CN202011257186.0A priority Critical patent/CN112358309A/zh
Publication of CN112358309A publication Critical patent/CN112358309A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C1/00—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds
    • B22C1/02—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by additives for special purposes, e.g. indicators, breakdown additives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/10—Cores; Manufacture or installation of cores
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/632—Organic additives
    • C04B35/636—Polysaccharides or derivatives thereof
    • C04B35/6365—Cellulose or derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3244—Zirconium oxides, zirconates, hafnium oxides, hafnates, or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/36—Glass starting materials for making ceramics, e.g. silica glass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5208—Fibers
    • C04B2235/5216—Inorganic
    • C04B2235/522—Oxidic
    • C04B2235/5224—Alumina or aluminates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/602—Making the green bodies or pre-forms by moulding
    • C04B2235/6022—Injection moulding
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/612—Machining

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Producing Shaped Articles From Materials (AREA)

Abstract

本发明涉及一种复合材料领域，具体涉及一种氧化铝纤维增强陶瓷型芯的制备方法。本发明通过用氧化铝陶瓷纤维来增强陶瓷型芯，以溶剂为载体选用了一种新型的纤维添加方式，向陶瓷型芯中加入了不同含量的氧化铝纤维，通过机械搅拌作用以及羟丙基甲基纤维素分散剂对纤维进行分散，制备出氧化铝纤维增强陶瓷型芯。本发明由于氧化铝陶瓷纤维的加入，大大地提升了型芯的综合性能。

Description

一种氧化铝纤维增强陶瓷型芯的制备方法
技术领域
本发明涉及一种复合材料领域，具体涉及一种氧化铝纤维增强陶瓷型芯的制备方法。
背景技术
熔模铸造中制备中空转接件的陶瓷型芯，其作用是形成空心铸件的复杂内腔形状。陶瓷型芯的性能时候质量评估的核心内容和使用选择的基本依据。现阶段，使用较广泛的型芯主要有硅基陶瓷型芯和铝基陶瓷型芯。其中，由于铝基陶瓷型芯存在难以烧结和型芯脱除困难等问题，使其应用受到了限制。硅基陶瓷型芯以石英玻璃作为基体材料，添加氧化铝、莫来石、锆英粉等作为强化相，依靠控制方石英的含量来保证型芯的性能。在1500～1550℃的浇注条件下，可以保证较高的成品率，易于用碱液腐蚀掉，而且石英玻璃的线膨胀系数较小，稳定性好。由于硅基陶瓷型芯的热膨胀系数小，表面光洁度好，并且易于脱芯，所以在国内外熔模精铸业得到了广泛应用。
硅基陶瓷型芯在生产使用中，受限于型芯基体材料本身的局限性，对于单晶浇注条件下的硅基陶瓷型芯，当使用温度大于1550℃时，型芯依然存在高温强度低、高温挠度大、韧性差等问题，叶片的合格率受到很大的影响。因此，要获得尺寸精度高、机械性能优良的复杂结构高熔点合金熔模精铸件，就必须在保证精铸件型芯的尺寸稳定性和脱芯性能的同时，进一步提高精铸陶芯的强度和韧性。氧化铝陶瓷纤维作为一种常见的增强材料，以其耐高温、孔隙率大、耐磨、热稳定性好、导热率低等一系列优良性能，在纤维增强复合材料方面有广泛的应用。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种氧化铝纤维增强陶瓷型芯的制备方法。本发明针对陶瓷型芯在用于浇注高温定向凝固合金时存在的高温强度不高及韧性差等问题，采用氧化铝纤维作为增强材料，向型芯浆料中添加一定量的氧化铝纤维，通过机械搅拌作用和羟丙基甲基纤维素分散剂对陶瓷型芯浆料中的纤维进行分散，以溶剂为载体进行纤维添加，优化获得较合理的纤维含量及纤维长度的特性，为纤维增强陶瓷型芯制备工艺的不断发展奠定了基础。
一种氧化铝纤维增强陶瓷型芯的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：采用偶联剂醇溶液作为表面处理剂，向偶联剂醇溶液里加入少量醋酸溶液，并逐步使偶联剂醇溶液呈酸性从而提高水解速度；将纤维放入偶联剂醇溶液中，先手动搅拌5～10min，再浸泡20min后过滤，再用丙酮水溶液清洗，将其放入干燥箱中干燥待用；
步骤二：称量好所需氧化铝纤维，将纤维倒入盛有定量蒸馏水的烧杯中，加入0～0.5wt％羟丙基甲基纤维素作为分散剂，用增力电动搅拌器对溶液进行搅拌20min后，获得分散均匀的纤维-水溶液；此外向称量好的基体粉料中倒入定量无水乙醇溶液，用玻璃棒不断搅拌，直至粉料完全混合在无水乙醇溶液中，搅拌3～5min直至混合均匀，直至溶液表面无明显纤维存在；置于电子万用炉上加热烘干液体，对所得粉料进行粉料过筛，干燥待用；
步骤三：在陶瓷型芯的配制过程中，粉料配方为：石英玻璃粉占粉料总重的85％，锆英粉占粉料总重的15％；按配方称量好的粉料放入洗净烘干好的球磨罐中，其中，球料比为1：(1～1.5)，并加入粉重0.25％～0.5％的油酸，在球磨机上球磨2～3h后取出烘干待用；
步骤四：向干燥的坩埚内加入占粉料总重18％的增塑剂，保持恒定温度为100℃直至增塑剂完全融化；在不断搅拌的条件下，陆续加入已经干燥好的陶瓷粉料，一次性加入量不可过多；在加入陶瓷粉料重量的0％～0.5％的油酸后，恒温持续搅拌2h以上，直至浆料均匀且无气泡，浆料具有良好的流动性；
步骤五：型芯压制前先对模具进行清理，并在分型面上刷好硅油作为分型剂；将搅拌好的型芯浆料快速加入到压注模具中，将压注机的压力作用下压制成型；
步骤六:在型芯取出一段时间后，切除残余的注料口，清理飞边和披缝；同时修整型芯缺陷，校正型芯；所值得的型芯要求100％区域不能有裂纹、冷隔、严重气泡、缺损、油纹和划伤等缺陷；
步骤七：对型芯进行修整校正后，将型芯装入烧钵中造型焙烧；先在烧钵内装入松散的填料，厚度为40mm，然后装入型芯，再填入过筛松散的氧化铝粉盖住型芯，保证型芯上层填料厚度为20～30mm；型芯装钵好之后，将烧钵送炉焙烧，装炉时烧钵应置于炉膛温度均匀区内，避免放在低温区。
进一步地，所述电动搅拌器的搅拌速度不超过300r/min。
进一步地，所述增塑剂配方为石蜡：蜂蜡＝2:1。
进一步地，所述型芯压制的工艺参数为：压注温度：100℃；浆料温度：100℃；压注压力：2MPa；保压时间：9s。
进一步地，所述松散的填料是工业氧化铝。
进一步地，装钵时需要注意的是，型芯距钵体边缘不少于3～5mm，型芯间距不少于3～5mm。
与现有技术相比，本发明加入HPMC分散剂使得氧化铝纤维分散较好，并且氧化铝陶瓷纤维的加入，大大地提升了型芯的综合性能，其中，对强度的影响是通过纤维的桥接作用限制微观裂纹的发展，纤维承受外力的作用发生的纤维拔出以及断裂的失效形式消耗能量进而提升型芯的抗弯强度。
附图说明
图1为本发明中HPMC分散剂含量对变异系数与分散系数的影响；
图2为本发明中HPMC分散剂含量对压制成型率的影响。
具体实施方式
为了实现一种高效近净成形的复合材料加工工艺，本发明提供一种氧化铝纤维增强陶瓷型芯的制备方法。
下面结合实例对本发明做进一步的说明，这是本发明的较佳实施例。
实施例1
本实施例为一种氧化铝纤维增强陶瓷型芯的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：采用偶联剂醇溶液作为表面处理剂，向偶联剂醇溶液里加入少量醋酸溶液，并逐步使偶联剂醇溶液呈酸性从而提高水解速度；将纤维放入偶联剂醇溶液中，先手动搅拌5～10min，再浸泡20min后过滤，再用丙酮水溶液清洗，将其放入干燥箱中干燥待用；
步骤二：称量好所需氧化铝纤维，将纤维倒入盛有定量蒸馏水的烧杯中，用增力电动搅拌器对溶液进行搅拌20min后，获得分散均匀的纤维-水溶液；此外向称量好的基体粉料中倒入定量无水乙醇溶液，用玻璃棒不断搅拌，直至粉料完全混合在无水乙醇溶液中，搅拌3～5min直至混合均匀，直至溶液表面无明显纤维存在；置于电子万用炉上加热烘干液体，对所得粉料进行粉料过筛，干燥待用；
步骤三：在陶瓷型芯的配制过程中，粉料配方为：石英玻璃粉占粉料总重的85％，锆英粉占粉料总重的15％；按配方称量好的粉料放入洗净烘干好的球磨罐中，其中，球料比为1：(1～1.5)，并加入粉重0.25％～0.5％的油酸，在球磨机上球磨2～3h后取出烘干待用；
步骤四：向干燥的坩埚内加入占粉料总重18％的增塑剂，保持恒定温度为100℃直至增塑剂完全融化；在不断搅拌的条件下，陆续加入已经干燥好的陶瓷粉料，一次性加入量不可过多；在加入陶瓷粉料重量的0％～0.5％的油酸后，恒温持续搅拌2h以上，直至浆料均匀且无气泡，浆料具有良好的流动性；
步骤五：型芯压制前先对模具进行清理，并在分型面上刷好硅油作为分型剂；将搅拌好的型芯浆料快速加入到压注模具中，将压注机的压力作用下压制成型；
步骤六:在型芯取出一段时间后，切除残余的注料口，清理飞边和披缝；同时修整型芯缺陷，校正型芯；所值得的型芯要求100％区域不能有裂纹、冷隔、严重气泡、缺损、油纹和划伤等缺陷；
步骤七：对型芯进行修整校正后，将型芯装入烧钵中造型焙烧；先在烧钵内装入松散的填料，厚度为40mm，然后装入型芯，再填入过筛松散的氧化铝粉盖住型芯，保证型芯上层填料厚度为20～30mm；型芯装钵好之后，将烧钵送炉焙烧，装炉时烧钵应置于炉膛温度均匀区内，避免放在低温区。
优选地，所述电动搅拌器的搅拌速度不超过300r/min。
优选地，所述增塑剂配方为石蜡：蜂蜡＝2:1。
优选地，所述型芯压制的工艺参数为：压注温度：100℃；浆料温度：100℃；压注压力：2MPa；保压时间：9s。
优选地，所述松散的填料是工业氧化铝。
优选地，装钵时需要注意的是，型芯距钵体边缘不少于3～5mm，型芯间距不少于3～5mm。
实施例2
本实施例为一种氧化铝纤维增强陶瓷型芯的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：采用偶联剂醇溶液作为表面处理剂，向偶联剂醇溶液里加入少量醋酸溶液，并逐步使偶联剂醇溶液呈酸性从而提高水解速度；将纤维放入偶联剂醇溶液中，先手动搅拌5～10min，再浸泡20min后过滤，再用丙酮水溶液清洗，将其放入干燥箱中干燥待用；
步骤二：称量好所需氧化铝纤维，将纤维倒入盛有定量蒸馏水的烧杯中，加入0.1wt％羟丙基甲基纤维素作为分散剂，用增力电动搅拌器对溶液进行搅拌20min后，获得分散均匀的纤维-水溶液；此外向称量好的基体粉料中倒入定量无水乙醇溶液，用玻璃棒不断搅拌，直至粉料完全混合在无水乙醇溶液中，搅拌3～5min直至混合均匀，直至溶液表面无明显纤维存在；置于电子万用炉上加热烘干液体，对所得粉料进行粉料过筛，干燥待用；
步骤三：在陶瓷型芯的配制过程中，粉料配方为：石英玻璃粉占粉料总重的85％，锆英粉占粉料总重的15％；按配方称量好的粉料放入洗净烘干好的球磨罐中，其中，球料比为1：(1～1.5)，并加入粉重0.25％～0.5％的油酸，在球磨机上球磨2～3h后取出烘干待用；
步骤四：向干燥的坩埚内加入占粉料总重18％的增塑剂，保持恒定温度为100℃直至增塑剂完全融化；在不断搅拌的条件下，陆续加入已经干燥好的陶瓷粉料，一次性加入量不可过多；在加入陶瓷粉料重量的0％～0.5％的油酸后，恒温持续搅拌2h以上，直至浆料均匀且无气泡，浆料具有良好的流动性；
步骤五：型芯压制前先对模具进行清理，并在分型面上刷好硅油作为分型剂；将搅拌好的型芯浆料快速加入到压注模具中，将压注机的压力作用下压制成型；
步骤六:在型芯取出一段时间后，切除残余的注料口，清理飞边和披缝；同时修整型芯缺陷，校正型芯；所值得的型芯要求100％区域不能有裂纹、冷隔、严重气泡、缺损、油纹和划伤等缺陷；
步骤七：对型芯进行修整校正后，将型芯装入烧钵中造型焙烧；先在烧钵内装入松散的填料，厚度为40mm，然后装入型芯，再填入过筛松散的氧化铝粉盖住型芯，保证型芯上层填料厚度为20～30mm；型芯装钵好之后，将烧钵送炉焙烧，装炉时烧钵应置于炉膛温度均匀区内，避免放在低温区。
优选地，所述电动搅拌器的搅拌速度不超过300r/min。
优选地，所述增塑剂配方为石蜡：蜂蜡＝2:1。
优选地，所述型芯压制的工艺参数为：压注温度：100℃；浆料温度：100℃；压注压力：2MPa；保压时间：9s。
优选地，所述松散的填料是工业氧化铝。
优选地，装钵时需要注意的是，型芯距钵体边缘不少于3～5mm，型芯间距不少于3～5mm。
实施例3
本实施例为一种氧化铝纤维增强陶瓷型芯的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：采用偶联剂醇溶液作为表面处理剂，向偶联剂醇溶液里加入少量醋酸溶液，并逐步使偶联剂醇溶液呈酸性从而提高水解速度；将纤维放入偶联剂醇溶液中，先手动搅拌5～10min，再浸泡20min后过滤，再用丙酮水溶液清洗，将其放入干燥箱中干燥待用；
步骤二：称量好所需氧化铝纤维，将纤维倒入盛有定量蒸馏水的烧杯中，加入0.2wt％羟丙基甲基纤维素作为分散剂，用增力电动搅拌器对溶液进行搅拌20min后，获得分散均匀的纤维-水溶液；此外向称量好的基体粉料中倒入定量无水乙醇溶液，用玻璃棒不断搅拌，直至粉料完全混合在无水乙醇溶液中，搅拌3～5min直至混合均匀，直至溶液表面无明显纤维存在；置于电子万用炉上加热烘干液体，对所得粉料进行粉料过筛，干燥待用；
步骤三：在陶瓷型芯的配制过程中，粉料配方为：石英玻璃粉占粉料总重的85％，锆英粉占粉料总重的15％；按配方称量好的粉料放入洗净烘干好的球磨罐中，其中，球料比为1：(1～1.5)，并加入粉重0.25％～0.5％的油酸，在球磨机上球磨2～3h后取出烘干待用；
步骤四：向干燥的坩埚内加入占粉料总重18％的增塑剂，保持恒定温度为100℃直至增塑剂完全融化；在不断搅拌的条件下，陆续加入已经干燥好的陶瓷粉料，一次性加入量不可过多；在加入陶瓷粉料重量的0％～0.5％的油酸后，恒温持续搅拌2h以上，直至浆料均匀且无气泡，浆料具有良好的流动性；
步骤五：型芯压制前先对模具进行清理，并在分型面上刷好硅油作为分型剂；将搅拌好的型芯浆料快速加入到压注模具中，将压注机的压力作用下压制成型；
步骤六:在型芯取出一段时间后，切除残余的注料口，清理飞边和披缝；同时修整型芯缺陷，校正型芯；所值得的型芯要求100％区域不能有裂纹、冷隔、严重气泡、缺损、油纹和划伤等缺陷；
步骤七：对型芯进行修整校正后，将型芯装入烧钵中造型焙烧；先在烧钵内装入松散的填料，厚度为40mm，然后装入型芯，再填入过筛松散的氧化铝粉盖住型芯，保证型芯上层填料厚度为20～30mm；型芯装钵好之后，将烧钵送炉焙烧，装炉时烧钵应置于炉膛温度均匀区内，避免放在低温区。
优选地，所述电动搅拌器的搅拌速度不超过300r/min。
优选地，所述增塑剂配方为石蜡：蜂蜡＝2:1。
优选地，所述型芯压制的工艺参数为：压注温度：100℃；浆料温度：100℃；压注压力：2MPa；保压时间：9s。
优选地，所述松散的填料是工业氧化铝。
优选地，装钵时需要注意的是，型芯距钵体边缘不少于3～5mm，型芯间距不少于3～5mm。
实施例4
本实施例为一种氧化铝纤维增强陶瓷型芯的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：采用偶联剂醇溶液作为表面处理剂，向偶联剂醇溶液里加入少量醋酸溶液，并逐步使偶联剂醇溶液呈酸性从而提高水解速度；将纤维放入偶联剂醇溶液中，先手动搅拌5～10min，再浸泡20min后过滤，再用丙酮水溶液清洗，将其放入干燥箱中干燥待用；
步骤二：称量好所需氧化铝纤维，将纤维倒入盛有定量蒸馏水的烧杯中，加入0.3wt％羟丙基甲基纤维素作为分散剂，用增力电动搅拌器对溶液进行搅拌20min后，获得分散均匀的纤维-水溶液；此外向称量好的基体粉料中倒入定量无水乙醇溶液，用玻璃棒不断搅拌，直至粉料完全混合在无水乙醇溶液中，搅拌3～5min直至混合均匀，直至溶液表面无明显纤维存在；置于电子万用炉上加热烘干液体，对所得粉料进行粉料过筛，干燥待用；
步骤三：在陶瓷型芯的配制过程中，粉料配方为：石英玻璃粉占粉料总重的85％，锆英粉占粉料总重的15％；按配方称量好的粉料放入洗净烘干好的球磨罐中，其中，球料比为1：(1～1.5)，并加入粉重0.25％～0.5％的油酸，在球磨机上球磨2～3h后取出烘干待用；
步骤四：向干燥的坩埚内加入占粉料总重18％的增塑剂，保持恒定温度为100℃直至增塑剂完全融化；在不断搅拌的条件下，陆续加入已经干燥好的陶瓷粉料，一次性加入量不可过多；在加入陶瓷粉料重量的0％～0.5％的油酸后，恒温持续搅拌2h以上，直至浆料均匀且无气泡，浆料具有良好的流动性；
步骤五：型芯压制前先对模具进行清理，并在分型面上刷好硅油作为分型剂；将搅拌好的型芯浆料快速加入到压注模具中，将压注机的压力作用下压制成型；
步骤六:在型芯取出一段时间后，切除残余的注料口，清理飞边和披缝；同时修整型芯缺陷，校正型芯；所值得的型芯要求100％区域不能有裂纹、冷隔、严重气泡、缺损、油纹和划伤等缺陷；
步骤七：对型芯进行修整校正后，将型芯装入烧钵中造型焙烧；先在烧钵内装入松散的填料，厚度为40mm，然后装入型芯，再填入过筛松散的氧化铝粉盖住型芯，保证型芯上层填料厚度为20～30mm；型芯装钵好之后，将烧钵送炉焙烧，装炉时烧钵应置于炉膛温度均匀区内，避免放在低温区。
优选地，所述电动搅拌器的搅拌速度不超过300r/min。
优选地，所述增塑剂配方为石蜡：蜂蜡＝2:1。
优选地，所述型芯压制的工艺参数为：压注温度：100℃；浆料温度：100℃；压注压力：2MPa；保压时间：9s。
优选地，所述松散的填料是工业氧化铝。
优选地，装钵时需要注意的是，型芯距钵体边缘不少于3～5mm，型芯间距不少于3～5mm。
实施例5
本实施例为一种氧化铝纤维增强陶瓷型芯的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：采用偶联剂醇溶液作为表面处理剂，向偶联剂醇溶液里加入少量醋酸溶液，并逐步使偶联剂醇溶液呈酸性从而提高水解速度；将纤维放入偶联剂醇溶液中，先手动搅拌5～10min，再浸泡20min后过滤，再用丙酮水溶液清洗，将其放入干燥箱中干燥待用；
步骤二：称量好所需氧化铝纤维，将纤维倒入盛有定量蒸馏水的烧杯中，加入0.4wt％羟丙基甲基纤维素作为分散剂，用增力电动搅拌器对溶液进行搅拌20min后，获得分散均匀的纤维-水溶液；此外向称量好的基体粉料中倒入定量无水乙醇溶液，用玻璃棒不断搅拌，直至粉料完全混合在无水乙醇溶液中，搅拌3～5min直至混合均匀，直至溶液表面无明显纤维存在；置于电子万用炉上加热烘干液体，对所得粉料进行粉料过筛，干燥待用；
步骤三：在陶瓷型芯的配制过程中，粉料配方为：石英玻璃粉占粉料总重的85％，锆英粉占粉料总重的15％；按配方称量好的粉料放入洗净烘干好的球磨罐中，其中，球料比为1：(1～1.5)，并加入粉重0.25％～0.5％的油酸，在球磨机上球磨2～3h后取出烘干待用；
步骤四：向干燥的坩埚内加入占粉料总重18％的增塑剂，保持恒定温度为100℃直至增塑剂完全融化；在不断搅拌的条件下，陆续加入已经干燥好的陶瓷粉料，一次性加入量不可过多；在加入陶瓷粉料重量的0％～0.5％的油酸后，恒温持续搅拌2h以上，直至浆料均匀且无气泡，浆料具有良好的流动性；
步骤五：型芯压制前先对模具进行清理，并在分型面上刷好硅油作为分型剂；将搅拌好的型芯浆料快速加入到压注模具中，将压注机的压力作用下压制成型；
步骤六:在型芯取出一段时间后，切除残余的注料口，清理飞边和披缝；同时修整型芯缺陷，校正型芯；所值得的型芯要求100％区域不能有裂纹、冷隔、严重气泡、缺损、油纹和划伤等缺陷；
步骤七：对型芯进行修整校正后，将型芯装入烧钵中造型焙烧；先在烧钵内装入松散的填料，厚度为40mm，然后装入型芯，再填入过筛松散的氧化铝粉盖住型芯，保证型芯上层填料厚度为20～30mm；型芯装钵好之后，将烧钵送炉焙烧，装炉时烧钵应置于炉膛温度均匀区内，避免放在低温区。
优选地，所述电动搅拌器的搅拌速度不超过300r/min。
优选地，所述增塑剂配方为石蜡：蜂蜡＝2:1。
优选地，所述型芯压制的工艺参数为：压注温度：100℃；浆料温度：100℃；压注压力：2MPa；保压时间：9s。
优选地，所述松散的填料是工业氧化铝。
优选地，装钵时需要注意的是，型芯距钵体边缘不少于3～5mm，型芯间距不少于3～5mm。
实施例6
本实施例为一种氧化铝纤维增强陶瓷型芯的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：采用偶联剂醇溶液作为表面处理剂，向偶联剂醇溶液里加入少量醋酸溶液，并逐步使偶联剂醇溶液呈酸性从而提高水解速度；将纤维放入偶联剂醇溶液中，先手动搅拌5～10min，再浸泡20min后过滤，再用丙酮水溶液清洗，将其放入干燥箱中干燥待用；
步骤二：称量好所需氧化铝纤维，将纤维倒入盛有定量蒸馏水的烧杯中，加入0.5wt％羟丙基甲基纤维素作为分散剂，用增力电动搅拌器对溶液进行搅拌20min后，获得分散均匀的纤维-水溶液；此外向称量好的基体粉料中倒入定量无水乙醇溶液，用玻璃棒不断搅拌，直至粉料完全混合在无水乙醇溶液中，搅拌3～5min直至混合均匀，直至溶液表面无明显纤维存在；置于电子万用炉上加热烘干液体，对所得粉料进行粉料过筛，干燥待用；
步骤三：在陶瓷型芯的配制过程中，粉料配方为：石英玻璃粉占粉料总重的85％，锆英粉占粉料总重的15％；按配方称量好的粉料放入洗净烘干好的球磨罐中，其中，球料比为1：(1～1.5)，并加入粉重0.25％～0.5％的油酸，在球磨机上球磨2～3h后取出烘干待用；
步骤四：向干燥的坩埚内加入占粉料总重18％的增塑剂，保持恒定温度为100℃直至增塑剂完全融化；在不断搅拌的条件下，陆续加入已经干燥好的陶瓷粉料，一次性加入量不可过多；在加入陶瓷粉料重量的0％～0.5％的油酸后，恒温持续搅拌2h以上，直至浆料均匀且无气泡，浆料具有良好的流动性；
步骤五：型芯压制前先对模具进行清理，并在分型面上刷好硅油作为分型剂；将搅拌好的型芯浆料快速加入到压注模具中，将压注机的压力作用下压制成型；
步骤六:在型芯取出一段时间后，切除残余的注料口，清理飞边和披缝；同时修整型芯缺陷，校正型芯；所值得的型芯要求100％区域不能有裂纹、冷隔、严重气泡、缺损、油纹和划伤等缺陷；
步骤七：对型芯进行修整校正后，将型芯装入烧钵中造型焙烧；先在烧钵内装入松散的填料，厚度为40mm，然后装入型芯，再填入过筛松散的氧化铝粉盖住型芯，保证型芯上层填料厚度为20～30mm；型芯装钵好之后，将烧钵送炉焙烧，装炉时烧钵应置于炉膛温度均匀区内，避免放在低温区。
优选地，所述电动搅拌器的搅拌速度不超过300r/min。
优选地，所述增塑剂配方为石蜡：蜂蜡＝2:1。
优选地，所述型芯压制的工艺参数为：压注温度：100℃；浆料温度：100℃；压注压力：2MPa；保压时间：9s。
优选地，所述松散的填料是工业氧化铝。
优选地，装钵时需要注意的是，型芯距钵体边缘不少于3～5mm，型芯间距不少于3～5mm。
从图1可以看出，实施1～实施6中，HPMC分散剂的加入可以有效降低纤维质量的变异系数。随着HPMC分散剂含量的增加，纤维变异系数呈先减小后增大的变化规律，且当HPMC分散剂的含量为0.3％时，变异系数达到最小值，相较于不添加纤维分散剂时变异系数减少了28％；与此同时，随着HPMC分散剂含量的增加，纤维的分散系数先增大后减小，当HPMC分散剂含量为0.3～0.4时，分散系数较大，纤维分散较均匀；这说明HPMC分散剂的加入对纤维分散起了积极影响，纤维的分散均匀性大大提高了；实际上，HPMC分散剂的加入可以很好的润湿纤维表面，促使纤维以单丝状态均匀分散，分散均匀的纤维在添加浆料中后，可以实现纤维在浆料中很好的分散。与此同时，HPMC分散剂还可以在纤维表面形成一层稳定的薄膜，对阻止已经分散的纤维重新聚集成团具有非常重要的意义；
从图2可以看出，实施1～实施6中，随着HPMC分散剂含量的增大，其对压制成型率的影响规律为先增大后减小；相对于不添加HPMC分散剂对纤维进行分散所得的试样，HPMC分散剂的加入对纤维分散均匀性的提升了增大浆料的流动性，进而提升了浆料的压制成型率；当HPMC分散剂含量为0.3～0.4时，压制成型率达到最大值，说明此时，纤维分散均匀，浆料流动性好，基本上可以达到压制成型率100％，这与HPMC分散剂含量对纤维质量的分散系数的影响规律基本吻合。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (6)

1.一种氧化铝纤维增强陶瓷型芯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：采用偶联剂醇溶液作为表面处理剂，向偶联剂醇溶液里加入醋酸溶液，并逐步使偶联剂醇溶液呈酸性从而提高水解速度；将纤维放入偶联剂醇溶液中，先手动搅拌5～10min，再浸泡20min后过滤，再用丙酮水溶液清洗，将其放入干燥箱中干燥待用；
步骤二：称量好所需氧化铝纤维，将纤维倒入盛有定量蒸馏水的烧杯中，加入0～0.5wt％羟丙基甲基纤维素作为分散剂，用增力电动搅拌器对溶液进行搅拌20min后，获得分散均匀的纤维-水溶液；此外向称量好的基体粉料中倒入无水乙醇溶液，用玻璃棒不断搅拌，直至粉料完全混合在无水乙醇溶液中，搅拌3～5min直至混合均匀，直至溶液表面无明显纤维存在；置于电子万用炉上加热烘干液体，对所得粉料进行粉料过筛，干燥待用；
步骤三：在陶瓷型芯的配制过程中，粉料配方为：石英玻璃粉占粉料总重的85％，锆英粉占粉料总重的15％；按配方称量好的粉料放入洗净烘干好的球磨罐中，其中，球料比为1：(1～1.5)，并加入粉重0.25％～0.5％的油酸，在球磨机上球磨2～3h后取出烘干待用；
步骤四：向干燥的坩埚内加入占粉料总重18％的增塑剂，保持恒定温度为100℃直至增塑剂完全融化；在不断搅拌的条件下，加入已经干燥好的陶瓷粉料；在加入陶瓷粉料重量的0％～0.5％的油酸后，恒温持续搅拌2h以上，直至浆料均匀且无气泡；
步骤五：型芯压制前先对模具进行清理，并在分型面上刷好硅油作为分型剂；将搅拌好的型芯浆料快速加入到压注模具中，将压注机的压力作用下压制成型；
步骤六:在型芯取出后，切除残余的注料口，清理飞边和披缝；同时修整型芯缺陷，校正型芯；所值得的型芯要求100％区域不能有裂纹、冷隔、严重气泡、缺损、油纹和划伤等缺陷；
步骤七：对型芯进行修整校正后，将型芯装入烧钵中造型焙烧；先在烧钵内装入松散的填料，厚度为40mm，然后装入型芯，再填入过筛松散的氧化铝粉盖住型芯，保证型芯上层填料厚度为20～30mm；型芯装钵好之后，将烧钵送炉焙烧，装炉时烧钵应置于炉膛温度均匀区内，避免放在低温区。
2.根据权利要求1所述的一种氧化铝纤维增强陶瓷型芯的制备方法，其特征在于，所述电动搅拌器的搅拌速度不超过300r/min。
3.根据权利要求1所述的一种氧化铝纤维增强陶瓷型芯的制备方法，其特征在于，所述增塑剂配方为石蜡：蜂蜡＝2:1。
4.根据权利要求1所述的一种氧化铝纤维增强陶瓷型芯的制备方法，其特征在于，所述型芯压制的工艺参数为：压注温度：100℃；浆料温度：100℃；压注压力：2MPa；保压时间：9s。
5.根据权利要求1所述的一种氧化铝纤维增强陶瓷型芯的制备方法，其特征在于，所述松散的填料是工业氧化铝。
6.根据权利要求1所述的一种氧化铝纤维增强陶瓷型芯的制备方法，其特征在于，所述装钵时，型芯距钵体边缘不少于3～5mm，型芯间距不少于3～5mm。
CN202011257186.0A 2020-11-11 2020-11-11 一种氧化铝纤维增强陶瓷型芯的制备方法 Withdrawn CN112358309A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011257186.0A CN112358309A (zh) 2020-11-11 2020-11-11 一种氧化铝纤维增强陶瓷型芯的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011257186.0A CN112358309A (zh) 2020-11-11 2020-11-11 一种氧化铝纤维增强陶瓷型芯的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112358309A true CN112358309A (zh) 2021-02-12

Family

ID=74516067

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011257186.0A Withdrawn CN112358309A (zh) 2020-11-11 2020-11-11 一种氧化铝纤维增强陶瓷型芯的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112358309A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113909443A (zh) * 2021-10-29 2022-01-11 江苏智疆航空科技发展有限公司 一种航空发动机用陶瓷型芯及其制备方法
CN114054682A (zh) * 2021-11-26 2022-02-18 江苏智疆航空科技发展有限公司 一种用于航空发动机的陶瓷型芯的制备工艺

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113909443A (zh) * 2021-10-29 2022-01-11 江苏智疆航空科技发展有限公司 一种航空发动机用陶瓷型芯及其制备方法
CN114054682A (zh) * 2021-11-26 2022-02-18 江苏智疆航空科技发展有限公司 一种用于航空发动机的陶瓷型芯的制备工艺
CN114054682B (zh) * 2021-11-26 2022-12-09 江苏智疆航空科技发展有限公司 一种用于航空发动机的陶瓷型芯的制备工艺

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102603275B (zh) 硅基陶瓷型芯的制备方法
KR102249919B1 (ko) 열팽창 계수 조절이 가능한 실리카계 세라믹 코어의 제조방법
CN103242036B (zh) 一种复合陶瓷型芯制备工艺
CN105732014B (zh) 一种硅基陶瓷型芯制备方法
CN112358309A (zh) 一种氧化铝纤维增强陶瓷型芯的制备方法
CN100334033C (zh) 采用无机纤维复合的陶瓷型芯材料
CN104384452A (zh) 一种薄壁硅基陶瓷型芯制备工艺
CN106747369B (zh) 一种硅基陶瓷型芯及其制备方法
CN112062587A (zh) 原位自生莫来石晶须增强的硅基陶瓷型芯制备方法
CN115196981B (zh) 一种氧化硅基陶瓷型芯及其制备方法
CN111574208B (zh) 一种高抗热震性刚玉-锆莫来石质透气砖的制备方法
CN112390633A (zh) 一种ZrB2纳米粉体增强氧化硅基陶瓷型芯及其制备方法
CN107900286B (zh) 一种熔融石英陶瓷型壳制备方法
CN110386809A (zh) 一种硅基陶瓷型芯及其制备方法
CN114074177B (zh) 一种脆性材料用熔模精密铸造型壳的制备方法
CN106083005B (zh) 高孔隙率易脱除硅基陶瓷型芯制备方法
CN116283254A (zh) 一种耐高温硅基陶瓷型芯及其制备方法和应用
CN109759539A (zh) 一种用于熔模铸造型壳的复合粘结剂及其制备方法
CN112250473B (zh) 一种梯度多孔陶瓷型芯及其制备方法
CN115108818B (zh) 一种低收缩低挠度硅基陶瓷型芯的原料及其制备方法
CN112047726A (zh) 定向凝固用莫来石晶须增强铝基陶瓷型芯制备方法
CN113387688A (zh) 用于制备陶瓷升液管的材料、陶瓷升液管及其制备方法
CN112475231A (zh) 一种钛合金铸造用陶瓷型壳的制备方法
CN110467466A (zh) 一种定制化增强陶瓷铸型型芯抗蠕变性能的方法
CN112338133A (zh) 一种水玻璃固化剂及其制备的电熔锆刚玉砖砂型材料

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20210212