CN113996756A - 一种基于石墨砂铸型的铝锂合金制备方法及产品 - Google Patents

一种基于石墨砂铸型的铝锂合金制备方法及产品 Download PDF

Info

Publication number
CN113996756A
CN113996756A CN202111261804.3A CN202111261804A CN113996756A CN 113996756 A CN113996756 A CN 113996756A CN 202111261804 A CN202111261804 A CN 202111261804A CN 113996756 A CN113996756 A CN 113996756A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sand
graphite
mold
graphite sand
lithium alloy
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.)
Granted
Application number
CN202111261804.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113996756B (zh
Inventor
蒋文明
李广宇
樊自田
于洋
管峰
张政
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.)
Huazhong University of Science and Technology
Original Assignee
Huazhong University of Science and Technology
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 Huazhong University of Science and Technology filed Critical Huazhong University of Science and Technology
Priority to CN202111261804.3A priority Critical patent/CN113996756B/zh
Publication of CN113996756A publication Critical patent/CN113996756A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113996756B publication Critical patent/CN113996756B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/02—Sand moulds or like moulds for shaped castings
    • 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
    • B22C1/16—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents
    • B22C1/20—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of organic agents
    • B22C1/22—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of organic agents of resins or rosins
    • B22C1/2233—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of organic agents of resins or rosins obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • 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
    • B22C1/16—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents
    • B22C1/20—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of organic agents
    • B22C1/22—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of organic agents of resins or rosins
    • B22C1/2233—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of organic agents of resins or rosins obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • B22C1/224—Furan polymers
    • 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
    • B22C1/16—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents
    • B22C1/20—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of organic agents
    • B22C1/22—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of organic agents of resins or rosins
    • B22C1/2233—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of organic agents of resins or rosins obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • B22C1/2246—Condensation polymers of aldehydes and ketones
    • B22C1/2253—Condensation polymers of aldehydes and ketones with phenols
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C3/00—Selection of compositions for coating the surfaces of moulds, cores, or patterns
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/12—Treating moulds or cores, e.g. drying, hardening

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mold Materials And Core Materials (AREA)

Abstract

本发明属于铸造相关技术领域，并公开了一种基于石墨砂铸型的铝锂合金制备方法及产品。该方法包括下列步骤：S1选取石墨砂、粘结剂和固化剂进行混合，将获得的混合物导入模具中制备铸型，以此获得石墨砂铸型；S2在所述石墨砂铸型的内表面涂覆羟基抑制剂，将铝锂合金倒入所述石墨砂铸型中，以此获得所需的铝锂合金产品。同时本发明还公开了上述制备方法获得的产品。本发明通过使用石墨砂作为耐火材料和在铸型表面涂覆抑制剂，既能阻止铝锂合金与耐火材料反应造成粘砂缺陷，又能消除粘结剂中羟基的存在引起的气孔缺陷，从而显著提高铝锂合金铸件的质量。

Description

一种基于石墨砂铸型的铝锂合金制备方法及产品
技术领域
本发明属于铸造相关技术领域，更具体地，涉及一种基于石墨砂铸型的铝锂合金制备方法及产品。
背景技术
铝锂合金具有质轻、高比强度、高弹性模量等优点，在航空航天、武器装备等领域具有广阔应用前景。砂型铸造是铸造成型工艺中应用最为普遍、技术最为成熟的工艺，如果能够使用砂型铸造制备高质量铝锂合金铸件，将会具有极大地推动铸造铝锂合金的应用。但是砂型铸造铝锂合金容易产生较为严重的粘砂和气孔缺陷，其原因主要归咎于两方面。一方面目前普遍采用的砂型铸造耐火材料为石英砂、铝矾土砂、莫来石砂等，这些材料中的主要成分为SiO2和Al2O3，Li能与SiO2反应生成Li2SiO3、Li4SiO4或Li6Si2O7，与Al2O3反应生成α-LiAlO2或γ-LiAlO2，因此容易造成粘砂缺陷；另一方面，砂型铸造的粘结剂主要有有机粘结剂和无机粘结剂两种。有机粘结剂主要为呋喃树脂、酚醛树脂和酚尿烷树脂，树脂中的羟基会和Li反应生成大量氢气，无机粘结剂(粘土、水玻璃)中含有的结晶水也会与Li反应生成氢气，这些氢气会侵入铸件内部，造成大量气孔缺陷。因此，如何解决上述的两个问题是提高铝锂合金铸件质量的关键。
目前，已知C不与Li发生反应，因此，选用碳质耐火材料制备砂型是一种可能有效的措施。目前，只有少量关于使用碳质材料作为耐火材料的研究。例如，潘应君等人在《镁合金石墨砂型铸造的防燃保护性能及其机理研究》一文中研究了使用石墨砂作为耐火材料、膨润土作为粘结剂、水作为固化剂制备铸型生产镁合金。谭锁奎在《激冷砂在铝合金铸造中的应用与发展》一文中提出了使用石墨砂铸型制备铝合金具有导热性好、抗变形能力高、表面质量好等优点。潘应君等人在《无定形石墨砂在铜合金铸造中的应用研究》一文中研究了石墨砂铸型对铜合金组织和性能的影响。魏伯君等人在《无定形石墨砂在铸铁中的应用》一文中研究了无定形石墨对铸铁件的组织和性能的影响。但是目前还没有关于使用碳质材料铸型成型铝锂合金铸件的报道，对于适合铸造铝锂合金的碳质耐火材料的种类、粘结剂的种类、制备工艺还没有一个系统的研究，并且如何减弱或者消除粘结剂对铝锂合金的不利影响也还没明确的方案。因此，如何使用碳质耐火材料制备铸型并消除粘结剂对铸件的不利影响是制备高性能铝锂合金急需解决的问题。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于石墨砂铸型的铝锂合金制备方法及产品，解决铸造过程中的粘砂和气孔问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于石墨砂铸型的铝锂合金制备方法，该方法包括下列步骤：
S1选取石墨砂、粘结剂和固化剂进行混合，将获得的混合物导入模具中铸型，以此获得石墨砂铸型；
S2在所述石墨砂铸型的内表面涂覆羟基抑制剂，将铝锂合金倒入所述石墨砂铸型中，以此获得所需的铝锂合金产品。
进一步优选地，在步骤S1中，所述石墨砂的目数为50目～150目。
进一步优选地，在步骤S1中，所述粘结剂为呋喃树脂、酚醛树脂或酚尿烷树脂，当粘结剂为呋喃树脂时，所述粘结剂的质量为所述石墨砂的4％～6％；当粘结剂为酚醛树脂时，所述粘结剂的质量为所述石墨砂的3％～5％，当所述粘结剂为酚尿烷树脂，所述粘结剂的质量为所述石墨砂的4％～5.5％。
进一步优选地，在步骤S1中，所述固化剂为磺酸、无机酸或多元醇的有机脂。进一步优选地，在步骤S1中，所述固化剂的质量为所述粘结剂的30％～60％。
进一步优选地，在步骤S1之前，还需将石墨砂进行清洗，以去除石墨砂表面的石墨灰。
进一步优选地，在步骤S2中，所述羟基抑制剂为浓度在30％～50％的三甲基氯硅烷、三甲基溴硅烷和三苯基氯硅烷中的任意一种。
进一步优选地，在步骤S2中，羟基抑制剂通过喷涂或浸涂的方式涂敷在铸型内表面，涂覆次数为2～6遍，直至最后一遍涂覆后铸型表面无白色烟雾状气体溢出。
进一步优选地，在步骤S2中，浇注铝锂合金之前，还对涂覆羟基抑制剂的石墨砂铸型进行烘干，烘干温度为200℃～300℃，保温时间2h～6h。
按照本发明的另一个方面，提供了一种上述项所述的制备方法获得的铝锂合金产品。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具备下列有益效果：
1.本发明中通过选取石墨砂做铸型，相比于现有的其他铸型材料，石墨砂作为耐火材料，石墨砂的主要成分C，C的化学性质十分稳定，不论在何种温度下都不与Li发生反应，能够有效防止粘砂缺陷，另外，由于石墨具有高的导热系数和低的热膨胀系数，可以细化晶粒和减少应力，另外高温下石墨会与空气中氧气反应生成CO2或CO，这些气体为还原性气体，能够有效阻止铝锂合金与氧气反应，减少氧化夹杂缺陷；
2.本发明通过在铸件内表面涂覆羟基抑制剂并在浇注前进行烘干处理，现有技术中在砂型铸造铝锂合金的气孔缺陷主要是由于合金中的Li和水或羟基反应产生的大量氢气侵入铸件内部造成的，本发明的羟基抑制剂能有效减少铸型中的羟基和水对铸件的不利影响，羟基抑制剂可以与粘结剂中的羟基反应形成硅醚键，从而减少了粘结剂中的羟基，在浇注前进行烘干处理则可以去除铸件中的水分，因此，通过上面两步处理，可以极大的减少铸件气孔缺陷，从而显著提高铝锂合金铸件的质量。
附图说明
图1是按照本发明的优选实施例所构建的基于石墨砂铸型的铝锂合金制备方法的流程图；
图2是按照本发明的优选实施例所构建的呋喃树脂石墨砂铸型的实物图；
图3是按照本发明的优选实施例所构建的使用呋喃树脂石墨砂浇注后获得的铝锂合金铸件的宏观图像；
图4是按照本发明的优选实施例所构建的使用呋喃树脂石墨砂浇注后获得的铝锂合金铸件的横截面宏观图像；
图5是按照本发明的优选实施例所构建的使用呋喃树脂石墨砂浇注后获得的铝锂合金铸件的横截面边缘SEM图像；
图6是按照对比实施例1所构建的使用呋喃树脂石英砂砂浇注后获得的铝锂合金铸件的宏观图像；
图7是按照对比实施例1所构建的使用呋喃树脂石英砂砂浇注后获得的铝锂合金铸件的横截面宏观图像；
图8是按照对比实施例1所构建的使用呋喃树脂石英砂砂浇注后获得的铝锂合金铸件的横截面边缘SEM图像。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，一种基于石墨砂铸型的铝锂合金制备方法，该方法包括下列步骤：
S1清洗石墨砂
将石墨砂放入水中，施加机械搅拌，搅拌一段时间后停止，静置一段时间，倒掉上部含有石墨灰的水。按照上面的步骤清洗多遍直至水中没有石墨灰呈现出澄清的状态，烘干后备用。
进一步地，在步骤S1中，石墨砂选用人造颗粒状石墨砂，目数为50～150目，清洗过程中水与石墨砂的体积比为1:1，搅拌速度为300～800rpm，搅拌时间为0.5～2h。
进一步地，在步骤S1中，石墨砂清洗次数为3～8次，烘干温度为50～100℃。
S2混砂
首先称取一定量清洗后的石墨砂、树脂粘结剂和对应的固化剂，将石墨砂加入到混砂机中，开始搅拌，搅拌过程中先加入固化剂，搅拌均匀后再加树脂粘结剂，搅拌均匀。
进一步地，在步骤S2中，粘结剂为呋喃树脂、酚醛树脂或酚尿烷树脂的任意一种，树脂粘结剂的加入量分别为石墨砂重量的4～6％，3～5％和4～5.5％。粘结剂的作用是将石墨砂颗粒粘结在一起从而成形，最后通过固化剂使铸型固化，获得具有一定强度的铸型。粘结剂的含量太少，将会无法使石墨砂颗粒粘结在一起，无法成形；粘结剂含量太高，则会造成粘结剂的浪费以及增加成本，并且过多的粘结剂的存在也会增加缺陷的产生。因此，粘结剂的含量需要一个合理的范围。
进一步地，在步骤S2中，固化剂为树脂对应的固化剂，加入量为树脂的30～60％。
S3制备石墨砂铸型
将步骤S2中混合好后的石墨砂放入到模具中，压实。放置一段时间后将砂型从模具中取出，放置一段时间直至砂型完全硬化。将硬化后的石墨砂铸型放入烘箱中烘干。
进一步地，在步骤S3中，石墨砂填入模具并压实后20～40min后取模，取模后常温下放置24～48h后完全固化，固化后在50～100℃的烘箱中保温2～6h烘干。
S4涂覆羟基抑制剂
将羟基抑制剂均匀地涂覆在铸型的内表面，烘干后得到适合铸造铝锂合金的并能够抑制金属-铸型界面反应的石墨砂铸型。
进一步地，在步骤S4中，羟基抑制剂为浓度在30～50％的三甲基氯硅烷、三甲基溴硅烷和三苯基氯硅烷中的任意一种。
进一步地，在步骤S4中，羟基抑制剂通过喷涂或浸涂的方式涂敷在铸型内表面，涂覆次数为2～6遍，直至最后一遍涂覆后铸型表面无白色烟雾状气体溢出。
进一步地，在步骤S4中，浇注前，对涂覆羟基抑制剂的砂型进行烘干，烘干温度为200～300℃，保温时间2～6h。
下面将结合具体的实施例进一步说明本发明。
实施例1
(1)清洗石墨砂
(a)将100目人造颗粒状石墨砂放入水中，石墨砂与水的体积比为1:1，然后施加机械搅拌，搅拌速度为500rpm，搅拌1h后停止搅拌，静置10s后立即倒掉上部含有石墨灰的水。
(b)按照上面的步骤清洗6遍直至水中没有石墨灰呈现出澄清的状态，60℃烘干后备用。
(2)混砂
(a)首先称取一定量清洗后的石墨砂、树脂粘结剂和对应的固化剂，粘结剂为呋喃树脂，占石墨砂重的5％，固化剂为呋喃树脂用固化剂，占树脂重量的50％。
(b)将石墨砂加入到混砂机中，开始搅拌，搅拌过程中先加入固化剂，搅拌均匀后再加树脂粘结剂，搅拌均匀。
(3)制备石墨砂铸型
(a)将步骤(2)中混合好后的石墨砂放入到模具中，压实。放置30min后将砂型从模具中取出。
(b)将取出的砂型在常温下36h直至完全固化。将固化后的石墨砂铸型放入60℃的烘箱中4h烘干。
(4)涂覆羟基抑制剂
(a)将浓度为40％的三甲基氯硅烷喷涂在铸件内表面，这时铸件周围会产生一层白色雾状气体，待白色雾状气体消失后，再次喷涂三甲基氯硅烷，如此反复进行4次，直至最后一次喷涂时不再产生白色雾状气体。
(b)浇注前，将涂有羟基抑制剂的铸型放入250℃的烘箱中保温3h，烘干后的铸型如图2所示。
(5)浇注铝锂合金，凝固后打碎铸型，获得铝锂合金铸件，所获得的的铝锂合金铸件如图3所示，可以看见铸件表面无粘砂缺陷。铸件横截面如图4所示，无明显气孔缺陷。铸件横截面边缘SEM图像如图5所示，铸件内部无明显气孔缺陷和界面反应层。因此，铸件质量较高。
实施例2
(1)清洗石墨砂
(a)将100目人造颗粒状石墨砂放入水中，石墨砂与水的体积比为1:1，然后施加机械搅拌，搅拌速度为500rpm，搅拌1h后停止搅拌，静置10s后立即倒掉上部含有石墨灰的水。
(b)按照上面的步骤清洗6遍直至水中没有石墨灰呈现出澄清的状态，60℃烘干后备用。
(2)混砂
(a)首先称取一定量清洗后的石墨砂、树脂粘结剂和对应的固化剂，粘结剂为呋喃树脂，占石墨砂重的4％，固化剂为呋喃树脂用固化剂，占树脂重量的60％。
(b)将石墨砂加入到混砂机中，开始搅拌，搅拌过程中先加入固化剂，搅拌均匀后再加树脂粘结剂，搅拌均匀。
(3)制备石墨砂铸型
(a)将步骤(2)中混合好后的石墨砂放入到模具中，压实。放置30min后将砂型从模具中取出。
(b)将取出的砂型在常温下36h直至完全固化。将固化后的石墨砂铸型放入60℃的烘箱中4h烘干。
(4)涂覆羟基抑制剂
(a)将浓度为50％的三甲基溴硅烷倒入铸型内部，静置一段时间后倒出三甲基溴硅烷，待白色雾状气体消失后，再次进行上述步骤，如此反复进行2次，直至不再产生白色雾状气体。
(b)浇注前，将涂有羟基抑制剂的铸型放入250℃的烘箱中保温3h。
(5)浇注铝锂合金，凝固后打碎铸型，获得铝锂合金铸件。
实施例3
该实施例中，步骤与参数的设置与实施例2相同，不同之处在于，在步骤(2)的(a)中粘结剂为呋喃树脂，占石墨砂重的6％。
实施例4
(1)清洗石墨砂
(a)将70目人造颗粒状石墨砂放入水中，石墨砂与水的体积比为1:1，然后施加机械搅拌，搅拌速度为500rpm，搅拌1h后停止搅拌，静置10s后立即倒掉上部含有石墨灰的水。
(b)按照上面的步骤清洗6遍直至水中没有石墨灰呈现出澄清的状态，60℃烘干后备用。
(2)混砂
(a)首先称取一定量清洗后的石墨砂、树脂粘结剂和对应的固化剂，粘结剂为酚醛树脂，占石墨砂重的3.5％，固化剂为酚醛树脂用固化剂，占树脂重量的30％。
(b)将石墨砂加入到混砂机中，开始搅拌，搅拌过程中先加入固化剂，搅拌均匀后再加树脂粘结剂，搅拌均匀。
(3)制备石墨砂铸型
(a)将步骤(2)中混合好后的石墨砂放入到模具中，压实。放置30min后将砂型从模具中取出。
(b)将取出的砂型在常温下36h直至完全固化。将固化后的石墨砂铸型放入60℃的烘箱中4h烘干。
(4)涂覆羟基抑制剂
(a)将浓度为35％的三甲基溴硅烷喷涂在铸件内表面，这时铸件周围会产生一层白色雾状气体，待白色雾状气体消失后，再次喷涂三甲基氯硅烷，如此反复进行5次，直至最后一次喷涂时不再产生白色雾状气体。
(b)浇注前，将涂有羟基抑制剂的铸型放入200℃的烘箱中保温5h。
(5)浇注铝锂合金，凝固后打碎铸型，获得铝锂合金铸件。
实施例5
(1)清洗石墨砂
(a)将50目人造颗粒状石墨砂放入水中，石墨砂与水的体积比为1:1，然后施加机械搅拌，搅拌速度为500rpm，搅拌1h后停止搅拌，静置10s后立即倒掉上部含有石墨灰的水。
(b)按照上面的步骤清洗6遍直至水中没有石墨灰呈现出澄清的状态，60℃烘干后备用。
(2)混砂
(a)首先称取一定量清洗后的石墨砂、树脂粘结剂和对应的固化剂，粘结剂为酚醛树脂，占石墨砂重的3％，固化剂为酚醛树脂用固化剂，占树脂重量的40％。
(b)将石墨砂加入到混砂机中，开始搅拌，搅拌过程中先加入固化剂，搅拌均匀后再加树脂粘结剂，搅拌均匀。
(3)制备石墨砂铸型
(a)将步骤(2)中混合好后的石墨砂放入到模具中，压实。放置30min后将砂型从模具中取出。
(b)将取出的砂型在常温下36h直至完全固化。将固化后的石墨砂铸型放入60℃的烘箱中4h烘干。
(4)涂覆羟基抑制剂
(a)将浓度为40％的三苯基氯硅烷倒入铸型内部，静置一段时间后倒出三苯基氯硅烷，待白色雾状气体消失后，再次进行上述步骤，如此反复进行3次，直至不再产生白色雾状气体。
(b)浇注前，将涂有羟基抑制剂的铸型放入200℃的烘箱中保温5h。
(5)浇注铝锂合金，凝固后打碎铸型，获得铝锂合金铸件。
实施例6
该实施例中，步骤与参数的设置与实施例5相同，不同之处在于，在步骤(2)的(a)中粘结剂为酚醛树脂，占石墨砂重的5％。
实施例7
(1)清洗石墨砂
(a)将100目人造颗粒状石墨砂放入水中，石墨砂与水的体积比为1:1，然后施加机械搅拌，搅拌速度为500rpm，搅拌1h后停止搅拌，静置10s后立即倒掉上部含有石墨灰的水。
(b)按照上面的步骤清洗6遍直至水中没有石墨灰呈现出澄清的状态，60℃烘干后备用。
(2)混砂
(a)首先称取一定量清洗后的石墨砂、树脂粘结剂和对应的固化剂，粘结剂为酚尿烷树脂，占石墨砂重的4.5％，固化剂为酚尿烷树脂用固化剂，占树脂重量的60％。
(b)将石墨砂加入到混砂机中，开始搅拌，搅拌过程中先加入固化剂，搅拌均匀后再加树脂粘结剂，搅拌均匀。
(3)制备石墨砂铸型
(a)将步骤(2)中混合好后的石墨砂放入到模具中，压实。放置30min后将砂型从模具中取出。
(b)将取出的砂型在常温下36h直至完全固化。将固化后的石墨砂铸型放入60℃的烘箱中4h烘干。
(4)涂覆羟基抑制剂
(a)将浓度为30％的三苯基氯硅烷喷涂在铸件内表面，这时铸件周围会产生一层白色雾状气体，待白色雾状气体消失后，再次喷涂三苯基氯硅烷，如此反复进行3次，直至最后一次喷涂时不再产生白色雾状气体。
(b)浇注前，将涂有羟基抑制剂的铸型放入300℃的烘箱中保温2h。
(5)浇注铝锂合金，凝固后打碎铸型，获得铝锂合金铸件。
实施例8
(1)清洗石墨砂
(a)将150目人造颗粒状石墨砂放入水中，石墨砂与水的体积比为1:1，然后施加机械搅拌，搅拌速度为500rpm，搅拌1h后停止搅拌，静置10s后立即倒掉上部含有石墨灰的水。
(b)按照上面的步骤清洗6遍直至水中没有石墨灰呈现出澄清的状态，60℃烘干后备用。
(2)混砂
(a)首先称取一定量清洗后的石墨砂、树脂粘结剂和对应的固化剂，粘结剂为酚尿烷树脂，占石墨砂重的5.5％，固化剂为酚尿烷树脂用固化剂，占树脂重量的60％。
(b)将石墨砂加入到混砂机中，开始搅拌，搅拌过程中先加入固化剂，搅拌均匀后再加树脂粘结剂，搅拌均匀。
(3)制备石墨砂铸型
(a)将步骤(2)中混合好后的石墨砂放入到模具中，压实。放置30min后将砂型从模具中取出。
(b)将取出的砂型在常温下36h直至完全固化。将固化后的石墨砂铸型放入60℃的烘箱中4h烘干。
(4)涂覆羟基抑制剂
(a)将浓度为50％的三甲基氯硅烷喷涂在铸件内表面，这时铸件周围会产生一层白色雾状气体，待白色雾状气体消失后，再次喷涂三甲基氯硅烷，如此反复进行4次，直至最后一次喷涂时不再产生白色雾状气体。
(b)浇注前，将涂有羟基抑制剂的铸型放入250℃的烘箱中保温64h。
(5)浇注铝锂合金，凝固后打碎铸型，获得铝锂合金铸件。
实施例9该实施例中，步骤与参数的设置与实施例8相同，不同之处在于，在步骤(2)的(a)中粘结剂为酚尿烷树脂，占石墨砂重的4％。
对比实施例1：
(1)混砂
(a)首先称取一定量100目石英砂、树脂粘结剂和对应的固化剂，粘结剂为呋喃树脂，占石英砂重的1.2％，固化剂为呋喃树脂用固化剂，占树脂重量的50％。
(b)将石英砂加入到混砂机中，开始搅拌，搅拌过程中先加入固化剂，搅拌均匀后再加树脂粘结剂，搅拌均匀。
(2)制备铸型
(a)将步骤(1)中混合好后的石英砂放入到模具中，压实。放置30min后将砂型从模具中取出。
(b)将取出的砂型在常温下36h直至完全固化。将固化后的石墨砂铸型放入60℃的烘箱中4h烘干。
(c)浇注前，将铸型放入250℃的烘箱中保温3h。
(3)浇注铝锂合金，凝固后打碎铸型，获得铝锂合金铸件。铝锂合金铸件的宏观图像如图6所示，可以发现铸件表面有明显的粘砂缺陷。铸件横截面如图7所示，横截面上存在很多气孔缺陷。其横截面边缘SEM图像如图8所示，可以发现铸件表面存在一层较厚的界面层。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于石墨砂铸型的铝锂合金制备方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：
S1选取石墨砂、粘结剂和固化剂进行混合，将获得的混合物导入模具中铸型，以此获得石墨砂铸型；
S2在所述石墨砂铸型的内表面涂覆羟基抑制剂，将铝锂合金浇注到所述石墨砂铸型中，凝固后取出即获得所需的铝锂合金产品。
2.如权利要求1所述的一种基于石墨砂铸型的铝锂合金制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述石墨砂的目数为50目～150目。
3.如权利要求1所述的一种基于石墨砂铸型的铝锂合金制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述粘结剂为呋喃树脂、酚醛树脂或酚尿烷树脂，当粘结剂为呋喃树脂时，所述粘结剂的质量为所述石墨砂的4％～6％；当粘结剂为酚醛树脂时，所述粘结剂的质量为所述石墨砂的3％～5％，当所述粘结剂为酚尿烷树脂，所述粘结剂的质量为所述石墨砂的4％～5.5％。
4.如权利要求3所述的一种基于石墨砂铸型的铝锂合金制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述固化剂的质量为所述粘结剂的30％～60％。
5.如权利要求4所述的一种基于石墨砂铸型的铝锂合金制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述固化剂为磺酸、无机酸或多元醇的有机脂。
6.如权利要求1或2所述的一种基于石墨砂铸型的铝锂合金制备方法，其特征在于，在步骤S1之前，还需将石墨砂进行清洗，以去除石墨砂表面的石墨灰。
7.如权利要求1或2所述的一种基于石墨砂铸型的铝锂合金制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述羟基抑制剂为浓度在30％～50％的三甲基氯硅烷、三甲基溴硅烷和三苯基氯硅烷中的任意一种。
8.如权利要求1或2所述的一种基于石墨砂铸型的铝锂合金制备方法，其特征在于，在步骤S2中，羟基抑制剂通过喷涂或浸涂的方式涂敷在铸型内表面，涂覆次数为2～6遍，直至最后一遍涂覆后铸型表面无白色烟雾状气体溢出。
9.如权利要求1或2所述的一种基于石墨砂铸型的铝锂合金制备方法，其特征在于，在步骤S2中，浇注铝锂合金之前，还对涂覆羟基抑制剂的石墨砂铸型进行烘干，烘干温度为200℃～300℃，保温时间2h～6h。
10.一种权利要求1-9任一项所述的制备方法获得的铝锂合金产品。
CN202111261804.3A 2021-10-28 2021-10-28 一种基于石墨砂铸型的铝锂合金制备方法及产品 Active CN113996756B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111261804.3A CN113996756B (zh) 2021-10-28 2021-10-28 一种基于石墨砂铸型的铝锂合金制备方法及产品

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111261804.3A CN113996756B (zh) 2021-10-28 2021-10-28 一种基于石墨砂铸型的铝锂合金制备方法及产品

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113996756A true CN113996756A (zh) 2022-02-01
CN113996756B CN113996756B (zh) 2022-12-02

Family

ID=79924617

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111261804.3A Active CN113996756B (zh) 2021-10-28 2021-10-28 一种基于石墨砂铸型的铝锂合金制备方法及产品

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113996756B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114985673A (zh) * 2022-05-26 2022-09-02 华中科技大学 适用于砂型铸造铝锂合金的硅酸锂作为粘结剂的铸造涂料

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59133933A (ja) * 1983-01-24 1984-08-01 Komatsu Ltd マイクロ波加熱硬化性鋳物砂の製造法
CN102728778A (zh) * 2012-07-12 2012-10-17 西安泵阀总厂有限公司 一种钛及钛合金铸件加工用砂型铸造工艺
CN105268907A (zh) * 2015-11-16 2016-01-27 三峡大学 一种铸钢件用石墨树脂砂及其制备方法
CN107570661A (zh) * 2017-10-31 2018-01-12 湖南国盛石墨科技有限公司 一种铸造用石墨砂型涂料及其制备方法
CN109047649A (zh) * 2018-10-16 2018-12-21 北京星航机电装备有限公司 一种提高钛合金铸造充型性能的石墨铸型及其制备方法
CN110465630A (zh) * 2019-08-30 2019-11-19 北京星航机电装备有限公司 一种大型薄壁弱刚性钛合金铸件的铸造方法
CN110834063A (zh) * 2018-08-16 2020-02-25 湖北谷城锐丰机械有限公司 一种铝锂合金铸件的砂型铸造工艺
CN111085658A (zh) * 2020-01-10 2020-05-01 上海交通大学 用于铝锂合金砂型铸造的多层复合铸型涂料及其涂敷方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59133933A (ja) * 1983-01-24 1984-08-01 Komatsu Ltd マイクロ波加熱硬化性鋳物砂の製造法
CN102728778A (zh) * 2012-07-12 2012-10-17 西安泵阀总厂有限公司 一种钛及钛合金铸件加工用砂型铸造工艺
CN105268907A (zh) * 2015-11-16 2016-01-27 三峡大学 一种铸钢件用石墨树脂砂及其制备方法
CN107570661A (zh) * 2017-10-31 2018-01-12 湖南国盛石墨科技有限公司 一种铸造用石墨砂型涂料及其制备方法
CN110834063A (zh) * 2018-08-16 2020-02-25 湖北谷城锐丰机械有限公司 一种铝锂合金铸件的砂型铸造工艺
CN109047649A (zh) * 2018-10-16 2018-12-21 北京星航机电装备有限公司 一种提高钛合金铸造充型性能的石墨铸型及其制备方法
CN110465630A (zh) * 2019-08-30 2019-11-19 北京星航机电装备有限公司 一种大型薄壁弱刚性钛合金铸件的铸造方法
CN111085658A (zh) * 2020-01-10 2020-05-01 上海交通大学 用于铝锂合金砂型铸造的多层复合铸型涂料及其涂敷方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
安阁英等: "铝锂合金与铸型表面作用的研究", 《特种铸造及有色合金》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114985673A (zh) * 2022-05-26 2022-09-02 华中科技大学 适用于砂型铸造铝锂合金的硅酸锂作为粘结剂的铸造涂料
CN114985673B (zh) * 2022-05-26 2023-09-01 华中科技大学 适用于砂型铸造铝锂合金的硅酸锂作为粘结剂的铸造涂料

Also Published As

Publication number Publication date
CN113996756B (zh) 2022-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105522112B (zh) 镁合金熔模铸造用高溃散性陶瓷型壳及其制备方法
US2682692A (en) Process of preparing precision castings
CN103008547B (zh) 一种汽车涡轮增压器壳体的树脂砂壳型铸造方法
CN109909448B (zh) 一种泡沫模型的制备方法及制备金属基复合材料的方法
CN101898228A (zh) 用高性能涂料消失模铸造振动浇注致密铸件的方法
CN106270371B (zh) 镁合金砂型铸造用自硬阻燃转移涂料及其制备方法
CN87105530A (zh) 用于熔模铸造的型芯，制备这种型芯的方法，以及制备内部包含所述型芯的熔模铸造铸型的方法
CN103551515B (zh) 铸造用发热保温冒口及其制备方法
CN110893453A (zh) 一种镁合金铸件石膏型精密铸造方法和装置
CN113996759B (zh) 一种采用型壳抑制界面反应的铝锂合金铸件及其铸造方法
CN113996756B (zh) 一种基于石墨砂铸型的铝锂合金制备方法及产品
CN106521297B (zh) 一种降低高镍奥氏体球铁涡轮壳内部缺陷的方法
JP2011230176A (ja) 鋳物砂及び鋳物砂組成物並びにそれを用いて得られた鋳造用鋳型
CN211614214U (zh) 一种镁合金铸件石膏型精密铸造装置
CN115815520B (zh) 一种用于铝合金冷冻铸造的型芯涂料及其制备工艺
CN102773404B (zh) 一种铸铁用防白口涂料及其制备和使用方法
CN110090917B (zh) 一种铸渗涂料的制备方法及铸渗涂层的制备方法
CN104455349B (zh) 一种抗腐蚀性的镁合金变速器箱体的制造方法
CN108788001A (zh) 一种大型合金铸钢件用消失模水基涂料
JPS5844945A (ja) 有機自硬性鋳型に用いる浸炭及び浸硫防止用塗型剤
KR20110106979A (ko) 주물용 뮬라이트·코란덤계 주형도형재
CN111618236A (zh) 铝铜合金铸造消失模用水基涂料
CN114985673B (zh) 适用于砂型铸造铝锂合金的硅酸锂作为粘结剂的铸造涂料
CN108500205A (zh) 一种减少砂型铸造铸件表面气孔的工艺
CN112828241B (zh) 一种铸造发热涂料及其制作方法

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant