CN114833300A - 塞隆陶瓷型壳面层浆料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种塞隆陶瓷型壳面层浆料及其制备方法和应用，按照质量份数计，该浆料包括：塞隆陶瓷粉61‑80份、硅溶胶18.7‑30份、铝酸钴粉0‑4.5份、润湿剂0.1‑0.5份、消泡剂0.1‑0.5份、防腐剂0.1‑0.5份和去离子水1‑3份。该方法包括：将硅溶胶和防腐剂放于配浆机中进行混合，然后加入塞隆陶瓷粉和铝酸钴粉；将润湿剂、消泡剂加入配浆机中，搅拌后再加入去离子水，继续搅拌，然后将浆料转移到沾桨桶中，浆料在沾浆桶中持续搅拌，当浆料的粘度不再发生变化时，即得到塞隆陶瓷型壳面层浆料。本发明的塞隆陶瓷型壳面层浆料应用于高温合金和不锈钢材料的铸造过程，能够显著提高铸件表面质量，降低铸件表面粗糙度，进而有效提高铸件的合格率。

Description

塞隆陶瓷型壳面层浆料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及熔模铸造技术领域，具体地，涉及一种塞隆陶瓷型壳面层浆料及其制备方法和应用。
背景技术
熔模铸造是一种近净尺寸金属成型技术，尤其适合制造具有复杂结构且表面质量要求高的金属零部件。在熔模铸造过程中，陶瓷型壳制备是核心工序之一，其性能直接影响了铸件的冶金质量、尺寸精度和表面质量。陶瓷型壳一般由面层、过渡层和背层组成，其中陶瓷型壳面层与金属液直接发生接触，铸件表面缺陷(如表面夹杂、粘砂、凹坑、麻点等)的形成与型壳面层质量紧密相关，因此如何降低金属液与型壳面层之间的界面相互作用强度，改善铸件表面质量，就成为选择陶瓷型壳材料首要考虑的问题。
高温合金、不锈钢熔模铸造常用的陶瓷型壳面层耐火材料为锆英粉(ZrSiO4)。锆英粉的耐火度在2000℃以上，但随着杂质含量增加，耐火度相应下降，而锆英粉中的杂质极难去除。当锆砂中含有氧化物杂质时，其分解温度会下降，如含有Ca、Mg氧化物时，分解温度会降至1300℃左右，当含有K、Na氧化物时，其分解温度会降至900℃左右。ZrSiO4是ZrO2·SiO2二元系中唯一的化合物，但其分解时析出的无定形SiO2，具有很高的活性，能与金属中的Cr、Mn等合金元素在高温下发生化学反应，致使铸件表面产生麻坑缺陷，恶化铸件的表面质量。
塞隆(Sialon)陶瓷是20世纪70年代迅速发展起来的一类高温陶瓷材料，具有极佳的力学性能、热学性能和化学稳定性。早期的塞隆陶瓷采用纯度较高的原料合成，成本昂贵，而近年来，利用铝灰、粉煤灰等废弃物直接制造出了性能优良的塞隆陶瓷，因此塞隆陶瓷成本大幅度下降，实现了大规模工业应用。塞隆陶瓷高温化学性能非常稳定，与含Fe、Ca、Mn、Hf、Cr、Al等合金液的反应活性低，耐侵蚀性能优于锆英砂、电熔刚玉、熔融石英等陶瓷型壳常用耐火材料，因此可以成为高温合金、不锈钢铸造用陶瓷型壳的面层耐火材料。然而，目前国内外还未将塞隆这一高性能陶瓷材料用于陶瓷型壳的制备。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种塞隆陶瓷型壳面层浆料及其制备方法和应用，本发明用于高温合金、不锈钢铸造过程，能够解决铸件表面的凹坑、麻点、粘砂等表面质量问题，提高铸件的合格率。
本发明是通过以下技术方案实现的：
根据本发明的第一方面，提供一种塞隆陶瓷型壳面层浆料，按照质量份数计，该浆料包括：塞隆陶瓷粉61-80份、硅溶胶18.7-30份、铝酸钴粉0-4.5份、润湿剂0.1-0.5份、消泡剂0.1-0.5份、防腐剂0.1-0.5份和去离子水1-3份。
进一步地，所述塞隆陶瓷粉为α-β-sialon复相陶瓷粉、α-sialon-AlN多型体复相陶瓷粉和β-sialon-AlN多型体复相陶瓷粉中的任意一种。
进一步地，所述塞隆陶瓷粉的粒度为200-325目。
进一步地，所述硅溶胶为碱性硅溶胶，所述硅溶胶中的SiO2胶体粒子的直径为6-20μm，SiO2胶体粒子在所述硅溶胶中的质量百分含量为27％-31％，所述碱性硅溶胶的pH值为8-10。
进一步地，所述铝酸钴粉的纯度大于98％，所述铝酸钴粉的粒度为140-200目。
根据本发明的第二方面，提供一种上述的塞隆陶瓷型壳面层浆料的制备方法，该方法包括：
将硅溶胶和防腐剂放于配浆机中进行混合，然后加入塞隆陶瓷粉和铝酸钴粉，加入粉体过程中均保持配浆机搅拌桨的转动，使浆料液面保持漩涡；
将润湿剂、消泡剂加入配浆机中，搅拌均匀后，再加入去离子水，继续搅拌，然后将浆料转移到沾桨桶中，浆料在沾浆桶中持续搅拌，当浆料的粘度不再发生变化时，即得到塞隆陶瓷型壳面层浆料。
进一步地，在配制浆料的过程中通过冰水机控制浆料的温度不超过26.7℃。
进一步地，所述将浆料转移到沾桨桶中，浆料在沾浆桶中持续搅拌，包括：采用5号流量杯测量浆料的粘度，所述塞隆陶瓷型壳面层浆料的粘度值为20-40s。
进一步地，所述将浆料转移到沾桨桶中，浆料在沾浆桶中持续搅拌，还包括：若浆料的粘度超过40s，则采用添加去离子水的方式调整浆料的粘度值至20-40s。
根据本发明的第三方面，提供一种上述的塞隆陶瓷型壳面层浆料在高温合金和不锈钢材料的铸造过程中的应用，包括：将上述的塞隆陶瓷型壳面层浆料均匀涂挂在蜡模上，并进行撒砂和干燥处理；接着进行型壳过渡层、背层的涂挂、撒砂和干燥处理，重复制备若干层型壳背层，直至所需的厚度；最后经过脱蜡、焙烧，浇注成铸件。
与现有技术相比，本发明具有如下至少之一的有益效果：
相比于现有技术中的锆英粉型壳面层，采用本发明的浆料形成的塞隆陶瓷型壳面层，高温合金和不锈钢金属液在塞隆陶瓷型壳面层表面润湿性较低，因此金属液不易渗入进面层的微孔和裂纹中，能够避免形成毛刺等铸件表面缺陷，并抑制铸件表面的热机械渗透粘砂；同时，塞隆陶瓷粉体与合金中的活性元素如Mn、Ca、Hf、Cr、Al等在高温下不发生化学反应，因此铸件表面无凹坑、麻点等因高温界面反应而产生的表面缺陷，也能够有效避免化学粘砂和夹杂缺陷的产生，从而能够显著提高铸件表面质量，降低铸件表面粗糙度，进而有效提高铸件的合格率。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例的塞隆陶瓷型壳面层浆料的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。在本发明实施例的描述中，需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
本发明实施例提供一种塞隆陶瓷型壳面层浆料，按照质量份数计，该浆料包括：塞隆陶瓷粉61-80份、硅溶胶18.7-30份、铝酸钴粉0-4.5份、润湿剂0.1-0.5份、消泡剂0.1-0.5份、防腐剂0.1-0.5份和去离子水1-3份。塞隆陶瓷粉是陶瓷型壳面层的耐火骨料，是形成陶瓷型壳面层的主要材料；硅溶胶是陶瓷型壳面层的粘结剂，能够将耐火骨料等陶瓷粉体材料粘结在一起；铝酸钴粉为陶瓷型壳面层的表面细化剂，可使铸件表面晶粒细化；润湿剂能够增加浆料在蜡模表面的润湿铺展和粘附性，提高型壳面层浆料在蜡模表面的涂挂均匀性；消泡剂是能够降低浆料的表面张力，使混进去的空气气泡破裂，从而达到消泡的目的；防腐剂可以预防浆料中细菌的滋生，并能够杀灭各种细菌和真菌，使浆料保持性能的稳定；去离子水主要的作用是调节浆料的粘度。通过各种组分之间的相互协调作用，从而可以提高浆料的综合性能。
塞隆陶瓷粉需要满足耐火度高、化学活性低、粉体粒度可控、在硅溶胶粘结剂中分散性能良好等基本要求。在一些具体的实施方式中，塞隆陶瓷粉为α-β-sialon复相陶瓷粉、α-sialon-AlN多型体复相陶瓷粉和β-sialon-AlN多型体复相陶瓷粉中的任意一种，这几种塞隆陶瓷粉均具有稳定的高温化学性能，以及对熔融金属相近的化学惰性，均可以满足不锈钢、高温合金精密铸造用陶瓷型壳面层的制备。在其他的一些实施方式中，还可以选择其他种类的塞隆陶瓷粉，只要能够实现与本发明实施例中相同的功能即可。
在精密铸造领域，陶瓷型壳面层的粉体粒度的选择一般控制在200-325目之间，在一些具体的实施方式中，塞隆陶瓷粉的粒度为200-325目，如果粒度比200目粗，一方面会造成型壳面层浆料易沉淀，另一方面造成铸件表面粗糙度过高；如粒度比325目细，则会造成浆料的粉液比过低，型壳面层透气性不足，导致铸件表面出现较多的气孔等缺陷。
在一些具体的实施方式中，硅溶胶为碱性硅溶胶，呈无色透明液态，碱性硅溶胶采用钠离子进行稳定，与大多数耐火骨料的表面润湿性好，相容性优良，且粘结力强，干燥速度适中，硅溶胶中的SiO2胶体粒子的直径为6-20nm，SiO2胶体粒子在硅溶胶中的质量百分含量为27％-31％，碱性硅溶胶的pH值为8-10，以保证SiO2胶体粒子在硅溶胶中具有良好的分散状态，彼此间不能发生聚集。
在一些具体的实施方式中，铝酸钴粉为蓝色的固体粉末，其纯度大于98％，当金属熔体温度过冷至低于介稳定区以前，能够促使晶体从熔体中开始形核的物质，称作型壳催化剂，铝酸钴是一种性能优异且适用性强的形核催化剂，能够在与熔体接触时，被还原出金属钴，合金便以金属钴为核心进行结晶，使铸件表面晶粒细化。铝酸钴一般采用氧化铝和氧化钴经过固相反应合成，然后破碎成粉状，如果里面的Fe等杂质含量较多，则会影响到铸件的表面质量，因此要求纯度大于98％。铝酸钴晶粒细化剂并不是越细越好，当颗粒超过400目时，细化效果增加不明显，而且容易产生细化不均匀的现象，因为颗粒越小，越容易产生团聚，搅拌越不均匀，而由于铝酸钴的密度较大，如果粒度太大，则容易在浆料中发生沉降，因此选用粒度为270-320目的铝酸钴作为细化剂。
润湿剂(蜡模表面润湿剂)能够提高面层浆料在蜡模表面涂挂性能，消泡剂通过降低表面张力而消除水性涂料中气泡，防腐剂可防止水性涂料腐败变质，需要说明的是，可以选择本领域常用的润湿剂、消泡剂和防腐剂；去离子水为电阻率大于0.5MΩ·cm(兆欧·厘米)的二次去离子水。
本发明实施例还提供一种塞隆陶瓷型壳面层浆料的制备方法，参照图1，该方法包括：
S1、将硅溶胶和防腐剂放于配浆机中，并缓慢启动配浆机进行混合，然后加入塞隆陶瓷粉，并根据需要加入铝酸钴粉，加入粉体过程中均保持配浆机搅拌桨的转动，使浆料液面保持漩涡；
S2、将润湿剂、消泡剂加入配浆机中，搅拌混合均匀后，例如搅拌3-5min使二者在浆料中的均匀分散，再加入去离子水，继续搅拌，搅拌时间根据浆桶大小、一次配制浆料的量确定，例如可以为2-4h，然后将浆料转移到沾桨桶中，浆料在沾浆桶中持续搅拌，当浆料的粘度不再发生变化时，即得到塞隆陶瓷型壳面层浆料。当把浆料转移到沾浆桶中之后，要保持浆料持续搅拌，否则会造成浆料的沉淀。沾浆桶中的搅拌桨为“L”形搅拌桨。搅拌时间是持续的，即浆料在使用完之前，要一直保持搅拌状态。
本发明实施例中的方法，先加入硅溶胶、去离子水和防腐剂，然后再加入陶瓷粉体，为了促进各种物料加速分散，因此需要一边搅拌一边加入；最后加入润湿剂和消泡剂，以防止润湿剂和消泡剂在陶瓷粉体表面与硅溶胶发生表面竞争吸附，降低浆料稳定性。最后加入水，以调整浆料的最终粘度符合要求。
浆料中的粘结剂为硅溶胶，在浆料搅拌过程中，因搅拌桨与浆料发生摩擦而生热，因此尽管车间里面维持了恒温(一般在20-25℃之间)和恒湿的环境条件，但是浆料仍可发生温度升高，在一些具体的实施方式中，在配制浆料的过程中通过冰水机控制浆料的温度不超过30℃。温度高于30℃，很容易造成硅溶胶发生凝胶化，而使浆料失去性能。通过冰水机控制温度不超过30℃，能够避免发生硅溶胶提前胶凝的问题。
在一些具体的实施方式中，将浆料转移到沾桨桶中，浆料在沾浆桶中持续搅拌，包括：采用5号流量杯测量浆料的粘度，塞隆陶瓷型壳面层浆料的粘度值为20-40s。粘度是受粉体在浆料中是否完全分散、粉体和液体的比例等因素而定，20-40s的粘度范围均可满足作为型壳面层浆料的要求，粘度不发生变化，即意味着粉体已经完全分散，浆料已经稳定。当然，在其他一些实施方式中，该可以采用其他型号的流量杯，只要能够实现与本发明实施例中相同的功能即可。
在一些具体的实施方式中，将浆料转移到沾桨桶中，浆料在沾浆桶中持续搅拌，还包括：若浆料的粘度超过40s，则采用添加去离子水的方式调整浆料的粘度值至20-40s。
本发明实施例还提供一种上述实施例中的塞隆陶瓷型壳面层浆料在高温合金和不锈钢材料的铸造过程中的应用，包括：将上述的塞隆陶瓷型壳面层浆料通过沾浆工艺均匀涂挂在蜡模上，并进行撒砂和干燥处理，其中干燥处理可以采用自然干燥的方式；接着进行型壳过渡层、背层的涂挂、撒砂和干燥处理，重复制备若干层型壳背层，直至所需的厚度；再经过脱蜡、焙烧，最后浇注成铸件。
相比于现有技术中的锆英粉型壳面层，高温合金和不锈钢金属液在塞隆陶瓷型壳面层表面润湿性较低，因为表面张力的原因，金属液不易渗入进面层的微孔和裂纹中，通过目视观察铸件冷却清壳后的表现是否有毛刺等缺陷，如果存在毛刺缺陷，表明金属液在浇注时，已经向型壳面层内部发生了渗透，铸件冷却后形成了毛刺缺陷；如果不存在该缺陷，表明该型壳面层抑制了金属液向其内部的渗透，减少甚至避免了铸件表面毛刺缺陷的产生，采用本发明实施例中的浆料形成的塞隆陶瓷型壳面层，能够避免形成毛刺等铸件表面缺陷，并抑制铸件表面的热机械渗透粘砂；同时，塞隆陶瓷粉体与合金中的活性元素如Mn、Ca、Hf、Cr、Al等在高温下不发生化学反应，因此铸件表面无凹坑、麻点等因高温界面反应而产生的表面缺陷，也能够有效避免化学粘砂和夹杂缺陷的产生，从而能够显著提高铸件表面质量，降低铸件表面粗糙度，进而有效提高铸件的合格率。
以下对于本发明的塞隆陶瓷型壳面层浆料及其制备方法和应用利用实施例进行更加详细的说明。以下实施例中塞隆陶瓷型壳面层浆料的制备方法按照图1所示工艺流程图实施。
实施例1
本实施例提供的塞隆陶瓷型壳面层浆料，其制备方法包括：
S1、将30份硅溶胶、0.5份防腐剂在配浆机中，并缓慢启动配浆机进行混合，然后加入61份α-β-sialon塞隆陶瓷粉和4.5份铝酸钴粉，加入粉体过程中均保持配浆机搅拌桨的转动，使浆料液面保持漩涡，在配制过程中通过冰水机控制浆料温度不超过26.7℃。
S2、将0.5份润湿剂、0.5份消泡剂加入到配浆机中，搅拌3min后，再加入3份去离子水，继续搅拌2h，再将浆料转移到沾桨桶中，浆料在沾浆桶中持续搅拌，当浆料的粘度不再发生变化，即得到塞隆陶瓷型壳面层浆料。
采用5号流量杯测量塞隆陶瓷型壳面层浆料的粘度为39.7s，浆料pH值为7.8。
实施例2
本实施例提供的塞隆陶瓷型壳面层浆料，其制备方法包括：
S1、将24.1份硅溶胶、0.3份防腐剂在配浆机中，并缓慢启动配浆机进行混合，然后加入70份α-sialon-AlN塞隆陶瓷粉和3份铝酸钴粉，加入粉体过程中均保持配浆机搅拌桨的转动，使浆料液面保持漩涡，在配制过程中通过冰水机控制浆料温度不超过26.7℃。
S2、将0.3份润湿剂、0.3份消泡剂加入到配浆机中，搅拌5min后，再加入2份去离子水，继续搅拌2h，再将浆料转移到沾桨桶中，浆料在沾浆桶中持续搅拌，当浆料的粘度不再发生变化，即得到塞隆陶瓷型壳面层浆料。
采用5号流量杯测量塞隆陶瓷型壳面层浆料的粘度为31.5s，浆料pH值为8.1。
实施例3
本实施例提供的塞隆陶瓷型壳面层浆料，其制备方法包括：
S1、将18.7份硅溶胶、0.1份防腐剂在配浆机中，并缓慢启动配浆机进行混合，然后加入80份β-sialon-AlN塞隆陶瓷粉，加入粉体过程中均保持配浆机搅拌桨的转动，使浆料液面保持漩涡，在配制过程中通过冰水机控制浆料温度不超过26.7℃。
S2、将0.1份润湿剂、0.1份消泡剂加入到配浆机中，搅拌3min后，再加入1份去离子水，继续搅拌4h，再将浆料转移到沾桨桶中，浆料在沾浆桶中持续搅拌，当浆料的粘度不再发生变化，即得到塞隆陶瓷型壳面层浆料。
采用5号流量杯测量塞隆陶瓷型壳面层浆料的粘度为21.2s，浆料pH值为8.4。
实施例4
本实施例提供的塞隆陶瓷型壳面层浆料，其制备方法包括:
S1、将24.1份硅溶胶、0.3份防腐剂在配浆机中，并缓慢启动配浆机进行混合，然后加入70份α-β-sialon塞隆陶瓷粉和3份铝酸钴粉，加入粉体过程中均保持配浆机搅拌桨的转动，使浆料液面保持漩涡，在配制过程中通过冰水机控制浆料温度不超过26.7℃。
S2、将0.3份润湿剂、0.3份消泡剂加入到配浆机中，搅拌5min后，再加入2份去离子水，继续搅拌4h，再将浆料转移到沾桨桶中，浆料在沾浆桶中持续搅拌，当浆料的粘度不再发生变化，即得到塞隆陶瓷型壳面层浆料。
采用5号流量杯测量塞隆陶瓷型壳面层浆料的粘度为30.3s，浆料pH值为7.9。
实施例5
本实施例提供的塞隆陶瓷型壳面层浆料，其制备方法包括:
S1、将18.7份硅溶胶、0.1份防腐剂在配浆机中，并缓慢启动配浆机进行混合，然后加入80份α-sialon-AlN塞隆陶瓷粉，加入粉体过程中均保持配浆机搅拌桨的转动，使浆料液面保持漩涡，在配制过程中通过冰水机控制浆料温度不超过26.7℃。
S2、将0.1份润湿剂、0.1份消泡剂加入到配浆机中，搅拌3min后，再加入1份去离子水，继续搅拌3h，再将浆料转移到沾桨桶中，浆料在沾浆桶中持续搅拌，当浆料的粘度不再发生变化，即得到塞隆陶瓷型壳面层浆料。
采用5号流量杯测量塞隆陶瓷型壳面层浆料的粘度为38.4s，浆料pH值为7.4。
实施例6
本实施例提供的塞隆陶瓷型壳面层浆料，其制备方法包括:
S1、将30份硅溶胶、0.5份防腐剂在配浆机中，并缓慢启动配浆机进行混合，然后加入61份β-sialon-AlN塞隆陶瓷粉和4.5份铝酸钴粉，加入粉体过程中均保持配浆机搅拌桨的转动，使浆料液面保持漩涡，在配制过程中通过冰水机控制浆料温度不超过26.7℃。
S2、将0.5份份润湿剂、0.5份消泡剂加入到配浆机中，搅拌5min后，再加入3份去离子水，继续搅拌3h，再将浆料转移到沾桨桶中，浆料在沾浆桶中持续搅拌，当浆料的粘度不再发生变化，即得到塞隆陶瓷型壳面层浆料。
采用5号流量杯测量塞隆陶瓷型壳面层浆料的粘度为20.5s，浆料pH值为8.5。
实施例7
本实施例提供的塞隆陶瓷型壳面层浆料，其制备方法包括:
S1、将18.7份硅溶胶、0.1份防腐剂在配浆机中，并缓慢启动配浆机进行混合，然后加入80份α-β-sialon塞隆陶瓷粉，加入粉体过程中均保持配浆机搅拌桨的转动，使浆料液面保持漩涡，在配制过程中通过冰水机控制浆料温度不超过26.7℃。
S2、将0.1份份润湿剂、0.1份消泡剂加入到配浆机中，搅拌4min后，再加入1份去离子水，继续搅拌2h，再将浆料转移到沾桨桶中，浆料在沾浆桶中持续搅拌，当浆料的粘度不再发生变化，即得到塞隆陶瓷型壳面层浆料。
采用5号流量杯测量塞隆陶瓷型壳面层浆料的粘度为37.4s，浆料pH值为7.7。
实施例8
本实施例提供的塞隆陶瓷型壳面层浆料，其制备方法包括:
S1、将30份硅溶胶、0.5份防腐剂在配浆机中，并缓慢启动配浆机进行混合，然后加入61份α-sialon-AlN塞隆陶瓷粉和4.5份铝酸钴粉，加入粉体过程中均保持配浆机搅拌桨的转动，使浆料液面保持漩涡，在配制过程中通过冰水机控制浆料温度不超过26.7℃。
S2、将0.5份份润湿剂、0.5份消泡剂加入到配浆机中，搅拌4min后，再加入3份去离子水，继续搅拌4h，再将浆料转移到沾桨桶中，浆料在沾浆桶中持续搅拌，当浆料的粘度不再发生变化，即得到塞隆陶瓷型壳面层浆料。
采用5号流量杯测量塞隆陶瓷型壳面层浆料的粘度为21.9s，浆料pH值为8.3。
实施例9
本实施例提供的塞隆陶瓷型壳面层浆料，其制备方法包括:
S1、将24份硅溶胶、0.3份防腐剂在配浆机中，并缓慢启动配浆机进行混合，然后加入70份β-sialon-AlN塞隆陶瓷粉和3份铝酸钴粉，加入粉体过程中均保持配浆机搅拌桨的转动，使浆料液面保持漩涡，在配制过程中通过冰水机控制浆料温度不超过26.7℃。
S2、将0.3份份润湿剂、0.3份消泡剂加入到配浆机中，搅拌3min后，再加入2份去离子水，继续搅拌3h，再将浆料转移到沾桨桶中，浆料在沾浆桶中持续搅拌，当浆料的粘度不再发生变化，即得到塞隆陶瓷型壳面层浆料。
采用5号流量杯测量塞隆陶瓷型壳面层浆料的粘度为29.8s，浆料pH值为8.0。
将实施例1-9的塞隆陶瓷型壳面层浆料应用于高温合金和不锈钢材料的铸造过程，结果去如表1所示。
表1塞隆陶瓷型壳面层的应用结果
Figure BDA0003649402780000091
为了说明本发明实施例中塞隆陶瓷型壳面层浆料的效果，采用相同的合金种类，利用现有技术中的锆英粉型壳面层浇注作为对比，锆英粉型壳面层浇注结果显示，6种高温合金铸件表面存在少量的粘砂，无凹坑和麻点缺陷，3种不锈钢均出现了较为严重的粘砂、凹坑和麻点缺陷，荧光检测结果表明，高温合金铸件表面出现较多的分散点状显示，存在超标的夹杂，表面粗糙度处于2.8-4.0μm之间；不锈钢铸件表面目视存在严重的粘砂、凹坑和麻点缺陷，荧光检测结果表明，不锈钢铸件表面出现大量的聚集荧光显示，存在超标夹杂，表面粗糙度处于3.2-6.3μm之间。
从表1可以看出，与现有技术相比，本发明实施例中的塞隆陶瓷型壳面层均具有良好的抗粘砂与消除铸件凹坑、麻点等表面缺陷的性能，能够显著降低铸件表面的夹杂数量，降低了铸件表面粗糙度，提高了铸件的表面质量。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。上述各优选特征在互不冲突的情况下，可以任意组合使用。

Claims (10)

1.一种塞隆陶瓷型壳面层浆料，其特征在于，按照质量份数计，包括：塞隆陶瓷粉61-80份、硅溶胶18.7-30份、铝酸钴粉0-4.5份、润湿剂0.1-0.5份、消泡剂0.1-0.5份、防腐剂0.1-0.5份和去离子水1-3份。
2.根据权利要求1所述的塞隆陶瓷型壳面层浆料，其特征在于，所述塞隆陶瓷粉为α-β-sialon复相陶瓷粉、α-sialon-AlN多型体复相陶瓷粉和β-sialon-AlN多型体复相陶瓷粉中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的塞隆陶瓷型壳面层浆料，其特征在于，所述塞隆陶瓷粉的粒度为200-325目。
4.根据权利要求1所述的塞隆陶瓷型壳面层浆料，其特征在于，所述硅溶胶为碱性硅溶胶，所述硅溶胶中的SiO2胶体粒子的直径为6-20μm，SiO2胶体粒子在所述硅溶胶中的质量百分含量为27％-31％，所述碱性硅溶胶的pH值为8-10。
5.根据权利要求1所述的塞隆陶瓷型壳面层浆料，其特征在于，所述铝酸钴粉的纯度大于98％，所述铝酸钴粉的粒度为140-200目。
6.一种权利要求1-5任一项所述的塞隆陶瓷型壳面层浆料的制备方法，其特征在于，包括：
将硅溶胶和防腐剂放于配浆机中进行混合，然后加入塞隆陶瓷粉和铝酸钴粉，加入粉体过程中均保持配浆机搅拌桨的转动，使浆料液面保持漩涡；
将润湿剂、消泡剂加入配浆机中，搅拌均匀后再加入去离子水，继续搅拌，然后将浆料转移到沾桨桶中，浆料在沾浆桶中持续搅拌，当浆料的粘度不再发生变化时，即得到塞隆陶瓷型壳面层浆料。
7.根据权利要求6所述的塞隆陶瓷型壳面层浆料的制备方法，其特征在于，在配制浆料的过程中通过冰水机控制浆料的温度不超过26.7℃。
8.根据权利要求6所述的塞隆陶瓷型壳面层浆料的制备方法，其特征在于，所述将浆料转移到沾桨桶中，浆料在沾浆桶中持续搅拌，包括：采用5号流量杯测量浆料的粘度，所述塞隆陶瓷型壳面层浆料的粘度值为20-40s。
9.根据权利要求8所述的塞隆陶瓷型壳面层浆料的制备方法，其特征在于，所述将浆料转移到沾桨桶中，浆料在沾浆桶中持续搅拌，还包括：若浆料的粘度超过40s，则采用添加去离子水的方式调整浆料的粘度值至20-40s。
10.一种权利要求1-5任一项所述的塞隆陶瓷型壳面层浆料在高温合金和不锈钢材料的铸造过程中的应用，其特征在于，包括：
将权利要求1-5任一项所述的塞隆陶瓷型壳面层浆料均匀涂挂在蜡模上，并进行撒砂和干燥处理；
接着进行型壳过渡层、背层的涂挂、撒砂和干燥处理，重复制备若干层型壳背层，直至所需的厚度；
最后经过脱蜡、焙烧，浇注成铸件。
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