CN116274878A - 一种盐芯材料、钛合金铸造用盐芯及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种盐芯材料，由所述盐芯材料制备的钛合金铸造用盐芯及其制备方法，其中，所述盐芯材料包括碳酸氢钠粉、氧化锌粉、氧化钛粉和氧化钇粉；所述盐芯由所述盐芯材料、粘合剂和固化剂组成。本申请制得的盐芯比现有技术中的砂芯具有更快溶的优势，显示出高强度性能，使钛合金铸件的成形表面显示出高质量。
Description
技术领域
本文涉及一种盐芯材料以及钛合金铸造用高强超惰性的盐芯。
背景技术
钛合金具有卓越的综合性能，如低密度、抗腐蚀、耐高温和高比强度等，已成为现代工业不可或缺的先进材料。随着航空航天技术发展与革新，对于关键构件的应用环境越来越严苛，这不仅导致钛合金结构的复杂化，而且对钛合金的铸造水平需要更高的要求。
目前钛合金铸造中常使用的型芯种类主要为石墨芯、金属芯及砂芯。但是这些材料对于熔融钛液不具备高温反应惰性，容易在铸件表面形成极厚的反应层，进而影响铸件的质量。
发明内容
本申请提供了一种盐芯材料，由此制备的钛合金铸造用盐芯及其制备方法，具体地，所述盐芯为钛合金铸造用高强超惰性的盐芯。本申请制得的盐芯比现有技术中的砂芯具有更快溶的优势，显示出高强度性能，使钛合金铸件的成形表面显示出高质量。
本申请提供了一种盐芯材料，包括碳酸氢钠粉、氧化锌粉、氧化钛粉和氧化钇粉。
在一种示例性的实施例中，按重量百分数计，碳酸氢钠粉、氧化锌粉、氧化钛粉和氧化钇粉的含量为：
在一种示例性的实施例中，按重量百分数计，碳酸氢钠粉、氧化锌粉、氧化钛粉和氧化钇粉的含量为：
| 原料 | 重量百分数/％ |
| 碳酸氢钠粉 | 70 |
| 氧化锌粉 | 10 |
| 氧化钛粉 | 15 |
| 氧化钇粉 | 5 |
。
在一种示例性的实施例中，所述盐芯材料的粒径为50-150目，优选地，为100目。
本申请提供了一种钛合金铸造用盐芯，其中，所述盐芯具有高强超惰性，所述盐芯由以下组分组成：盐芯材料、粘合剂和固化剂，其中所述盐芯材料包括碳酸氢钠粉、氧化锌粉、氧化钛粉和氧化钇粉。
在一种示例性的实施例中，所述盐芯材料的粒径为50-150目，优选地，为100目。
在一种示例性的实施例中，所述盐芯材料，按重量百分数计，组成为：
在一种示例性的实施例中，所述盐芯材料，按重量百分数计，组成为：
| 原料 | 重量百分数/％ |
| 碳酸氢钠粉 | 70 |
| 氧化锌粉 | 10 |
| 氧化钛粉 | 15 |
| 氧化钇粉 | 5 |
。
在一种示例性的实施例中，所述粘合剂用量为所述盐芯材料用量的5-6wt％，所述固化剂用量为所述粘合剂用量的20-30wt％。
在一种示例性的实施例中，优选地，所述粘合剂用量为所述盐芯材料用量的6wt％，所述固化剂用量为所述粘合剂用量的30wt％。
在一种示例性的实施例中，所述粘合剂选自YJ型呋喃树脂、TF-8011酚醛树脂、E44环氧树脂的一种或几种，优选地为YJ型呋喃树脂。
在一种示例性的实施例中，所述固化剂选自氯化铵、硫酸乙酯或甲苯磺酸中的一种或几种，优选地为氯化铵。
本申请还提供了一种钛合金铸造用盐芯的制备方法，包括：
将所述碳酸氢钠粉、氧化锌粉、氧化钛粉和氧化钇粉混合在一起并搅拌均匀，过筛制得所述盐芯材料；
在所述盐芯材料中加入所述粘合剂和所述固化剂，混合均匀，静置4-5分钟后，用型号为620的射砂机或喷砂机进行成模，形成成型盐芯。
与相关技术相比，本申请具有以下技术效果：
1.所述盐芯中含有氧化钇粉，而氧化钇作为陶瓷型壳面层耐火材料和型芯耐火骨料具有十分显著的优势，其耐热温度高，具有十分优异的化学反应惰性，使本申请制备的钛合金铸件的成形表面质量高。
2.所述盐芯中含有碳酸氢钠粉，而碳酸氢钠粉能够快溶于水，使得使用本申请盐芯制备的盐芯比现有技术中的砂芯具有更快溶的优势。
3.通过在所述盐芯中添加氧化锌及氧化铝等陶瓷粉料，使得制得的钛合金铸件显示出高强度性能。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书以及附图中所描述的方案来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本申请技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。
图1为现有技术中的砂芯；
图2为本申请实施例1制备的盐芯；
图3为现有技术中砂芯在水中的溶解情况；
图4为本申请实施例1制备的盐芯在水中的溶解情况；
图5为现有的砂芯浇注的钛合金铸件；
图6为本申请实施例1的盐芯浇注的钛合金铸件。
具体实施方式
本申请描述了多个实施例，但是该描述是示例性的，而不是限制性的，并且对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在本申请所描述的实施例包含的范围内可以有更多的实施例和实现方案。尽管在附图中示出了许多可能的特征组合，并在具体实施方式中进行了讨论，但是所公开的特征的许多其它组合方式也是可能的。除非特意加以限制的情况以外，任何实施例的任何特征可以与任何其它实施例中的任何其他特征结合使用，或可以替代任何其它实施例中的任何其他特征。
实施例1.
将70％碳酸氢钠粉、10％氧化锌粉、15％氧化钛粉和5％氧化钇粉混合在一起并搅拌均匀，过100目筛制备成盐芯材料。
在所述盐芯材料中加入YJ型呋喃树脂和氯化铵，其中，YJ型呋喃树脂用量为盐芯材料用量的6wt％，氯化铵用量为YJ型呋喃树脂用量的30wt％，混合均匀，静置4-5分钟后，用620型射砂机进行成模，形成成型盐芯。
实施例2.
将80％碳酸氢钠粉、5％氧化锌粉、10％氧化钛粉和5％氧化钇粉混合在一起并搅拌均匀，过100目筛制备成盐芯材料。
在所述盐芯材料中加入YJ型呋喃树脂和氯化铵，其中，YJ型呋喃树脂用量为盐芯材料用量的6wt％，氯化铵用量为YJ型呋喃树脂用量的30wt％，混合均匀，静置4-5分钟后，用620型射砂机进行成模，形成成型盐芯。
实施例3.
将90％碳酸氢钠粉、3％氧化锌粉、5％氧化钛粉和2％氧化钇粉混合在一起并搅拌均匀，过100目筛制备成盐芯材料。
在所述盐芯材料中加入YJ型呋喃树脂和氯化铵，其中，YJ型呋喃树脂用量为盐芯材料用量的6wt％，氯化铵用量为YJ型呋喃树脂用量的30wt％，混合均匀，静置4-5分钟后，用620型射砂机进行成模，形成成型盐芯。
实验例1.溶解效果
将本申请实施例1-3制得的盐芯和现有技术中的砂芯同时在水中浸泡2h后观察二者的形态，如图3和图4所示。同时，对于砂芯和本申请的盐芯的溃散性进行了计算，方法如下：取
圆球试样，称量试样总重量M；将试样在500℃的马弗炉烧15分钟；选用5目标准筛，在GZS-200型标准振筛机上筛分1分钟，称量残留试样质量m；其中溃散性计算公式为：溃散性＝(M-m)/M×100％。本实验结果见表1。
从表1和图3-4可以看出，砂芯难溶于水，而本申请的盐芯能够在水中快速溶解。这是因为本申请的盐芯中含有碳酸氢钠，从而使本申请盐芯能够显示出高效溶解。因此，与砂芯相比，本申请盐芯具有更高的溃散性。
表1
| 组分 | 溃散性/％ |
| 砂芯 | 25.4 |
| 实施例1 | 80.7 |
| 实施例2 | 88.2 |
| 实施例3 | 95.5 |
实验例2.强度提高试验
将实施例1-3中的盐芯和砂芯制成
圆柱形试样，在万能材料试验机上测试其强度提高效果，见下表2。
根据表2可知，与砂芯相比，本申请制得的盐芯的抗拉强度提高了50％以上。
表2
| 组分 | 抗拉强度/Mpa |
| 砂芯 | 3.2 |
| 实施例1 | 5.1 |
| 实施例2 | 4.9 |
| 实施例3 | 4.8 |
实验例3.铸件成型表面质量研究
分别使用实施例1的盐芯和砂芯浇筑形成钛合金铸件，并且在钛合金铸件铸造完成后，用高温高压水流冲洗型芯，观察钛合金铸件成型表面质量，见图5-6。可知，砂芯浇筑的钛合金铸件型芯内仍有部分砂芯残留，而与砂芯相比，利用本申请实施例1盐芯浇注钛合金铸件后，可制备高成型表面质量的钛合金铸件。
Claims (10)
1.一种盐芯材料，包括碳酸氢钠粉、氧化锌粉、氧化钛粉和氧化钇粉，按重量百分数计，组成为：
。
2.根据权利要求1所述的盐芯材料，按重量百分数计，碳酸氢钠粉、氧化锌粉、氧化钛粉和氧化钇粉的组成为：
。
3.根据权利要求1所述的盐芯材料，所述盐芯材料的粒径为50-150目，优选地，为100目。
4.一种钛合金铸造用盐芯，由权利要求1-3任一项中所述的盐芯材料、粘合剂和固化剂组成。
5.根据权利要求4所述的钛合金铸造用盐芯，所述粘合剂用量为所述盐芯材料用量的5-6wt％，优选地为6wt％；所述固化剂用量为所述粘合剂用量的20-30wt％，优选地为30wt％。
6.根据权利要求4所述的钛合金铸造用盐芯，所述粘合剂选自YJ型呋喃树脂、TF-8011酚醛树脂、E44环氧树脂中的一种或几种。
7.根据权利要求6所述的钛合金铸造用盐芯，所述粘合剂为YJ型呋喃树脂。
8.根据权利要求4所述的钛合金铸造用盐芯，所述固化剂选自氯化铵、硫酸乙酯或甲苯磺酸中的一种或几种。
9.根据权利要求8所述的钛合金铸造用盐芯，所述固化剂为氯化铵。
10.一种制备权利要求4-9中任一项所述的钛合金铸造用盐芯的方法，包括：
将碳酸氢钠粉、氧化锌粉、氧化钛粉和氧化钇粉混合在一起并搅拌均匀，过筛得到所述盐芯材料；
在所述盐芯材料中加入所述粘合剂和所述固化剂，混合均匀，静置4-5分钟后，用射砂机或喷砂机进行成模，形成成型盐芯。
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