CN117800762A - 一种硅基陶瓷型芯低温强化剂及其制备、使用和储存方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于强化陶瓷型芯制备技术领域，公开了一种硅基陶瓷型芯低温强化剂及其制备、使用和储存方法，所述低温强化剂由环氧树脂、聚酰胺树脂和丙酮按体积比(0.8‑2.5)：1：(5‑15)组成。本发明针对目前硅基陶瓷型芯低温强化剂难以重复利用以及易黏附在陶瓷型芯表面的问题，提供了一种硅基陶瓷型芯低温强化剂，实现强化剂的重复利用，同时保证硅基陶瓷型芯兼具室温强度高、表面质量优的效果。
Description
技术领域
本发明涉及强化陶瓷型芯制备技术领域，具体涉及一种硅基陶瓷型芯低温强化剂及其制备、使用和储存方法。
背景技术
陶瓷型芯是航空发动机空心叶片用关键辅材，对于形成空心叶片的复杂内腔、保证叶片壁厚精度具有至关重要的作用。目前，国内普遍使用的为硅基陶瓷型芯，占陶瓷型芯总应用量的90％以上。硅基陶瓷型芯在使用过程中不仅需要承受精修、转运过程中的机械冲击，同时还要经受蜡模压制过程中高温蜡液的高速冲击，以及蜡模组装、脱蜡制壳过程中的震动以及热冲击，因此陶瓷型芯必须具备一定的室温强度。烧结后的硅基陶瓷型芯本身虽具有一定的强度，但其强度较低，不足以抵抗上述使用过程中遇到的各种冲击。硅基陶瓷型芯在投入使用前进行低温强化，是提高硅基陶瓷型芯室温强度的有效方法。
国内硅基陶瓷型芯的低温强化多采用酚醛清漆或环氧树脂与聚酰胺树脂混合物作为强化剂，但现有的强化剂在室温下易发生固化，难以重复利用，这增加了强化剂的应用成本，且强化后的室温强度较低，同时现有的强化剂在使用过程中易黏附在陶瓷型芯表面，造成陶瓷型芯型面尺寸不合格，影响陶瓷型芯表面质量和合格率。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是，提供一种新的硅基陶瓷型芯低温强化剂及其制备、使用和储存方法，通过组分、配比、制备方法、使用方法及储存方法的结合，以解决上述技术问题。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
本发明的第一方面在于提供一种硅基陶瓷型芯低温强化剂，其由环氧树脂、聚酰胺树脂和丙酮按体积比(0.8-2.5)：1：(5-15)组成。
在一些优选的实施方式中，所述环氧树脂为E44型环氧树脂，其环氧当量为(41-47)/100。
在一些优选的实施方式中，所述聚酰胺树脂为650低分子聚酰胺树脂，其分子量在600-1100，其胺值为200-240mgKOH/g。
本发明的第二方面在于提供一种所述硅基陶瓷型芯低温强化剂的制备方法，具体是，先按比量取所述环氧树脂和所述聚酰胺树脂并均匀混合，再加入相应体积量的丙酮，充分搅拌混合至所述环氧树脂和所述聚酰胺树脂溶解完全，制得所述硅基陶瓷型芯低温强化剂。
本发明的第三方面在于提供一种所述硅基陶瓷型芯低温强化剂的使用方法，具体包括以下步骤：
(1)将待处理的硅基陶瓷型芯浸没在常温下的所述硅基陶瓷型芯低温强化剂中进行浸渍处理，浸渍处理时间20-50min；
(2)浸渍完成后取出所述硅基陶瓷型芯，洗去表面残留，晾干；
(3)将晾干后的硅基陶瓷型芯进行热固化处理，所述热固化处理的温度在100-150℃，所述热固化处理的时间70-100min。
本发明的第四方面在于提供一种所述硅基陶瓷型芯低温强化剂的储存方法，具体包括以下步骤：
(1)将所述硅基陶瓷型芯低温强化剂装在密封良好的玻璃瓶中；
(2)将玻璃瓶避光存放于2-4℃的冷藏柜中储存。
本发明的有益效果为：
本发明针对目前硅基陶瓷型芯低温强化剂难以重复利用以及易黏附在陶瓷型芯表面的问题，提供了一种新的硅基陶瓷型芯低温强化剂，实现强化剂的重复利用，同时保证硅基陶瓷型芯兼具室温强度高、表面质量优的效果。具体地，本发明所述硅基陶瓷型芯低温强化剂在密封冷藏(2-4℃)储存条件下即可实现重复使用，大大节省低温强化剂使用的经济成本，其能够保证多次重复使用后的低温强化剂依然保持良好的强化效果，室温抗弯强度均可保持在50MPa以上；同时本发明所述硅基陶瓷型芯低温强化剂制备的硅基陶瓷型芯表面无低温强化剂黏附，表面质量优，空心叶片浇铸的合格率高。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是由本发明实施例1制备的低温强化剂以实施例2所述方法强化的型芯表面结构示意图；
图2是由本发明实施例1制备的低温强化剂以对比例1所述方法强化的型芯表面结构示意图。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
本发明的实施例、对比例涉及一种硅基陶瓷型芯低温强化剂，由环氧树脂、聚酰胺树脂和丙酮按体积比(0.8-2.5)：1：(5-15)组成。所述强化剂包括环氧树脂和聚酰胺树脂，所述环氧树脂为E44型环氧树脂，其环氧当量为(41-47)/100；所述聚酰胺树脂为650低分子聚酰胺树脂，其分子量在600-1100，其胺值为200-240mgKOH/g。
实施例1
一种硅基陶瓷型芯低温强化剂，其由环氧树脂、聚酰胺树脂和丙酮按体积比1.5：1：10混合配制而成，其制备方法为：
先按比量取所述环氧树脂和所述聚酰胺树脂并均匀混合，再加入相应体积量的丙酮，充分搅拌混合至所述环氧树脂和所述聚酰胺树脂溶解完全，制得所述硅基陶瓷型芯低温强化剂。
实施例2
一种实施例1所述硅基陶瓷型芯低温强化剂的使用方法，包括以下步骤：
(1)将待处理的硅基陶瓷型芯浸没在实施例1所述常温状态下的硅基陶瓷型芯低温强化剂中进行浸渍处理，浸渍处理时间25min；
(2)浸渍完成后取出所述硅基陶瓷型芯，以乙醇为洗涤溶剂进行超声清洗，以洗去表面残留，清洗完成后静置40min以自然晾干；
(3)将晾干后的硅基陶瓷型芯转入烘箱进行热固化处理，所述热固化处理的温度设置在130℃，所述热固化处理的时间为80min，自冷至室温后完成硅基陶瓷型芯的低温强化。
实施例3
一种实施例1所述硅基陶瓷型芯低温强化剂的储存方法，包括以下步骤：
(1)将所述硅基陶瓷型芯低温强化剂装在密封良好的玻璃瓶中；
(2)将玻璃瓶避光存放于2-4℃的冷藏柜中储存。
在上述储存条件下，实施例1所制备的低温强化剂在第17天开始固化，有效使用天数可达到16天。
经冷藏储存和如实施例2所述使用方法多次重复使用的强化剂仍可保持型芯处理的表面质量优良，如附图1所示，型芯表面光滑无黏附，强化型芯的室温抗弯强度在55MPa以上；所述低温强化剂在不同冷藏时间下的强化效果参见下表：
| 低温强化剂冷藏时间/h | 硅基陶瓷型芯室温抗弯强度/MPa |
| 0.5 | 58.6 |
| 1*24 | 55.9 |
| 2*24 | 57.6 |
| 9*24 | 55.1 |
| 10*24 | 56.4 |
| 14*24 | 56 |
| 15*24 | 56 |
| 16*24 | 58.5 |
实施例4
一种硅基陶瓷型芯低温强化剂，其由环氧树脂、聚酰胺树脂和丙酮按体积比1：1：6混合配制而成，其制备方法同实施例1。
经本实施例所述强化剂强化后的硅基陶瓷型芯，加热固化后型芯表面质量优，无强化剂黏附，强化型芯的室温抗弯强度达52.4MPa。
本实施例的强化剂在同实施例2所述储存方法下，所述强化剂在第15天开始凝固，其使用天数可达14天。
实施例5
一种硅基陶瓷型芯低温强化剂，其由环氧树脂、聚酰胺树脂和丙酮按体积比2：1：8混合配制而成，其制备方法同实施例1。
经本实施例所述强化剂强化后的硅基陶瓷型芯，加热固化后型芯表面质量优，无强化剂黏附，强化型芯的室温抗弯强度达56.5MPa。
本实施例的强化剂在同实施例2所述储存方法下，所述强化剂在第16天开始凝固，其用天数可达15天。
实施例6
一种硅基陶瓷型芯低温强化剂，其由环氧树脂、聚酰胺树脂和丙酮按体积比2.3：1：12混合配制而成，其制备方法同实施例1。
经本实施例所述强化剂强化后的硅基陶瓷型芯，加热固化后型芯表面质量优，无强化剂黏附，强化型芯的室温抗弯强度达54.9MPa。
本实施例的强化剂在同实施例2所述储存方法下，所述强化剂在第17天开始凝固，其有效使用天数可达16天。
实施例7
一种实施例1所述硅基陶瓷型芯低温强化剂的使用方法，同实施例2，区别在于，步骤(1)的浸渍处理时间为40min。
经本实施例所述强化剂强化后的硅基陶瓷型芯，加热固化后型芯表面质量优，无强化剂黏附，强化型芯的室温抗弯强度达56.5MPa。
实施例8
一种实施例1所述硅基陶瓷型芯低温强化剂的使用方法，同实施例2，区别在于，步骤(2)的静置晾干时间为50min。
经本实施例所述强化剂强化后的硅基陶瓷型芯，加热固化后型芯表面质量优，无强化剂黏附，强化型芯的室温抗弯强度达55.4MPa。
实施例9
一种实施例1所述硅基陶瓷型芯低温强化剂的使用方法，同实施例2，区别在于，步骤(3)的热固化处理的温度设置在150℃。
经本实施例所述强化剂强化后的硅基陶瓷型芯，加热固化后型芯表面质量优，无强化剂黏附，强化型芯的室温抗弯强度达55.5MPa。
实施例10
一种实施例1所述硅基陶瓷型芯低温强化剂的使用方法，同实施例2，区别在于，步骤(3)的热固化处理的时间为75min。
经本实施例所述强化剂强化后的硅基陶瓷型芯，加热固化后型芯表面质量优，无强化剂黏附，强化型芯的室温抗弯强度达54.3MPa。
对比例1
一种实施例1所述硅基陶瓷型芯低温强化剂的使用方法，同实施例2，区别在于，步骤(2)的静置晾干时间为0min，即不进行晾干直接进行热固化处理。
经本对比例强化后的硅基陶瓷型芯，加热固化后型芯表面质量差，出现大量强化剂黏附，如附图2所示，严重影响型芯的型面质量。
本对比例的强化剂未经2～4℃的冷藏储存，在室温静置下，第6天开始凝固，有效使用天数为5天。
对比例2
一种硅基陶瓷型芯低温强化剂，由所述环氧树脂、所述聚酰胺树脂和丙酮按体积比1：2：6混合配制而成，其制备方法同实施例1。
经本对比例所述强化剂强化后的硅基陶瓷型芯，加热固化后型芯表面质量优，无强化剂黏附，强化型芯的室温抗弯强度达49MPa；所述强化剂使用一次后便固化，无法重复使用。
对比例3
一种实施例1所述硅基陶瓷型芯低温强化剂的储存方法，同实施例3，区别在于强化剂未经温度为2～4℃冷藏柜的存储。
本对比例的强化剂在室温静置下，第5天开始凝固，有效使用天数为4天。
对比例4
一种硅基陶瓷型芯低温强化剂，由所述环氧树脂、所述聚酰胺树脂和丙酮按体积比2：1：20混合配制而成，其制备方法同实施例1。
本实施例的强化剂在同实施例2所述储存方法下，所述强化剂在第17天开始凝固，其有效使用天数可达16天。
经本对比例所述强化剂强化后的硅基陶瓷型芯，加热固化后型芯表面质量优，无强化剂黏附，强化型芯的室温抗弯强度约为24MPa。
对比例5
一种硅基陶瓷型芯低温强化剂，同对比例4，区别在于，本对比例未经2～4℃的冷藏存储。
本对比例的强化剂在室温静置下，第7天开始凝固，有效使用天数为6天。
对比例6
一种硅基陶瓷型芯低温强化剂，由所述环氧树脂、所述聚酰胺树脂和丙酮按体积比3：1：2混合配制而成，其制备方法同实施例1。
本对比例所述低温强化剂十分粘稠，强化后的硅基陶瓷型芯表面强化剂黏附严重，其需要较长的清洗时间，强化型芯的室温抗弯强度达52MPa。
本对比例所述强化剂在配制后的第二天便完全固化，无法重复使用。
本发明上述实施例，重点是针对目前硅基陶瓷型芯低温强化剂难以重复利用以及易黏附在陶瓷型芯表面的问题，改进硅基陶瓷型芯低温强化剂的配方、制备、使用及存储，以实现强化剂的重复利用，同时保证硅基陶瓷型芯兼具室温强度高、表面质量优的效果。
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)
1.一种硅基陶瓷型芯低温强化剂，其特征在于，由环氧树脂、聚酰胺树脂和丙酮按体积比(0.8-2.5)：1：(5-15)组成。
2.根据权利要求1所述的硅基陶瓷型芯低温强化剂，其特征在于，所述环氧树脂为E44型环氧树脂，其环氧当量为(41-47)/100。
3.根据权利要求1所述的硅基陶瓷型芯低温强化剂，其特征在于，所述聚酰胺树脂为650低分子聚酰胺树脂，其分子量在600-1100，其胺值为200-240mgKOH/g。
4.根据权利要求1-3之一所述的硅基陶瓷型芯低温强化剂的制备方法，其特征在于，先按比量取所述环氧树脂和所述聚酰胺树脂并均匀混合，再加入相应体积量的丙酮，充分搅拌混合至所述环氧树脂和所述聚酰胺树脂溶解完全，制得所述硅基陶瓷型芯低温强化剂。
5.根据权利要求1-3之一所述的硅基陶瓷型芯低温强化剂的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将待处理的硅基陶瓷型芯浸没在常温下的所述硅基陶瓷型芯低温强化剂中进行浸渍处理，浸渍处理时间20-50min；
(2)浸渍完成后取出所述硅基陶瓷型芯，洗去表面残留，晾干；
(3)将晾干后的硅基陶瓷型芯进行热固化处理，所述热固化处理的温度在100-150℃，所述热固化处理的时间70-100min。
6.根据权利要求1-3之一所述的硅基陶瓷型芯低温强化剂的储存方法，其特征在于，将所述硅基陶瓷型芯低温强化剂装在密封良好的玻璃瓶中并将玻璃瓶用合适大小的自封袋封存后避光置于温度在2-4℃的冷藏柜内储存。
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