ES2626274T3

ES2626274T3 - Sistema de molde para la colada de aleaciones reactivas

Info

Publication number: ES2626274T3
Application number: ES07864264.2T
Authority: ES
Inventors: David H. Sturgis; Thomas M. Branscomb
Original assignee: Buntrock Industries Inc
Current assignee: Buntrock Industries Inc
Priority date: 2006-11-10
Filing date: 2007-11-12
Publication date: 2017-07-24
Anticipated expiration: 2027-11-12
Also published as: US20150183024A1; CN101535214B; US8980778B2; CN101535214A; EP2091888A2; EP2091888A4; EP2091888B1; US20080119347A1; US20090075809A1; WO2008061051A2; WO2008061051A3

Abstract

Una composición en suspensión para formar moldes de fundición de precisión, caracterizada porque comprende: un refractario que incluye uno o más materiales seleccionados de itria, circonia y óxidos metálicos de tierras raras; una sílice coloidal cargada negativamente o neutra; un polímero orgánico soluble; un agente de reticulación; agua; y opcionalmente, uno o más aditivos seleccionados del grupo que consiste en adyuvantes de sinterización, tensioactivos, agentes antiespumantes y agentes de ajuste de pH, en la que el agente de reticulación está presente en una cantidad de hasta el 1,0% en peso y se selecciona de dialdehídos de glioxal y resinas de poliamida-epiclorhidrina.

Description

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DESCRIPCION

Sistema de molde para la colada de aleaciones reactivas Campo tecnico

La presente divulgacion se refiere a composiciones en suspension y a moldes hechos a partir de las mismas para colar aleaciones de metales, particularmente aleaciones de metales reactivos.

Antecedentes de la invencion

Se sabe que es muy diffcil conseguir sistemas refractarios adecuados para la fundicion de precision de aleaciones reactivas tales como titanio, circonio, etc., debido a la naturaleza extremadamente reactiva de tales aleaciones. Estas aleaciones reduciran la mayona de los oxidos al entrar en contacto durante el proceso de colada produciendo defectos de gas extensos y provocando la solubilidad de oxfgeno en las capas superficiales de la pieza colada, requiriendo por tanto un mecanizado qmmico extenso para eliminar esta capa ya que es fragil y convierte las piezas coladas en inadecuadas para su uso en la mayona de las aplicaciones. Este es un problema muy grave en las piezas coladas que se usan en aplicaciones aeroespaciales, por ejemplo. Se han desarrollado sistemas de itria actuales y estan usandose comercialmente, pero estos sistemas dependen de suspensiones de recubrimiento de imprimacion de vida corta, que deben controlarse cuidadosamente y solo pueden mantenerse durante una semana o menos. Despues de esto, tales suspensiones tienden a degradarse seriamente.

El documento US3005244 describe la produccion de moldes de coquilla refractarios para su uso en la colada de metales, y mas particularmente un metodo de formacion de tales moldes sobre un modelo desechable, y eliminar posteriormente el modelo sin tener que reforzar la coquilla del molde de ninguna manera. El uso de este metodo permite obtener una composicion para elaborar un molde de coquilla refractario de alta resistencia mediante recubrimiento sobre un modelo desechable. Esta composicion es una suspension fluida que consiste esencialmente en desde Vs. hasta 15 partes en peso de material refractario solido finamente dividido suspendido en 1 parte en peso de un sol acuoso, conteniendo dicho sol (sobre base seca) desde el 60% hasta el 80% en peso de sflice dispersada de manera coloidal y desde el 8% hasta el 35% en peso de un polfmero resinoso.

El documento US20050992459 describe una composicion para una coquilla de fundicion de precision que comprende una suspension que tiene una pluralidad de partfculas de tamano variable y en la que algunas de las partfculas son mayores de 100 de malla.

Esta suspension incluye:

- una sflice coloidal cargada negativamente;

- sflice fundida;

- harina de circon en un intervalo de aproximadamente 200 de malla a 350 de malla;

- carburo de silicio esta en un intervalo de aproximadamente 100 de malla a 300 de malla, o

- un refractario no reactivo esta en un intervalo de aproximadamente 180 de malla a 240 de malla.

El documento GB861378 da a conocer mezclas de aglutinante que son ligeramente acidas, si es necesario en una region de pH que se aproxima a la neutralidad, en las que la cantidad de glioxal es muy diferente de la cantidad segun la reivindicacion 1 de la invencion. No hay ninguna incitacion en este documento al uso de un agente de reticulacion que se seleccione de dialdehfdos de glioxal o resinas de poliamida-epiclorhidrina presente en una cantidad de hasta el 1,0% en peso, junto con una sflice coloidal cargada negativamente o neutra.

El documento JP5691957 describe una mezcla para formar moldes de fundicion de precision, comprendiendo la mezcla: una arena de circon refractaria, el 0,5-10% en peso de resina de tipo resol lfquido, el 0,1-30% en peso de disolucion de glioxal (del 40% en peso) como agente endurecedor gel de sflice (60-100 de malla).

En las suspensiones de imprimacion de itria usadas actualmente en el mercado, el enfoque para superar la tendencia para iones liberados mediante la disolucion relativamente rapida de itria en una condicion de pH mas bajo es uno de dos metodos generales. En uno, adiciones de una base organica grande tal como hidroxido de tetraetilamonio por ejemplo a una suspension de itria ayuda a impedir la disolucion de sflice a los niveles de pH altos necesarios para mantener la suspension estable. Otros enfoques han sido “alear” la itria con otros oxidos no reactivos en un proceso de fusion que tiende a reducir el numero de sitios de disolucion en las partfculas de itria o a recubrir la itria con moleculas organicas adsorbidas grandes para conseguir el mismo resultado, contribuyendo ambos metodos a la estabilidad global del sistema. Aunque estos metodos funcionan en cierta medida, sigue existiendo la necesidad de sistemas de molde de aleaciones reactivas que requieran cantidades limitadas, si alguna,

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de tales aditivos y puedan utilizar materiales refractarios disponibles comercialmente tales como itria fundida pura o material de itria sinterizada para producir una suspension estable con una vida util relativamente larga. En la presente divulgacion se presenta un sistema de este tipo.

Sumario de la invencion

La presente invencion se refiere a una composicion en suspension para formar moldes de fundicion de precision caracterizada porque comprende:

un refractario que incluye uno o mas materiales seleccionados de itria, circonia y oxidos metalicos de tierras raras; una sflice coloidal cargada negativamente o neutra; un polfmero organico soluble; un agente de reticulacion; agua; y

opcionalmente, uno o mas aditivos seleccionados del grupo que consiste en adyuvantes de sinterizacion, tensioactivos, agentes antiespumantes y agentes de ajuste de pH,

en la que el agente de reticulacion esta presente en una cantidad de hasta el 1,0% en peso y se selecciona de dialdetudos de glioxal y resinas de poliamida-epiclorhidrina.

Las suspensiones descritas en el presente documento y, en ultima instancia, los moldes de fundicion de precision hechos a partir de las mismas comprenden material refractario; aglutinante de sol coloidal con bajo contenido en sflice que incluye un polfmero organico; y, opcionalmente, uno o mas de los siguientes: agente de reticulacion, agente de sinterizacion, tensioactivo, agente antiespumante y acido estabilizante. Como se discutira mas detalladamente a continuacion, el sol coloidal con bajo contenido en sflice puede estar cargado positivamente, estar cargado negativamente o ser neutro dependiendo de la aplicacion.

Empleando las suspensiones novedosas de la presente invencion para formar moldes o “coquillas” como se conocen por lo demas en la tecnica para colar componentes de metales reactivos, pueden formarse facilmente componentes que tienen una calidad de colada mejorada y que presentan poca capa superficial alfa.

Descripcion detallada de la invencion

Aunque las composiciones en suspension descritas en el presente documento se usan generalmente como suspensiones de recubrimiento de imprimacion tal como se entiende el termino en la tecnica, las composiciones descritas en el presente documento tambien pueden ser utiles como suspensiones intermedias en determinadas circunstancias con modificaciones menores tal como se explicara a continuacion.

En la preparacion de una coquilla de colada usada para moldear un objeto metalico, al menos una aplicacion de la suspension de imprimacion se recubre sobre un modelo de cera, la suspension en exceso se drena del modelo y despues la pieza se estuca normalmente estuca con cualquier grano refractario adecuado, incluyendo, pero sin limitarse a, itria fundida, alumina fundida y circonia fundida. Despues de eso, se aplican capas adicionales de recubrimientos de imprimacion y/o recubrimientos de acabado, con o sin estucado, tal como se conoce en la tecnica, a la coquilla en verde formada a partir de la suspension de imprimacion hasta que la coquilla tiene el grosor deseado.

Como se indico anteriormente, las suspensiones descritas en el presente documento incluyen materiales refractarios que son adecuados para formar moldes de coquilla usados para colar buenos productos aeroespaciales, medicos, marinos y deportivos, por ejemplo, a partir de metales reactivos tales como titanio y circonio, asf como productos formados a partir de aleaciones menos reactivas tales como Inconel® 718, 738 y 792; Rene 80 y Mar M 302, a modo de ejemplo no limitativo. Como tal, el material refractario descrito en el presente documento es uno que no solo conduce a moldes de coquilla resistentes, sino tambien uno que es capaz de limitar la reduccion de oxido tras entrar en contacto con los metales fundidos que estan colandose. Los ejemplos de materiales refractarios utiles incluyen itria, circonia y oxidos metalicos de tierras raras. Se dan a conocer materiales refractarios que incluyen itria fundida, itria sinterizada, circonia fundida, circonato de calcio fundido, Er2O3, Sc2O3, Pr2O3, La2O3 y mezclas de los mismos. Preferiblemente, el material refractario tendra un tamano de malla promedio de entre -200 y -325, conociendose tales tamanos de malla en la tecnica como “harinas”. El material refractario esta presente normalmente en la suspension en una cantidad de entre el 70,0 y el 90,0% en peso.

Dependiendo del uso pretendido de la coquilla, el aglutinante de sol coloidal con bajo contenido en sflice usado puede estar cargado positivamente, estar cargado negativamente o no estar cargado, por ejemplo, ser neutro

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dependiendo de la aplicacion. Cuando se usa un sol de s^lice cargado positivamente, las partfculas de s^lice permaneceran estables a practicamente todos los niveles de pH ya que los iones en disolucion del refractario, que estan en sf mismos cargados positivamente, no se uniran a las partfculas de sol, haciendo que su carga se neutralice y por tanto experimenten coalescencia perdiendo su capacidad de aglutinacion. Los ejemplos de sflices coloidales cargadas positivamente disponibles comercialmente utiles en la formacion de un sol con la adicion de agua destilada incluyen Bluonic PB 9430 disponible de Wesbond y Wesol P tambien disponible de Wesbond. El sol de sflice positivo estara presente generalmente en la suspension en una cantidad de entre el 0,5 y el 20,0% en peso y, preferiblemente, entre el 2,0 y el 10,0% en peso.

Se describe un polfmero organico. El polfmero organico es un polfmero soluble tal como poli(alcohol vimlico). Los poli(alcoholes vimlicos) altamente preferidos tendran un nivel de hidrolisis de entre el 85 y el 100%. Se prefiere un grado completamente hidrolizado de poli(alcohol vimlico) (PVA) porque es menos susceptible a la resolucion con la humectacion posterior de la capa durante el proceso de construccion de coquilla. Un ejemplo de una composicion de poli(alcohol vimlico) disponible comercialmente util en las suspensiones de la presente invencion es Celvol 08-125 disponible de Celenese Corp. El polfmero organico esta presente generalmente en una cantidad de hasta el 2,0% en peso (base en peso seco) de la suspension.

Ademas de lo anterior, las suspensiones que emplean un sol positivo tambien incluiran generalmente un acido estabilizante, preferiblemente acido glicolico o hidroxipropilcelulosa, a modo de ejemplo no limitativo. El acido estabilizante esta presente generalmente en cantidades de hasta el 2,9% en peso de la suspension, y preferiblemente, entre el 0,1 y el 1,0% en peso.

Ademas, se usa un agente de reticulacion para limitar la resolucion de la suspension tras el secado. El agente de reticulacion estara presente en una cantidad de hasta el 1,0 en peso y se selecciona de dialdefudos de glioxal y una resina de poliamida-epiclorhidrina. Curesan 200 disponible de BASF Corporation, es un ejemplo comercial util.

Pueden usarse tensioactivos y/o agentes antiespumantes en una cantidad suficiente para humectar el modelo de cera y eliminar el aire de la suspension. Como deberan apreciar los expertos en la tecnica, los agentes tensioactivos y antiespumantes estan presentes generalmente solo del orden de 10 o menos gotas por 100 g de la suspension. Preferiblemente, los tensioactivos son tensioactivos de tipo no ionico y los agentes antiespumantes preferidos son a base de silicona.

La parte lfquida de la suspension, concretamente, el sol de sflice, el polfmero organico, el acido estabilizante (si alguno), el agente de reticulacion y el agua, pueden estar en forma de una composicion de aglutinante premezclada que tiene un contenido en solidos global de entre el 25 y el 32%. La preparacion de este aglutinante lfquido premezclado simplifica la preparacion de la suspension, especialmente en condiciones de produccion.

Tambien puede emplearse una pequena cantidad de un adyuvante de sinterizacion refractario muy finamente molido, tal como circonia o alumina, a modo de ejemplo no limitativo. Por “muy finamente molido” quiere decirse que el adyuvante de sinterizacion tendra un tamano medio de partfcula de menos de 2,0 micras. El adyuvante de sinterizacion esta presente generalmente a entre el 0,10 y el 3,0% en peso. El adyuvante de sinterizacion refractario puede anadirse libremente a la suspension o combinarse previamente con el material refractario de modo que la mezcla refractaria combinada previamente seca puede anadirse a los componentes de aglutinante lfquidos en una unica etapa para formar la suspension. El uso de estas combinaciones previas simplifica la preparacion en suspension al tiempo que permite un control adicional por parte del usuario sobre la capa superficial alfa, tal como cuando se combinan previamente circonia, itria y adyuvante de sinterizacion para minimizar los costes al tiempo que todavfa se mantiene un nivel aceptablemente bajo de capa superficial alfa.

Las formulaciones en suspension que emplean soles cargados positivamente se exponen en los ejemplos 1-6 presentados a continuacion.

Pueden emplearse soles de sflice cargados negativamente o neutros para formar suspensiones estables utiles para elaborar coquillas de colada de metales reactivos. Se ha encontrado que tales suspensiones permanecen estables en un intervalo de pH de 8 a 9 sin tendencias al envejecimiento significativas. Los ejemplos de sflices coloidales cargadas negativamente disponibles comercialmente utiles en la formacion de un sol con la adicion de agua destilada incluyen Bindzil 830 disponible de Eka Chemical. Adicionalmente, una sflice neutra disponible comercialmente util es Bindzil DP-5110 tambien esta disponible de Eka Chemical.

Las suspensiones que emplean soles de sflice cargados negativamente o neutros, incluyen, ademas de una cantidad mayor de material refractario tal como se describio anteriormente, un polfmero organico. En este caso, sin embargo, el polfmero organico puede incluir latex, poli(alcohol vimlico), hidroxipropilcelulosa y emulsiones de polfmero a base de estireno, butadieno, acnlicos y vinilos, entre otros polfmeros y copolfmeros. Para los soles/las suspensiones cargados negativamente o neutros, el contenido en polfmero organico puede ser mayor que para los soles cargados positivamente. A este respecto, el componente de polfmero organico puede ser de hasta el 3,0% en una base en peso seco.

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Para convertir la suspension en mas resistente a la redisolucion, se anade uno de diversos agentes de reticulacion organicos disponibles comercialmente a la suspension a base de sol cargado negativamente o neutro para que reaccione con el polfmero y el aglutinante. Junto con los aditivos de suspension anteriores, generalmente se requieren de nuevo tensioactivos para potenciar la “humectacion” de modelos de cera usados en el proceso, y pueden usarse pequenas cantidades de un agente antiespumante, si es necesario. Debe indicarse que aunque generalmente se usan adiciones de acidos organicos debiles para potenciar la estabilidad de las suspensiones de sol positivo, no deben emplearse tales aditivos de acido con los sistemas cargados negativamente o neutros ya que esto podna conducir a una gelificacion del aglutinante o a un envejecimiento acelerado.

De nuevo, puede anadirse una cantidad menor de un oxido refractario muy fino, por ejemplo circonia, etc., para potenciar la resistencia despues de calcinado de la capa de recubrimiento y para evitar cualquier posible erosion superficial durante el proceso de colada. Tambien podnan usarse otros oxidos de este tipo, por ejemplo, alumina. Estos oxidos reaccionan con el componente refractario, particularmente refractarios que incluyen itria, durante el proceso de sinterizacion del molde, que se produce antes de la colada.

Formaciones en suspension que emplean soles cargados negativamente o neutros se exponen en los ejemplos 9-14 presentados a continuacion.

Tras el secado de la capa de imprimacion durante varias horas, se aplica una suspension secundaria o intermedia. Puede usarse cualquier suspension refractaria estable a altas temperaturas adecuada que se encuentre en la bibliograffa publicada. El sistema de aglutinante de la suspension secundaria o intermedia puede ser o bien a base de alcohol, por ejemplo, silicato de etilo, o bien a base de agua, tal como sflice coloidal u otros aglutinantes inorganicos. Si se usa un sistema intermedio de sflice coloidal, pueden usarse adiciones de uno de los agentes de reticulacion descritos anteriormente para impedir adicionalmente cualquier disolucion de la suspension de recubrimiento de imprimacion. En este caso, tambien pueden usarse agentes de reticulacion inorganicos tales como carbonato de amonio y circonio para limitar el reblandecimiento del/de los recubrimiento(s) de imprimacion durante el proceso de inmersion. Cantidades preferidas de tales agentes de reticulacion o de insolubilizacion estan entre el 0,1 y el 0,5% en peso. Pueden aplicarse una o mas capas intermedias segun se desee y se estucanan con un grano refractario estable adecuado similar al usado en la capa de itria primaria.

Formulaciones en suspension intermedias adecuadas utiles con suspensiones de imprimacion descritas en el presente documento se exponen en los ejemplos 15 y 16.

Despues se aplican varias capas de suspension de acabado. Estas capas consisten en cualquier sistema adecuado comun para la industria de la fundicion de precision y se usan para construir principalmente el grosor del molde y contribuir a la resistencia necesaria para resistir a los rigores de la eliminacion de la cera del molde. Estas capas se estucan habitualmente con grano refractario de mayor tamano que los recubrimientos primarios e intermedios. Los granos refractarios utiles para estucar las composiciones en suspension descritas anteriormente pueden tener una arenilla de entre 20 y 70, por ejemplo. Los estucos refractarios adecuados incluyen itria, alumina, circonia, mullita, aluminosilicato, oxidos metalicos de tierras raras y mezclas de los mismos a modo de ejemplo no limitativo.

Tras haberse completado el proceso de construccion del molde, normalmente se usa un ciclo de secado final para garantizar que se desarrolla la resistencia disenada completa del molde antes de la retirada del modelo de cera. Despues se elimina la cera del molde usando cualquiera de los metodos usados comunmente en la industria, preferiblemente eliminacion de cera por autoclave o llamarada. Estos metodos son de conocimiento comun y se han usado en toda la industria durante muchos anos. El molde al que se le ha eliminado la cera se inspecciona despues y se repara si es necesario. Cualquier grieta que sea evidente se cubre con un cemento refractario adecuado y se aplica una suspension para inmersion de sellado a la zona reparada. Despues se calcina el molde hasta una temperatura de entre aproximadamente 1600 y 2200°F y se mantiene durante de 2 a 4 horas para desarrollar resistencia despues de calcinado en el molde para resistir los estreses de la colada. El calcinado tambien ayuda a desarrollar completamente la resistencia en el recubrimiento de itria de imprimacion novedoso a traves de la sinterizacion de la sflice, el adyuvante de sinterizacion y la harina de itria produciendo una superficie suave, no polvorienta que reaccionara solo mmimamente con el metal reactivo durante y despues del proceso de colada.

El llenado del molde se realiza en condiciones de vacfo, usando cualquiera de los procesos de colada de metal reactivo usados convencionalmente. El molde, tal como se describio anteriormente, puede precalentarse a cualquier temperatura hasta 2200°F. o menos, incluso a temperatura ambiente, dependiendo de la configuracion de molde y pieza y la aleacion usada. Como se esperana, temperaturas de precalentamiento de molde menores produciran menos reaccion de metal/molde y, en el caso de colada de aleacion de titanio, menos capa superficial alfa, una capa fragil rica en oxfgeno, que debe retirarse antes de poner en servicio la pieza colada.

La pieza colada, una vez enfriada, se retira despues del molde mediante cualquier metodo convencional y se limpia y se mecaniza segun se requiera para cumplir con las especificaciones del usuario final.

Los siguientes ejemplos se proporcionan para describir adicionalmente la presente invencion y no se pretende que sean limitativos.

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Ejemplo 1: Suspension de recubrimiento de imprimacion de itria

Material

Sflice coloidal (Bluonic (PB9430+) Agua destilada

Poli(alcohol vimlico) (Celvol 08-125) Acido glicolico

Insolubilizador/agente de reticulacion (Curesan 200)

Circonia (MEI calidad MS-2)

Itria fundida (UCM -325 de malla) Tensioactivo (Buntrock PS 9400) Antiespumante (Buntrock AF 9450)

Porcentaje en peso

7,80

4,00

12,30

0,50

0,20

1,80

75,60

5 gotas / 100 g de suspension 2 gotas / 100 g de suspension

Los componentes se anaden y se mezclan en el orden mostrado anteriormente. Preferiblemente se usa un mezclador de alto cizallamiento para dispersar apropiadamente los componentes para conseguir los resultados deseados. Tras la preparacion inicial, la suspension se mantiene agitando lentamente hasta que se observa una estabilidad inicial en la viscosidad. El usuario puede usar adiciones menores de agua destilada y acido glicolico para ajustar la viscosidad a la deseada. Tras el ajuste final, se encontro que la suspension era estable durante varias semanas si se mantema bajo agitacion en condiciones cerradas. Si se mantiene en un recipiente abierto, tienen que realizarse adiciones periodicas de agua destilada a la suspension para tener en cuenta la evaporacion para mantenerla a la viscosidad deseada.

Ejemplo 2: Suspension de recubrimiento de imprimacion de itria

Material

Sflice coloidal (Bluonic PB9430+) Agua destilada Acido glicolico Circonia (MEI calidad MS-2)

Porcentaje en peso 7,64 13,90 0,25 2,08 76,38

5 gotas / 100 g de suspension 2 gotas / 100 g de suspension

Los componentes se anaden y se mezclan en el orden mostrado. No se usa ningun agente de reticulacion en este caso y esta suspension se recomienda solo para su uso con suspension intermedia organica, es decir de silicato de etilo.

Ejemplo 3: Suspension de recubrimiento de imprimacion de itria

Material

Sflice coloidal (Wesol P)

Agua destilada

Poli(alcohol vimlico) (Celvol 08-125) Acido glicolico

Insolubilizador/agente de reticulacion (Bercet 2040)

Circonia (MEI MS-2)

Itria fundida (UCM -325 de malla) Tensioactivo (PS 9400) Antiespumante (AF 9450)

Porcentaje en peso

7,63

3,91

12,04

0,50

0,20

1,76

73,98

5 gotas / 100 g de suspension 2 gotas / 100 g de suspension

La suspension se mezcla como en los ejemplos 1 y 2. Esta suspension utiliza un sol de sflice positivo (Wesbond P) y un insolubilizador, Berset 2040, un material a base de glioxol para convertir la suspension en insoluble tras el secado.

Ejemplo 4: Aglutinante premezclado Material

Sflice coloidal (Bluonic PB9430+ Poli(alcohol vimlico) (Celvol 08-125) (disolucion en agua al 7,5%) Insolubilizador/agente de reticulacion (Curesan 200)

Acido glicolico

Porcentaje en peso

31.3

49.4

1,1

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Agua destilada 16,1

Estos componentes se mezclan vigorosamente hasta su homogeneidad y despues se almacenan en un recipiente cubierto a temperatura ambiente hasta su uso.

Ejemplo 5: Suspension de recubrimiento de imprimacion de itria (elaborada con aglutinante premezclado)

Material Porcentaje en peso

Aglutinante premezclado (del ejemplo 4) 22,0

Circonia (MEI MS-2) 1,7

Itria fundida (UCM -325) 76,7

Tensioactivo (Buntrock PS 9400) 5 gotas/100 g de suspension

Antiespumante (Buntrock AF 9450) 2 gotas/100 g de suspension

Esta suspension es similar a otras en los ejemplos anteriores, pero se elabora usando el aglutinante premezclado del ejemplo 4.

Ejemplo 6: Suspension de recubrimiento de imprimacion de circonia (elaborada con aglutinante premezclado)

Material

Aglutinante premezclado (del ejemplo 4) Circonia estabilizada con calcio fundido (UCM circonia estabilizada con Ca -325) Tensioactivo (Buntrock PS 9400) Antiespumante (Buntrock AF 9450)

Porcentaie en peso 20,0 80,0

5 gotas/100 g de suspension 2 gotas/100 g de suspension

Esta suspension se elabora usando el aglutinante premezclado del ejemplo 4, y es util para la preparacion de moldes para colar formas de titanio mas pequenas, en las que no se produce un aporte de calor intenso, dando como resultado una capa superficial alfa aceptable. Merece la pena observar que muchos sistemas de molde de circonia usados actualmente utilizan aglutinantes a base de amoniaco inadmisibles ya que su olor es indeseable.

Aunque se considera generalmente que la imprimacion de itria es el sistema de recubrimiento de imprimacion menos reactivos y mas preferido, particularmente para colar aleaciones de titanio, tambien son posibles otros sistemas de recubrimiento de imprimacion que utilizan la misma tecnologfa de aglutinante que se ensena en esta invencion. El ejemplo 6 muestra un sistema de imprimacion que utiliza una harina de circonia estabilizada con calcio (cal) fundido. A veces se usan imprimaciones que utilizan circonia para colar titanio, particularmente cuando se desea un sistema de bajo coste, habitualmente para piezas mas pequenas o menos cnticas tales como palos de golf. Las imprimaciones de circonia del estado de la tecnica actuales utilizan generalmente o bien acetato de circonio o bien carbonato de amonio y circonio como aglutinante de base. Los aglutinantes de acetato de circonio son deficientes porque estos recubrimientos son generalmente algo solubles en agua, o suficientemente sensibles al contacto con agua de modo que es necesario emplear etapas adicionales para convertir el recubrimiento en insoluble o quizas eliminar totalmente la eliminacion de cera por autoclave. La eliminacion de cera por autoclave puede facilitarse mediante el uso de carbonato de amonio y circonio como aglutinante de base, pero esto es inadmisible por motivos de salud y de seguridad debido al fuerte olor del amoniaco y a la toxicidad inherente asociada con el uso de carbonato de amonio y circonio. La tecnologfa de aglutinante que se ensena en esta invencion supera ambas de estas deficiencias, ya que practicamente no hay nada de olor ni de toxicidad asociados con el uso del sol positivo (Bluonic PB-9430) tal como se muestra en el ejemplo 4. Otros numerosos materiales refractarios tales como alumina fundida o tabular, mullita, diversos silicatos de alumina, circon, sflice fundida y otros diversos refractarios disponibles comercialmente tambien son compatibles con este aglutinante y pueden emplearse en suspensiones de imprimacion o de acabado segun se desee dependiendo del tipo de aleacion que este colandose y/o de consideraciones economicas.

Ejemplo 7: Suspension acuosa de reticulacion intermedia

Contiene un agente insolubilizante de reticulacion que tambien actua como aglutinante inorganico para su uso con las suspensiones de itria de esta invencion.

Material Porcentaje en peso

Carbonato de amonio y circonio 18,0

Alumina tabular (-325 de malla) 82,0

Esta suspension no provocara ningun reblandecimiento de la suspension de imprimacion de itria ya que el carbonato de amonio y circonio (AZC) sirve para un proposito doble como aglutinante inorganico y como insolubilizador de reticulacion para cualquiera de los ejemplos anteriores 1,2 y 3.

Ejemplo 8: Suspension acuosa insolubilizante intermedia

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Esta suspension contiene un agente insolubilizante de reticulacion orgarnco para eliminar cualquier tendencia de las suspensiones de itria de los ejemplos 1, 2 y 3 a redisolverse durante el proceso de inmersiOn.

Material

Sol de sflice coloidal (Bindzil 830)

Alumina tabular (-325 de malla)

Insolubilizador/agente de reticulaciOn (Curesan 200)

Tensioactivo (Buntrock PS 9400)

Antiespumante (Buntrock AF 9450)

Esta suspension utiliza un sol de sflice coloidal cargado

Porcentaje en peso 18,0 81,8 0,2

5 gotas / 100 g de suspension 2 gotas / 100 g de suspension

jativamente mas convencional como aglutinante primario.

Ejemplo 9: Suspension de recubrimiento de imprimaciQn de itria (sol negativo)

Material

Sflice coloidal (Bindzil 830)

Agua destilada

Poli(alcohol vimlico) (Celvol 08-125) Curesan 200

Circonia (MEI calidad MS-2)

Porcentaje en peso 7,28 11,11 3,43 0,20 1,38 76,60

5 gotas/100 g de suspension 2 gotas/100 g de suspension

Los componentes se anaden y se mezclan en el orden mostrado. Ejemplo 10: Aglutinante premezclado (sol negativo)

Material

Sflice coloidal (Bindzil 830)

Agua destilada

Poli(alcohol vimlico) (Celvol 08-125) Curesan 200

Porcentaje en peso

40.00

40.00 18,90 1,10

Estos componentes se mezclan vigorosamente hasta su homogeneidad y despues se almacenan en un recipiente cubierto a temperatura ambiente hasta su uso

Ejemplo 11: Suspension de recubrimiento de imprimacion de itria (con aglutinante premezclado del ejemplo 10)

Material Porcentaje en peso

Aglutinante premezclado (del ejemplo 10) 18,18

Agua destilada 3,83

Circonia (MEI MS-2) 1,38

Itria fundida (UCM -325) 76,60

Tensioactivo (Buntrock PS 9400) 5 gotas/100 g de suspension

Antiespumante (Buntrock AF 9450 2 gotas/100 g de suspension

Esta suspension es similar a otras en los ejemplos anteriores, pero se elabora usando el aglutinante premezclado del ejemplo 10.

Ejemplo 12: Suspension de recubrimiento de imprimacion de circonia (con aglutinante premezclado del ejemplo 10)

Material

Aglutinante premezclado (del ejemplo 10) Agua destilada

Circonia estabilizada con calcio fundido (UCM circonia estabilizada con Ca -325) Tensioactivo (Buntrock PS 9400) Antiespumante (Buntrock AF 9450

Porcentaje en peso

14,11

3,53

82,36

5 gotas/100 g de suspension 2 gotas/100 g de suspension

5

10

15

20

25

30

35

Eiemplo 13: Suspension de recubrimiento de imprimacion de circonia + itria (con aalutinante premezclado del ejemplo 10)

Material

Aglutinante premezclado (del ejemplo 10)

Agua destilada

Circonia estabilizada con calcio fundido (UCM circonia estabilizada con Ca -325)

Itria fundida (UCM -325)

Tensioactivo (Buntrock PS 9400)

Antiespumante (Buntrock AF 9450

Esta suspension es similar a otras en los ejemplos del ejemplo 10.

Porcentaje en peso

15,90

3,89

40,11

40,10

5 gotas/100 g de suspension.

2 gotas/100 g de suspension

ires, pero se elabora usando el aglutinante premezclado

Ejemplo 14: Suspension de recubrimiento de imprimacion de itria (sol con caraa neutra)

Material

Sflice coloidal (Bindzil DP-5110) Agua destilada

Poli(alcohol vimlico) (Celvol 08-125) Curesan 200

Circonia (MEI calidad MS-2)

Itria fundida (UCM -325 de malla) Tensioactivo (Buntrock PS 9400) Antiespumante (Buntrock af-2004)

Porcentaje en peso

7,50

10,89

3,43

0,20

1,40

76,58

5 gotas/100 g de suspension 2 gotas/100 g de suspension

Los componentes se anaden y se mezclan en el orden mostrado. Esta suspension utiliza un aglutinante de sflice coloidal con una carga neutra. Debe almacenarse en un recipiente cerrado cuando no se usa.

Las suspensiones de la presente invencion tras la inmersion, el estucado y el secado se procesan despues en capas de coquilla sucesivas, en primer lugar con uno o mas recubrimientos intermedios y despues cualquier sistema de coquilla de acabado tfpico. La suspension intermedia, que se recomienda para su uso con estas e imprimaciones similares, se formula para minimizar la redisolucion de los recubrimientos de imprimacion secados durante el proceso de inmersion. La suspension intermedia contiene, junto con un aglutinante de sflice coloidal de sol negativo, un porcentaje de polfmero soluble para resistencia en verde y agente de reticulacion (tal como en el recubrimiento de imprimacion tambien) para endurecer adicionalmente el recubrimiento de imprimacion e impedir la disolucion de la union en verde de polfmero organico.

A continuacion se muestran dos ejemplos de suspensiones a base de alumina intermedias.

Ejemplo 15: Suspension acuosa de reticulacion intermedia

Material Porcentaje en peso

Carbonato de amonio y circonio 18,0

Alumina tabular (-325 de malla) 82,0

Ejemplo 16: Suspension acuosa insolubilizante intermedia

Esta suspension contiene un agente insolubilizante de reticulacion organico para eliminar cualquier tendencia de las suspensiones de itria de los ejemplos 1,2 y 3 a redisolverse durante el proceso de inmersion.

Material

Sol de sflice coloidal (Bindzil 830) Agua destilada Celvol 08-125

Insolubilizador/agente de reticulacion (Curesan 200)

Alumina tabular (-325 de malla)

Porcentaje en peso

16.3 7,0

2.3 0,2

81,8

Tensioactivo (Buntrock PS 9400) 5 gotas/100 g de suspension.

Antiespumante (Buntrock AF 9450) 2 gotas/100 g de suspension.

Ejemplo 17: Suspension acuosa insolubilizante intermedia (con aglutinante premezclado del ejemplo 10)

Esta suspension contiene un agente insolubilizante de reticulacion para eliminar cualquier tendencia de las 5 suspensiones de itria de los ejemplos 1,2 y 3 a redisolverse durante el proceso de immersion.

Material

Aglutinante premezclado del ejemplo 10) Alumina tabular (-325 de malla) Tensioactivo (Buntrock PS 9400) Antiespumante (Buntrock AF 9450)

Porcentaje en peso 28,0 72,0

5 gotas/100 g de suspension. 5 gotas/100 g de suspension.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

REIVINDICACIONES

1. - Una composicion en suspension para formar moldes de fundicion de precision, caracterizada porque comprende: un refractario que incluye uno o mas materiales seleccionados de itria, circonia y oxidos metalicos de tierras raras; una sflice coloidal cargada negativamente o neutra;

un poUmero organico soluble; un agente de reticulacion; agua; y

opcionalmente, uno o mas aditivos seleccionados del grupo que consiste en adyuvantes de sinterizacion, tensioactivos, agentes antiespumantes y agentes de ajuste de pH,

en la que el agente de reticulacion esta presente en una cantidad de hasta el 1,0% en peso y se selecciona de dialdehfdos de glioxal y resinas de poliamida-epiclorhidrina.
2. - Una composicion en suspension segun la reivindicacion 1, en la que el agente de reticulacion comprende una resina de poliamida-epiclorhidrina.
3. - Una composicion en suspension segun la reivindicacion 1, en la que el polfmero organico soluble esta presente en una cantidad de hasta el 3,0% en peso en una base en peso seco.
4. - Una composicion en suspension segun la reivindicacion 3, en la que el polfmero organico soluble comprende poli(alcohol vimlico).
5. - Una composicion en suspension segun la reivindicacion 4, en la que el poli(alcohol vimlico) esta hidrolizado al menos al 85%.
6. - Una composicion en suspension segun la reivindicacion 3, que comprende un adyuvante de sinterizacion en forma de un refractario molido que tiene un tamano medio de partfcula de menos de 2,0 |i.
7. - Una composicion en suspension segun la reivindicacion 5, que comprende adyuvante de sinterizacion presente en una cantidad del 0,1% en peso al 3,0% en peso.
8. - Una composicion en suspension segun la reivindicacion 1, en la que el refractario consiste esencialmente en itria fundida, itria sinterizada, circonia fundida, circonato de calcio fundido, Er2O3, Sc2O3, Pr2O3, La2O3 o mezclas de los mismos.
9. - Una composicion en suspension segun la reivindicacion 1, en la que el refractario comprende itria fundida, itria sinterizada o circonia fundida.
10. - Un metodo para elaborar la suspension segun la reivindicacion 6, que comprende premezclar material refractario y adyuvante de sinterizacion, y anadir la premezcla a la suspension.