PL188600B1 - Sposób wytwarzania ceramicznej formy skorupowej do odlewania metodą traconego wosku - Google Patents
Sposób wytwarzania ceramicznej formy skorupowej do odlewania metodą traconego woskuInfo
- Publication number
- PL188600B1 PL188600B1 PL99343202A PL34320299A PL188600B1 PL 188600 B1 PL188600 B1 PL 188600B1 PL 99343202 A PL99343202 A PL 99343202A PL 34320299 A PL34320299 A PL 34320299A PL 188600 B1 PL188600 B1 PL 188600B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- colloidal
- preform
- colloidal silica
- particle size
- refractory
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 79
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000005495 investment casting Methods 0.000 title claims description 12
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 177
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 101
- 239000008119 colloidal silica Substances 0.000 claims abstract description 87
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 86
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 53
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 49
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 93
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 50
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 49
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 47
- 239000004111 Potassium silicate Substances 0.000 claims description 31
- NNHHDJVEYQHLHG-UHFFFAOYSA-N potassium silicate Chemical compound [K+].[K+].[O-][Si]([O-])=O NNHHDJVEYQHLHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- 229910052913 potassium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 31
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 claims description 31
- 239000005350 fused silica glass Substances 0.000 claims description 25
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 20
- 239000006255 coating slurry Substances 0.000 claims description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 14
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 claims description 11
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 9
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims description 8
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 claims description 8
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 7
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000012815 thermoplastic material Substances 0.000 claims description 6
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 claims description 5
- 238000009498 subcoating Methods 0.000 claims description 4
- 230000000153 supplemental effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 238000007581 slurry coating method Methods 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 claims 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract description 18
- AALXZHPCKJILAZ-UHFFFAOYSA-N (4-propan-2-ylphenyl)methyl 2-hydroxybenzoate Chemical compound C1=CC(C(C)C)=CC=C1COC(=O)C1=CC=CC=C1O AALXZHPCKJILAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 73
- 239000002585 base Substances 0.000 description 48
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 47
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 18
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 12
- 229910052845 zircon Inorganic materials 0.000 description 10
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000005058 metal casting Methods 0.000 description 9
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 8
- RLQWHDODQVOVKU-UHFFFAOYSA-N tetrapotassium;silicate Chemical compound [K+].[K+].[K+].[K+].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] RLQWHDODQVOVKU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 6
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 5
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 5
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 5
- NQRYJNQNLNOLGT-UHFFFAOYSA-N Piperidine Chemical compound C1CCNCC1 NQRYJNQNLNOLGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 4
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000007605 air drying Methods 0.000 description 3
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 3
- -1 ethyl silicates Chemical class 0.000 description 3
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 description 3
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical class [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010035148 Plague Diseases 0.000 description 2
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- MWKFXSUHUHTGQN-UHFFFAOYSA-N decan-1-ol Chemical compound CCCCCCCCCCO MWKFXSUHUHTGQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 2
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 2
- 239000003349 gelling agent Substances 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000001464 adherent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 229910052910 alkali metal silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical class [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011362 coarse particle Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 229910002026 crystalline silica Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000007791 dehumidification Methods 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 230000001687 destabilization Effects 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000053 low toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 239000004200 microcrystalline wax Substances 0.000 description 1
- 235000019808 microcrystalline wax Nutrition 0.000 description 1
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 1
- 230000037452 priming Effects 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N sodium oxide Chemical compound [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001948 sodium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002704 solution binder Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
- C04B35/6303—Inorganic additives
- C04B35/6316—Binders based on silicon compounds
-
- 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
- B22C1/18—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 inorganic agents
-
- 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
-
- 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
- B22C1/165—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 in the manufacture of multilayered shell moulds
-
- 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
- B22C1/18—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 inorganic agents
- B22C1/183—Sols, colloids or hydroxide gels
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/14—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silica
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
- C04B35/62625—Wet mixtures
- C04B35/6263—Wet mixtures characterised by their solids loadings, i.e. the percentage of solids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
- C04B35/62645—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering
- C04B35/62665—Flame, plasma or melting treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
- C04B35/632—Organic additives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
- C04B35/638—Removal thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3201—Alkali metal oxides or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
- C04B2235/3244—Zirconium oxides, zirconates, hafnium oxides, hafnates, or oxide-forming salts thereof
- C04B2235/3248—Zirconates or hafnates, e.g. zircon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3418—Silicon oxide, silicic acids or oxide forming salts thereof, e.g. silica sol, fused silica, silica fume, cristobalite, quartz or flint
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3427—Silicates other than clay, e.g. water glass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
- C04B2235/54—Particle size related information
- C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
- C04B2235/5427—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof millimeter or submillimeter sized, i.e. larger than 0,1 mm
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
- C04B2235/54—Particle size related information
- C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
- C04B2235/5436—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof micrometer sized, i.e. from 1 to 100 micron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
- C04B2235/54—Particle size related information
- C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
- C04B2235/5454—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof nanometer sized, i.e. below 100 nm
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
- C04B2235/602—Making the green bodies or pre-forms by moulding
- C04B2235/6028—Shaping around a core which is removed later
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
- C04B2235/61—Mechanical properties, e.g. fracture toughness, hardness, Young's modulus or strength
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Mold Materials And Core Materials (AREA)
- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
1. Sposób wytwarzania ceramicznej formy skoru- powej do odlewania metoda traconego wosku, w którym naklada sie powloke z podstawowej zawiesiny powloko- wej, zawierajacej material zaroodporny i roztwór kolo- idalny krzemionki koloidalnej, na jednorazowy wzorzec z termoplastycznego materialu do wytworzenia podsta- wowej powleczonej formy wstepnej, osusza sie podsta- wowa powleczona forme wstepna, naklada sie przynajm- niej jedna powloke z zaroodpornej dodatkowej zawiesiny powlokowej, zawierajacej material zaroodporny i kolo- idalny roztwór krzemionki koloidalnej, na wspomniana podstawowa powleczona forme wstepna w celu utworze- nia formy wstepnej z nalozonymi dodatkowymi powloka- mi, osusza sie forme wstepna z nalozonymi dodatkowymi zaroodpornymi powlokami, usuwa sie termoplastyczny wzorzec ze wspomnianej zaroodpornej powleczonej do- datkowymi powlokami formy wstepnej do wytworzenia wyjsciowej formy skorupowej, ogrzewa sie wyjsciowa forme skorupowa do temperatury wystarczajacej do wy- tworzenia ceramicznej formy skorupowej, znamienny tym, ze przynajmniej podstawowa zawiesina powlokowa lub dodatkowa zawiesina zaroodporna roztworu koloidal- nego ma srednia wielkosc czastek 40 nm. FIG. 2 PL PL PL
Description
Przedmiotem niniejszego wynalazku jest sposób wytwarzania ceramicznej formy skorupowej do odlewania metodą traconego wosku.
Odlewania metodą traconego wosku było znane już w starożytnym Egipcie i Chinach. Obecnie stosowany sposób jest jednak względnie nową technologią i pochodzi z lat trzydziestych dwudziestego wieku, przy czym technologia ta w szybkim tempie się rozwija. Technologia odlewania metodą traconego wosku upraszcza wytwarzanie skomplikowanych kształtów metalowych poprzez odlewanie stopionego metalu w jednorazowych ceramicznych formach skorupowych, uformowanych wokół jednorazowych wzorców woskowych odzwierciedlają4
188 600 cych pożądany kształt metalu. „Precyzyjne odlewanie metodą traconego wosku”, tak zwany PIC, jest stosowanym w tej dziedzinie techniki określeniem tego typu technologii.
Tradycyjny sposób PIC składa się z sześciu podstawowych kroków.
Pierwszym jest przygotowanie wzorca. Jednorazowy pozytyw pożądanego odlewu metalowego jest wykonywany z termoplastycznego materiału takiego jak wosk, który ulegnie stopieniu, wyparuje lub całkowicie spali się, tak że nie będzie pozostawiał zanieczyszczeń w pozbawionej już wosku ceramicznej formie skorupowej. Pozytyw jest przygotowywany poprzez wstrzykiwanie materiału termoplastycznego do negatywowej, segmentowej, metalowej matrycy lub „narzędzia”, przeznaczonej do wytwarzania wzorców o kształcie, wymiarze i wykończeniu powierzchni wymaganym dla odlewu metalowego. Pojedyncze lub wielokrotne wzorce mogą być składane poprzez stapianie ich razem do postaci jednorazowego woskowego „systemu wlewu górnego”, który dostarcza metal do wypełnienia metalowej formy.
Następnie tworzy się formę skorupową poprzez zanurzenie zestawu wzorcowego w żaroodpornej zawiesinie mającej postać drobnych żaroodpornych cząstek rozpuszczonych w wodnym roztworze alkalicznego stabilizowanego koloidalnego spoiwa krzemionkowego, dzięki czemu na wzorcu powstaje powłoka żaroodpornego materiału, zetknięcie powłoki żaroodpornej z gruboziarnistym, suchym, żaroodpornym materiałem ceramicznym („stucco”) w wyniku czego powstaje powłoka „stucco”, osuszanie powietrzem w celu utworzenia podstawowej, osuszonej powietrzem, nierozpuszczalnej, przylegającej powłoki. Te kroki procesu mogą być powtarzane do uzyskania powłoki o żądanej grubości.
Kolejnym krokiem jest oczyszczanie z wosku. Jednorazowy wzorzec woskowy jest usuwany z podstawowej, osuszonej powietrzem formy skorupowej poprzez parowe autoklawowanie. Zanurzenie wstępnej formy skorupowej ma miejsce w piecu płomieniowym do usuwania wosku ogrzanym do 555,6-1055,6°C, lub dowolnym innym sposobem, w którym gwałtownie ogrzewa się i upłynnia wosk, tak że duży wzrost ciśnienia nie powoduje pęknięcia formy skorupowej.
Następnie praży się formę w piecu. Oczyszczona z wosku forma skorupowa jest ogrzewana do około 888,9-1111,1°C w celu usunięcia lotnych pozostałości i uformowania stabilnych wiązań ceramicznych w formie skorupowej.
Kolejnym krokiem jest zalewanie. Ogrzana forma skorupowa jest wyjmowana z pieca i tak ustawiana, by przyjmowała roztopiony metal. Metal może być stopiony w wyniku ogrzewania gazowego łuku pośredniego lub indukcyjnego. Stopiony metal może być odlewany w komorze powietrznej lub próżniowej. Stopiony metal może być wlewany w sposób statyczny lub odśrodkowy, z kadzi lub z tygla do bezpośredniego topienia. Roztopiony metal jest ochładzany, w wyniku czego w formie powstaje sztywny metalowy odlew.
Następnie wyjmuje się odlew. Formy skorupowe, w których znajdują się sztywne metalowe odlewy, są następnie rozłupywane i oddzielane od tych metalowych odlewów. Odlewy mogą być oddzielane od systemu wlewu głównego poprzez cięcie lub nacinanie tarczami ściernymi. Odlewy mogą być oczyszczane poprzez docieranie bębnowe, oczyszczanie strumieniowo-ścieme lub śrutowanie.
Spoiwa stosowane w zawiesinach żaroodpornych wpływają na proces kształtowania skorupy i mają istotny wpływ na jakość formy skorupowej. Spoiwa powinny być chemicznie stabilne w celu zapewnienia dużej trwałości zawiesiny żaroodpornej stosowanej do wytwarzania kolejnych powłok zanurzeniowych. Spoiwo powinno tworzyć nierozpuszczalne wiązania z cząstkami żaroodpornymi w czasie osuszania powietrzem, w celu umożliwienia ponownego zanurzenia wzorca, jak również w celu umożliwienia usunięcia wzorca w czasie prażenia w piecu. Ustabilizowane wiązania ceramiczne utworzone w skorupie w czasie prażenia formy w piecu muszą charakteryzować się wytrzymałością na temperaturę i żaroodpomością, tak by wytrzymywać odlewanie stopionego metalu.
Standardowe żaroodporne lepiszcza zawiesinowe, które były stosowane do wytwarzania ceramicznych form skorupowych, zawierają hydrolizowane krzemiany etylowe lub zawierające drobne cząsteczki sodu, ustabilizowane, koloidalne krzemionki o średnim rozmiarze cząstki wynoszącym 8-14 nm. Krzemionka taka może być alkalicznym wodnym roztworem koloidalnej krzemionki ustabilizowanej wodorotlenkiem sodu, który charakteryzuje się niepalnością i niską toksycznością. Wspomniany wcześniej krzemian etylowy jest stabilizowany kwa188 600 sem, przy czym kwas siarkowy lub solny jest dodawany w czasie hydrolizy w celu uformowania koloidalnej krzemionki. Jednakże w tym przypadku dla utrzymania rozpuszczalności dodawane są palne, toksyczne roztwory alkoholi. Lepiszcza z krzemianów etylowych umożliwiająjednak szybsze osuszanie i stosowanie mniejszych strumieni niosących tlenek sodu.
Zgodnie z tradycyjnym sposobem wytwarzania ceramicznych form skorupowych, okres wymagany do osuszenia pomiędzy nakładaniem kolejnych powłok może wahać się od 30 minut dla głównych powłok żaroodpornych do 8 lub więcej godzin dla powłok dodatkowych, w zależności od złożoności formy i grubości ścianki skorupy. Ukończone formy skorupowe są zazwyczaj osuszane powietrzem przez dodatkowe 24 lub więcej godzin dla zapewnienia odpowiedniej wytrzymałości przy usuwaniu wzorca. To osuszanie powietrzem formy skorupowej zajmuje w procesie produkcyjnym największą część czasu, znacznie zwiększa koszty produkcyjne i wydajność.
W związku z tym podejmowano liczne próby skrócenia lub wyeliminowania okresu wymaganego do osuszenia pomiędzy nakładaniem kolejnych powłok, poprzez użycie chemicznych metod do szybkiego zestalania spoiwa z zawiesiny żaroodpornej. Zastosowanie tych chemicznych metod zwiększyło potencjalny wybór spoiw z zawiesiny żaroodpornej poza hydrolizowany krzemian etylowy i stabilizowaną sodem koloidalną krzemionkę, i tak możliwe jest stosowanie krzemianów metali alkalicznych lub zmodyfikowanej kwasowo stabilnym tlenkiem glinowym koloidalnej krzemionki. Poniżej przedstawiono przykładowe metody chemiczne zgodne ze stanem techniki, w których wykorzystywano gazowy środek żelujący do żelowego zestalania spoiwa zawiesinowego.
I tak według opisu patentowego US 2 829 060 wykorzystywano dwutlenek węgla do żelowego zestalania zmodyfikowanego amoniakiem spoiwa z zawiesiny krzemianu sodowego.
W. Jones w technicznym dokumencie zaprezentowanym w Investment Casting Institute w październiku 1979 roku przedstawił wykorzystanie dwutlenku węgla lub kwasowych roztworów tlenku glinowego do zestalania spoiw z zawiesin krzemianów alkalicznych. Spoiwa z zawiesin krzemianów alkalicznych mogą jednakże powodować niepożądane upłynnianie w wysokich temperaturach.
Opis patentowy US 3 455 368 dotyczy wykorzystania gazu amoniakowego do żelowego zestalania spoiwa z hydrolizowanego krzemianu etylowego lub zakwaszonej koloidalnej krzemionki. Przy tym jednakże gaz amoniakowy jest toksyczny.
Opis patentowy US 3 396 775 dotyczy wykorzystania lotnych organicznych gazów do żelowego zestalania spoiwa z zawiesiny hydrolizowanego krzemianu etylowego. Lotne gazy organiczne charakteryzują się problemami z wentylacją, co źle wpływa na odlewanie.
Ponadto wykorzystywano dwa wzajemnie oddziaływujące spoiwa zawiesinowe do wzajemnego żelowego zestalania przy naprzemiennym nakładaniu w postaci powłok.
I tak według opisu patentowego US 3 396 775 wykorzystywano zakwaszoną kwasem azotowym zawiesinę krzemianu sodowego do żelowego zestalania alkalicznej zawiesiny krzemianu sodowego, a zakwaszoną kwasem fosforowym zawiesinę krzemianu potasowego do żelowego zestalania jednej z poniższych zawiesin, to jest do alkalicznej zawiesiny krzemianu potasowego, alkalicznej zawiesiny zmodyfikowanego („piperidine modified”) krzemianu etylowego, alkalicznej zawiesiny zmodyfikowanego mono-elanolaminą krzemianu etylowego. Zaś kwaśną zawiesinę krzemianu etylowego do żelowego zestalania jednej z poniższych zawiesin, a mianowicie alkalicznej zawiesiny krzemianu potasowego, alkalicznej zawiesiny zmodyfikowanego („piperidine modified”) krzemianu etylowego, spoiwa z alkalicznej zawiesiny zmodyfikowanego mono-elanolaminą krzemianu etylowego.
Opis patentowy US 3 751 276 i opis patentowy US 3 878 034 dotyczą wykorzystania spoiwa z zawiesiny zmodyfikowanej kwasowo stabilnym tlenkiem glinowym koloidalnej krzemionki do żelowego zestalania albo spoiwa z zawiesiny alkalicznego stabilnego krzemianu jonowego, albo spoiwa z zawiesiny alkalicznej ustabilizowanej koloidalnej krzemionki. Wykorzystanie dwóch wzajemnie oddziaływujących typów spoiw zawiesinowych wymaga jednak zmiany tradycyjnego sposobu wytwarzania skorup.
Zastosowano również chemicznie przetworzone cząstki „stucco” do żelowego zestalania zawiesiny.
188 600
Dootz, Craig i Payton w „Journal Prostheric Dentistry”, vol. 17, nr 5, str. 464-471, maj 1967 przedstawili wykorzystanie cząstek „stucco” przetworzonych fosforanem monoamonowym i tlenkiem magnezu do żelowania spoiwa z zawiesiny krzemianu sodowego. Podejście to posiada jednakże tę wadę, że jego wydajność maleje w czasie i wiąże się ze skażeniem żaroodpornej zawiesiny spoiwa.
Wykorzystywano również roztwór środka żelującego do żelowego zestalania spoiwa zawiesinowego
Opis patentowy US 3 748 157 przedstawia użycie roztworu środka zestalającego na bazie podstawowej soli glinu do zestalania żelowego, to jest spoiwa z zawiesiny stabilizowanego sodem ujemnego roztworu koloidalnego krzemionki, jak i spoiwa z zawiesiny alkalicznego krzemianu jonowego.
Chociaż wymienione sposoby różnią się stopniem użyteczności w przygotowywaniu form skorupowych stosowanych w PIC, wymagają one jednak wielu kroków katalizy lub istotnego okresu czasu pomiędzy kolejnym nakładaniem powłok z żaroodpornych materiałów zawiesinowych. Istnieje więc zapotrzebowanie na sposoby i materiały, które pozwoliłyby na szybkie wytwarzanie ceramicznych form skorupowych.
Sposób wytwarzania ceramicznej formy skorupowej do odlewania metodą traconego wosku, w którym nakłada się powłokę z podstawowej zawiesiny powłokowej, zawierającej materiał żaroodporny i roztwór koloidalny krzemionki koloidalnej, na jednorazowy wzorzec z termoplastycznego materiału do wytworzenia podstawowej powleczonej formy wstępnej, osusza się podstawową powleczoną formę wstępną. Nakłada się przynajmniej jedną powłokę z żaroodpornej dodatkowej zawiesiny powłokowej, zawierającej materiał żaroodporny i koloidalny roztwór krzemionki koloidalnej, na wspomnianą podstawową powleczoną formę wstępną w celu utworzenia formy wstępnej z nałożonymi dodatkowymi powłokami. Ponadto osusza się formę wstępną z nałożonymi dodatkowymi żaroodpornymi powłokami, usuwa się termoplastyczną formę ze wspomnianej żaroodpornej powleczonej dodatkowymi powłokami formy wstępnej do wytworzenia wyjściowej formy skorupowej, ogrzewa się wyjściową formę skorupową do temperatury wystarczającej do wytworzenia ceramicznej formy skorupowej. Sposób według wynalazku charakteryzuje się tym, że przynajmniej podstawowa zawiesina powłokowa lub dodatkowa zawiesina żaroodporna roztworu koloidalnego ma średnią wielkość cząstek 40 nm.
Korzystnie nakłada się materiał „stucco” przynajmniej na formę wstępną powleczoną powłoką podstawową lub formę wstępną powleczoną żaroodporną powłoką dodatkową przed osuszeniem wspomnianej formy wstępnej powleczonej powłoką podstawową lub wspomnianej formy wstępnej powleczonej żaroodporną powłoką dodatkową.
Koloidalny roztwór krzemionki koloidalnej posiada zakres rozmiaru cząstek od 6 do 190 nm, a korzystnie posiada standardowe odchylenie cząstek równe 20 nm.
Koloidalny roztwór ma zawartość sodu od 0,02 do 0,35%.
Koloidalny roztwór krzemionki ma zawartość części stałych od 30% do 50%, a korzystnie równą 40%.
Podstawowa zawiesina żaroodporna zawiera żaroodporne drobiny wybrane z grupy składającej się ze stopionej krzemionki i cyrkonu, przy czym średni rozmiar tych żaroodpornych drobin ma rozmiar o numerze sita od -200 do -350.
Żaroodporna dodatkowa zawiesina powłokowa zawiera stopioną krzemionkę, której cząstki mają rozmiar o numerze sita od -80 do -270.
Sposób wytwarzania ceramicznej formy skorupowej do odlewania metodą traconego wosku, w którym nakłada się powłokę z podstawowej zawiesiny powłokowej, zawierającej materiał żaroodporny i koloidalne spoiwo zawierające koloidalny roztwór krzemionki koloidalnej i krzemian potasu, na jednorazowy wzorzec z termoplastycznego materiału do wytworzenia podstawowej powleczonej formy wstępnej, osusza się podstawową powleczoną formę wstępną. Nakłada się powłokę z żaroodpornej dodatkowej zawiesiny powłokowej, zawierającej materiał żaroodporny i koloidalny roztwór krzemionki koloidalnej, na wspomnianą podstawową powleczoną formę wstępną do utworzenia formy wstępnej z nałożonymi dodatkowymi powłokami. Ponadto osusza się formę wstępną z nałożonymi dodatkowymi żaroodpornymi powłokami, usuwa się termoplastyczną formę ze wspomnianej żaroodpornej powleczo188 600 nej dodatkowymi powłokami formy wstępnej do wytworzenia wyjściowej formy skorupowej, ogrzewa się wyjściową formę skorupową do temperatury wystarczającej do wytworzenia ceramicznej formy skorupowej. Sposób według wynalazku charakteryzuje się tym, że przynajmniej podstawowa zawiesina powłokowa lub dodatkowa zawiesina żaroodporna koloidalnego roztworu koloidalnej krzemionki zastosowany w spoiwie z koloidalnej krzemionki ma średnią wielkość cząstek 40 nm.
Ponadto nakłada się materiał „stucco” przynajmniej na formę wstępną powleczoną powłoką podstawową lub formę wstępną powleczoną żaroodporną powłoką dodatkową przed osuszeniem wspomnianej formy wstępnej powleczonej powłoką podstawową lub wspomnianej formy wstępnej powleczonej żaroodporną powłoką dodatkową.
Krzemian potasu jest obecny w ilości do 50% wagi koloidalnego roztworu krzemionki koloidalnej, oraz posiada średni rozmiar cząstek wynoszący 40 nm.
Krzemian potasu jest obecny w ilości 6-8% wagi koloidalnego roztworu krzemionki koloidalnej, oraz posiada średni rozmiar cząstek wynoszący 40 nm.
Krzemian potasu jest obecny w ilości 6% wagi spoiwa z koloidalnej krzemionki, oraz posiada średni rozmiar cząstek wynoszący 40 nm.
Sposób wytwarzania ceramicznej formy skorupowej do odlewania metodą traconego wosku, w którym nakłada się powłokę z podstawowej zawiesiny powłokowej, zawierającej materiał żaroodporny i koloidalne spoiwo, na jednorazowy wzorzec z termoplastycznego materiału w celu wytworzenia podstawowej powleczonej formy wstępnej, osusza się podstawową powleczoną formę wstępną. Nakłada się powłokę z żaroodpornej dodatkowej zawiesiny powłokowej, zawierającej materiał żaroodporny i koloidalny roztwór krzemionki koloidalnej, na wspomnianą podstawową powleczoną formę wstępną do utworzenia formy wstępnej z nałożonymi dodatkowymi powłokami. Ponadto osusza się formę wstępną z nałożonymi dodatkowymi żaroodpornymi powłokami, usuwa się termoplastyczną formę ze wspomnianej żaroodpornej powleczonej dodatkowymi powłokami formę wstępną do wytworzenia wyjściowej formy skorupowej, ogrzewa się wyjściową formę skorupową do temperatury wystarczającej do wytworzenia ceramicznej formy skorupowej. Sposób według wynalazku charakteryzuje się tym, że przynajmniej podstawowa zawiesina powłokowa lub dodatkowa zawiesina żaroodporna koloidalnego spoiwa jest mieszanką koloidalnego roztworu krzemionki koloidalnej o średnim rozmiarze cząstek 40 nm, koloidalnego roztworu krzemionki koloidalnej o średnim rozmiarze cząstek od 8 nm, oraz krzemianu potasu.
Ponadto nakłada się materiał „stucco” przynajmniej na formę wstępną powleczoną powłoką podstawową lub formę wstępną powleczoną żaroodporną powłoką dodatkową przed osuszeniem wspomnianej formy wstępnej powleczonej powłoką podstawową lub wspomnianej formy wstępnej powleczonej żaroodporną powłoką dodatkową.
We wspomnianym koloidalnym spoiwie wspomniany koloidalny roztwór krzemionki koloidalnej, posiadający średni rozmiar cząstek równy 40 nm, jest obecny w ilości od 10 do 87% wagi koloidalnego spoiwa, krzemian potasu jest obecny w ilości od 3 do 8% wagi koloidalnego spoiwa, a koloidalny roztwór o małym rozmiarze cząstek, których średni rozmiar cząstek wynosi 8 nm, jest obecny w koloidalnym spoiwie w ilości od 5 do 87% wagi koloidalnego spoiwa.
Sposób według wynalazku umożliwia szybkie wytwarzanie ceramicznej formy skorupowej na jednorazowym członie wsporczym, oraz otrzymywanych w taki sposób ceramicznych form skorupowych. Sposób wykorzystuje roztwór koloidalny krzemionki koloidalnej 0 dużym rozmiarze cząstek, równym średnio około 40 nm, należącym do zakresu 6 do 190 nm i o standardowym odchyleniu równym około 20 nm. Stosowany roztwór koloidalny o dużym rozmiarze cząstek to z korzyścią roztwór sprzedawany pod nazwą handlową Megasol™ przez Wesbond Corp., Wilmington, DE. Megasol™ charakteryzuje się średnim rozmiarem cząstek równym około 40 nm, zakresem wielkości cząstek od 6 do 190 nm, standardowym odchyleniem rozmiarów cząstek równym około 20 nm, zawartością sodu około 0,22% (w porównaniu z 0,4 do 0,6% w koloidalnych roztworach krzemionek koloidalnych według stanu techniki).
Sposób według wynalazku posiada liczne zalety dotyczące wytwarzania ceramicznych form skorupowych w porównaniu ze sposobami według stanu techniki. Na przykład, zastosowanie wodnego koloidalnego roztworu krzemionki koloidalnej Megasol™ umożliwia wytwa8
188 600 rzanie podstawowej ceramicznej formy skorupowej charakteryzującej się o od 40 do 70% większą wytrzymałością na naprężenia związane z temperaturą w porównaniu z podstawowymi ceramicznymi formami skorupowymi wykonanymi zgodnie ze stanem techniki, w których rozmiary cząstek są dużo mniejsze.
Kolejną zaletą niniejszego wynalazku jest fakt, że zawiesiny żaroodporne wykorzystujące Megasol™ mogą dostosowywać się do dużych zakresów rozszerzalności cieplnej formy skorupowej. Następną zaletą jest fakt, że zawiesiny żaroodporne wykorzystujące Megasol™ charakteryzują się zawartością stałych części koloidalnej krzemionki równą około 40 do 50% w zawiesinie żaroodpornej. Ta zawartość części stałych jest znacznie większa w porównaniu z zawartością części stałych koloidalnej krzemionki około 22 do 27% uzyskiwaną w zawiesinach żaroodpornych stosujących tradycyjne spoiwa z zawiesiny roztworu koloidalnego krzemionki o małych cząstkach. Większa zawartość części stałych koloidalnej krzemionki w zawiesinach żaroodpornych wykorzystujących Megasol™ z korzyścią umożliwia szybsze suszenie powłok podstawowych i żaroodpornych powłok dodatkowych.
Zastosowanie Megasol™ w przynajmniej jednej z zawiesin powłoki podstawowej i żaroodpornych powłok dodatkowych, z korzyścią w obu zawiesinach, zwiększa stabilność zawiesin, jak również zwiększa wytrzymałość ceramicznych form skorupowych. Wynalazek z korzyścią eliminuje powszechną praktykę przemysłową wykorzystywania polimeru w zawiesinach żaroodpornych lub wykorzystywania spoiwa wzbogacanego polimerem w zawiesinach żaroodpornych. Eliminacja polimerów powoduje usunięcie istniejącego w stanie techniki problemu wytwarzania ceramicznych form skorupowych o małej wytrzymałości na pękanie z powodu porowatości powstającej w czasie spalania polimeru w czasie prażenia w piecu. Niestosowanie polimerów pozwala również na przezwyciężenie istniejącego w stanie techniki problemu destabilizacji wraz z upływem czasu zawiesin żaroodpornych, jak również problemów związanych z kontrolą jakości zawiesin żaroodpornych.
Wykorzystujące Megasol™ powłoki podstawowe i powłoki dodatkowe ulegają osuszeniu o 30 do 40% szybciej niż powłoki podstawowe i powłoki dodatkowe wykorzystujące roztwory koloidalne krzemionki koloidalnej o mniejszym rozmiarze cząstek, zgodne ze stanem techniki. Dzięki temu proces suszenia może być skrócony, co zmniejsza koszty wytwarzania skorup.
Przykład realizacji wynalazku przedstawiony jest na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok wytworzonego odlewu metalowego, fig. 2 - izometryczny widok podstawowej skorupy 10 przed usunięciem wzorca 1, a fig. 3 - izometryczny widok oczyszczonej z wosku, osuszonej podstawowej ceramicznej skorupy 20.
Duża różnorodność żaroodpornych drobin może być zastosowana wraz z Megasol™ do podstawowych żaroodpornych powłok zawiesinowych, jak również do dodatkowych żaroodpornych powłok zawiesinowych. Mogą to być na przykład (choć nie wyłącznie) mulit, wypalany kaolin i inne krzemiany tlenku glinu, szklista lub krystaliczna krzemionka, tlenek glinowy, cyrkon i chromit. Żaroodporne drobiny z korzyścią są wolne od zanieczyszczeń jonowych w ilościach, które mogłyby przyczyniać się do niestabilności żaroodpornych drobin i cieplnie wymuszanych zmian fazy, które mogą wystąpić w czasie odlewania metalu. Zgodnie ze stanem techniki, żaroodporne drobiny wolne od zanieczyszczeń w ilościach, które mogłyby przyczyniać się do niestabilności żaroodpornych drobin, mogą być wytwarzane poprzez oczyszczanie z lub bez wypalania.
Żaroodporne podstawowe zawiesiny powłokowe i żaroodporne dodatkowe zawiesiny powłokowe wykorzystują spoiwa z roztworu koloidalnego krzemionki o dużym rozmiarze cząstek, takie jak Megasol™, w których żaroodporne drobiny występują w ilościach wystarczających dla uzyskania pożądanej lepkości dla procesu zanurzania skorupy. Z korzyścią stosowany jest Megasol™ o obszarze powierzchniowym około 68 m2/g, średnim rozmiarze cząstki równym około 40 nm, zakresie rozmiarów cząstek od około 6 do około 190 nm, standardowym odchyleniu rozmiaru cząstek około 20 nm i zawartości sodu równej około 0,22%. Średni rozmiar cząstek Megasol™ jest wyliczany poprzez podzielenie liczby 2727 przez dany obszar powierzchniowy. Ilości Megasol™ i drobin żaroodpornych w zawiesinach żaroodpornych mogą zmieniać się w dużym zakresie.
Spoiwo z roztworu koloidalnego krzemionki Megasol™ posiada znacznie większy zakres wielkości cząstek i mniejszy charakterystyczny obszar powierzchniowy niż spoiwa z roz188 600 tworów koloidalnych krzemionki według stanu techniki. Spoiwo z roztworu koloidalnego krzemionki Megasol™ może być stosowane przy pH od około 8,0 do 10,0, z korzyścią przy pH od około 9,0 do 9,5. Spoiwo z roztworu koloidalnego krzemionki Megasol™ może być stosowane przy dającej się zmiareczkować zawartości Na20 równej około 0,02 do około 0,35%, korzystnie około 0,1 do około 0,25%. W najkorzystniejszym przypadku, spoiwo z roztworu koloidalnego krzemionki Megasol™ jest stosowane przy dającej się zmiareczkować zawartości Na2O równej około 0,20 do, około 0,22%.
Spoiwa z roztworu koloidalnego krzemionki Megasol™ stosowane w niniejszym wynalazku mogą mieć różną zawartość cząstek stałych. Na przykład, Megasol™ może być stosowany przy zawartości cząstek stałych około 30 do około 50%, a z korzyścią 40 do około 47%. W najkorzystniejszym przypadku, Megasol™ jest stosowany przy 45% zawartości cząstek stałych w przynajmniej jednej z żaroodpornych podstawowych zawiesin powłokowych i żaroodpornych dodatkowych zawiesin powłokowych, z korzyścią zaś w obu tych zawiesinach.
Żaroodporne główne zawiesiny powłokowe i żaroodporne dodatkowe zawiesiny powłokowe są przygotowywane poprzez umieszczanie spoiwa z roztworu koloidalnego krzemionki Megasol™ w wannie z kąpielą płuczącą zawierającej czystą wodę oraz dodawanie materiału żaroodpornego w czasie mieszania. Mogą być zastosowane różne znane urządzenia mieszające w wannie z kąpielą płuczącą. Do urządzeń tego typu należą na przykład mieszarki typu śrubowego, młynki wstrząsowe, mieszarki rozpraszające dużej prędkości i mieszarki z zamocowanymi obrotowymi łopatkami.
Żaroodporny materiał jest dodawany w czasie mieszania, aż do osiągnięcia pożądanej lepkości. Dla żaroodpornych podstawowych zawiesin powłokowych lepkość ta wynosi typowo 18-30 sekund nr 4 Zahn, z korzyścią 20-30 sekund, a najlepiej 24-30 sekund. Odpowiednie lepkości dla dodatkowych żaroodpornych zawiesin powłokowych wykorzystujących Megasol™ i stopione żaroodporne drobiny krzemionki wynoszą około 10-18 sekund lepkości Zahn #4, z korzyścią około 10-14 Zahn #4, a najlepiej 12-15 Zahn #4. Po dodatkowym mieszaniu mającym na celu usunięcie uwięzionego powietrza i osiągnięcie równowagi, wykonywane jest końcowe dostosowanie lepkości poprzez dodanie odpowiedniego spoiwa z roztworu koloidalnego krzemionki Megasol™ lub materiału żaroodpornego. Niejonowe i anionowe środki powierzchniowo czynne mogą być również dodane do żaroodpornych zawiesin.
Wytwarzanie formy skorupowej rozpoczyna się nałożeniem trzech powłok żaroodpornej podstawowej zawiesiny powłokowej, która zawiera żaroodporne drobiny Megasol™, na czysty jednorazowy wzorzec, z korzyścią wzorzec woskowy. Wzorzec woskowy jest z korzyścią uformowany z wypełnionej lub niewypełnionej parafiny wykorzystywanej do odlewania metodą traconego wosku, lub z mikrokrystalicznego wosku. Wzorzec woskowy jest zanurzany w żaroodpornej podstawowej zawiesinie powłokowej, w celu powleczenia powierzchni wzorca ciągłą warstwą żaroodpornej podstawowej zawiesiny powłokowej, w całości odsączonej w celu usunięcia nadmiaru zawiesiny, następnie pokrywana cząstkami „stucco” wraz z podstawową żaroodporną powłoką „stucco”. Powstałe podstawowe powłoki mogą mieć grubość od 0,51 do 5,08 mm, z korzyścią 1,02 do 5,08 mm, a najlepiej 1,02 do 2,54 mm.
Mogą być zastosowane różne składy żaroodpornych podstawowych zawiesin powłokowych i żaroodpornych dodatkowych zawiesin powłokowych. Konkretne składy żaroodpornych podstawowych zawiesin powłokowych i żaroodpornych dodatkowych zawiesin powłokowych są wyznaczane zależnie od własności ceramicznej formy skorupowej przeznaczonej do wytwarzania odlewów metalowych o pożądanych wymiarach i wykończeniu powierzchni, wykonanej na podstawie jednorazowego wzorca.
Żaroodporna podstawowa zawiesina powłokowa wykorzystuje drobiny żaroodporne o mniejszym rozmiarze, zazwyczaj o numerze sita -200 lub drobniejsze, aż do numeru sita -325. Stosowane żaroodporne podstawowe zawiesiny powłokowe zawierają Megasol™ wraz z mieszanką stopionej krzemionki o numerze sita -200 i mąki cyrkonowej o numerze sita -325. Mąka cyrkonowa zapewnia dużą odpornością na działanie stopionego metalu. Mały rozmiar cząstek mąki cyrkonowej umożliwia również wytwarzanie odlewów posiadających gładkie drobiazgowe wykończenia powierzchniowe. Każda podstawowa powłoka jest pokrywana żaroodpornymi grubymi drobinami, zazwyczaj piaskiem cyrkonowym o numerze sita 20 do około 200, z korzyścią -70 do 140.
188 600
W żaroodpornych podstawowych zawiesinach powłokowych wykorzystujących Megasol™, stopioną krzemionkę i cyrkon, stopiona krzemionka z korzyścią ma rozmiar cząstek o numerze sita około -120 do około -200, a cyrkon ma z korzyścią. rozmiar cząstek o numerze sita około -325. Mogą być również stosowane rozmiary stopionej krzemionki o numerze sita około -100, około -120, około -140, około -170, około -270 i około -325. Rozmiary cząstek cyrkonu mogą mieć na przykład numer sita około -200, około -325 i około -400. Z korzyścią rozmiar cząstek cyrkonu posiada numer sita około -200. Niejonowe środki powierzchniowo czynne mogą być opcjonalnie dodawane do żaroodpornej podstawowej zawiesiny powłokowej. Szczególnie odpowiednie niejonowe środki powierzchniowo czynne to PS9400 udostępniany przez Buntrock Industries, Williamsburg, VA. Ten powierzchniowo czynny środek może być dodany do żaroodpornej podstawowej zawiesiny powłokowej w ilości do około 0,2% wagi spoiwa Megasol™. Ten środek powierzchniowo czynny zwiększa zdolność żaroodpornej podstawowej zawiesiny powłokowej do nawilżania wzorca woskowego, oraz wspomaga odsączanie.
Żaroodporne dodatkowe zawiesiny są nakładane na poddane obróbce przez cząstki „stucco” podstawowe powłoki, tak by utworzyć dodatkowe powłoki. Żaroodporne dodatkowe zawiesiny wykorzystują żaroodporne drobiny o większych rozmiarach niż te stosowane w żaroodpornych podstawowych zawiesinach powłokowych. W żaroodpornych dodatkowych zawiesinach, w których wykorzystywana jest krzemionka z Megasol™, stopiona krzemionka może mieć rozmiar cząstek o numerze sita około -80 do około -270, z korzyścią około -100 do około -200. W najkorzystniejszym przypadku stopiona krzemionka posiada cząstki o numerze sita około -100 do około -120. Każda dodatkowa powłoka jest pokrywana grubymi żaroodpornymi drobinami dla celu zwiększenia grubości skorupy dla zwiększenia jej wytrzymałości. Żaroodporne drobiny, jakie mogą być zastosowane do tego celu na powłokach dodatkowych, posiadają numer sita od około -10 do około 50, z korzyścią około -20 do około 50, a w najkorzystniejszym przypadku około -30 do około 50.
Powłoki dodatkowe są nakładane na pokryte cząstkami „stucco” podstawowe powłoki do momentu aż skorupa osiągnie wymaganą grubość i wytrzymałość. Liczba nakładanych dodatkowych powłok zależy od rozmiaru i wagi odlewu metalowego, który ma być formowany w ceramicznej skorupie. Grubość ceramicznej skorupy wynosząca około 5,08 do 12,7 mm jest wystarczająca dla większości odlewów. Dwie podstawowe powłoki i cztery do pięciu dodatkowych powłok prowadzi do uzyskania podstawowej skorupy o grubości 6,3 5mm, która posiada odporność wystarczającą do wytrzymywania procesu oczyszczania z wosku i prażenia w piecu.
W alternatywnym przykładzie realizacji, przejściowy żaroodporny materiał „stucco”, z korzyścią cyrkon lub glinokrzemian o rozmiarze cząstek będącym wartością średnią pomiędzy drobnymi cząstkami „stucco” podstawowej powłoki i grubymi cząstkami „stucco” dodatkowej powłoki, może być nakładany na podstawowa powłokę pokrytego cząstkami „stucco” jednorazowego wzorca przed nałożeniem powłoki z żaroodpornej dodatkowej zawiesiny. Przejściowa powłoka „stucco” może być zastosowana w celu dodania wytrzymałości wyjściowej skorupie i minimalizacji możliwości wystąpienia rozwarstwienia pomiędzy ostatnią powłoka podstawowej zawiesiny powłokowej i pierwszą powłoką żaroodpornej dodatkowej zawiesiny. Wyjściowa skorupa jest osuszana przy około 33,3 do około 50°C, z korzyścią około 38,9 do około 41,7°C. Osuszanie może być wykonywane w przyspieszonych warunkach przy niskiej wilgotności i wysokiej temperaturze, oraz przy szybkim ruchu powietrza.
Czas osuszania pomiędzy nakładaniem kolejnych podstawowych powłok i dodatkowych powłok zależy od złożoności kształtu jednorazowego wzorca. Jednorazowe wzorce o głębszych wnękach, w których przepływ powietrza jest minimalny, mogą wymagać dłuższego czasu do osuszenia. Proste wzorce posiadające płaskie boki schną szybciej. Podstawowe powłoki i dodatkowe powłoki uformowane z żaroodpornych zawiesin wykorzystujących Megasol™ schną około 30 do 40% szybciej niż żaroodporne zawiesiny zgodne ze standardami przemysłowymi, które wykorzystują spoiwa z roztworów koloidalnych krzemionek o znacznie mniejszych rozmiarach cząstek oraz zawierających mniejsze ilości wody.
Wyjściowe ceramiczne formy skorupowe mogą być oczyszczane z wosku poprzez zanurzenie we wrzącej wodzie, autoklawowanie parowe i oczyszczanie płomieniem, jak jest to znane ze stanu techniki. Autoklawowanie parowe może być wykorzystywane poprzez wykorzystanie jak najwyższego ciśnienia pary, z korzyścią około 414 kPa, a w korzystniejszym
188 600
U przypadku około 552-621 kPa, przez jak najszybsze zamknięcie i zwiększenie ciśnienia w autoklawie, z korzyścią w mniej niż 15 do 20 sekund, wystawienie osuszonej powietrzem wyjściowej skorupy na działanie pary na około 10 do 15 minut, oraz powolne rozhermetyzowanie autoklawu przez około 30 do 60 sekund.
Oczyszczanie płomieniowe może być wykonywane poprzez umieszczenie osuszonej powietrzem wyjściowej formy skorupowej w piecu o temperaturze około 555,6 do około 1055,6°C. Przy tych temperaturach wosk przy ścianie ceramicznej skorupy gwałtownie topi się, tak że ciśnienie spowodowane rozszerzaniem się wosku nie powoduje pęknięcia ceramicznej skorupy. Ceramiczna skorupa może być następnie przeniesiona do strefy o niższej temperaturze około 111,1 do 333,3°C, w celu dokończenia procesu usuwania wosku. Stopiony wosk może być odsączany przez dolny otwór w komorze topienia w kąpieli wodnej lub w zbiorniku odzyskowym.
Prażenie w piecu obejmuje ogrzewanie oczyszczonej z wosku właśnie utworzonej ceramicznej formy skorupowej do około 888,9 do 1111,1 °C w celu usunięcia lotnych pozostałości i wytworzenia ceramicznej formy skorupowej o wysokiej wytrzymałości poprzez uformowanie stabilnych ceramicznych wiązań w wyniku spiekania. Oczyszczona z wosku ceramiczna forma skorupowa jest pozostawiona w piecu do osiągnięcia równowagi cieplnej, po czym jest wyjmowana z pieca i zalewana odpowiednim stopionym metalem.
Przykład 1
Wzorzec woskowy 1 w postaci sztabki o wymiarach 203,2 mm na 22,2mm na 9,5 mm, taki jak pokazano na fig. 1, jest zanurzany w zawiesinie żaroodpornej o składzie podanym w tabeli 1. Dla wygody, ta sama zawiesina jest zastosowana do wykonania podstawowych i dodatkowych powłok
Tabela 1
Materiał | Ilość |
Megasol™1 | 1000 g |
Tecosil 120F2 | 1500 g |
Zircon 3253 | 400 g |
Środek powierzchniowo czynny PS94004 | 2ml |
Przy czym 1 spoiwo z koloidalnego roztworu krzemionki Megasol™ posiada 50% zawartość części stałych, 2 stopiona krzemionka z C-E Minerals posiada cząstki o rozmiarze 44-177 mikrometrów, 3 wypalany cyrkon florydzki z Continental Minerals posiada cząstki o numerze sita -325, 4 niejonowy środek powierzchniowo czynny jest udostępniany przez Buntrock Industries, Williamsburg, VA. PS9400 jest polieksyetylanowym alkoholem decylowym o ciężarze właściwym równym około 1.0.
Wzorzec woskowy 1 jest zanurzany w zawiesinie żaroodpornej na 5 sekund, po czym jest wyjmowany i odsączany przez 10 sekund w celu utworzenia się pierwszej podstawowej powłoki. Piasek cyrkonowy o numerze sita -70 do 140, udostępniany przez DuPont Corp., jest nakładany jako drobiny „stucco” na pierwszą podstawową powłokę. Następnie sztabka wzorca jest osuszana przez około godzinę, po czym jest ponownie zanurzana w zawiesinie żaroodpornej na 5 sekund w celu uformowania drugiej podstawowej zawiesiny, po czym ponownie jest poddawana procesowi nakładania drobin „stucco” w postaci piasku cyrkonowego o numerze sita od -70 do 140.
Wzorzec woskowy 1 posiadający nałożone dwie podstawowe powłoki pokryte drobinami „stucco” jest zanurzany w zawiesinie żaroodpornej na 5 sekund oraz odsączany przez 10 sekund w celu utworzenia pierwszej dodatkowej powłoki. Pierwsza żaroodporna dodatkowa powłoka jest następnie poddawana procesowi nakładania drobin „stucco” w postaci stopionej krzemionki Tecosil o numerze sita -30 do 50, udostępnianej przez C-E Minerals. Dodatkowa powłoka z nałożonymi drobinami „stucco” jest następnie osuszana przez jedną godzinę. Proces ten jest powtarzany dla uzyskania całkowitej liczby pięciu dodatkowych powłok z nałożonymi drobinami „stucco” w postaci stopionej krzemionki Tecosil. Po nałożeniu każdej podstawowej powłoki i żaroodpornej dodatkowej powłoki, pionowe boki 5 wzorca 1 są zeskro12
188 600 bywane w celu usunięcia powłok i drobin „stucco”. Wynikowa wyjściowa ceramiczna skorupa 10 uformowana na wzorcu 1, posiadająca dwie warstwy podstawowych powłok z nałożonym piaskiem cyrkonowym i pięć warstw dodatkowych powłok, w których drobinami „stucco” jest krzemionka Tecosil o numerze sita -30 do 50, udostępniana przez C-E Mińerals, jak pokazano na fig. 2, jest ponownie zanurzana w zawiesinie żaroodpornej w celu zapewnienia szczelnej powłoki. Szczelna powłoka nie jest usuwana z boków wzorca 1.
Powleczona szczelną powłoką wyjściowa skorupa ceramiczna jest osuszana przez całą noc w temperaturze 38,9-41,l°C. Osuszona wyjściowa skorupa ceramiczna jest zanurzana we wrzącej wodzie, w celu usunięcia wzorca 1. Wynikowa, oczyszczona z wosku, osuszona wyjściowa skorupa ceramiczna, pokazana na fig. 3, jest cięta wzdłużnie i pozostawiona przez noc do wyschnięcia. Odcinek wyjściowej skorupy ceramicznej o rozmiarze 25,4 mm szerokości na
152,4 mm długości na 7,6 mm grubości jest testowany ze względu na wytrzymałość przez obciążenie odcinka dwucalowym przęsłem, tak by uzyskać ugięcie. Moduł pękania („MOR”) wyjściowej skorupy ceramicznej jest obliczany na podstawie wzoru
R = (3WI) (2bd2) gdzie R = moduł pękania w kPa,
W = obciążenie w kg, przy którym próbka uległa ugięciu,
I = odległość (rozpiętość przęsła) w mm pomiędzy liniami środkowymi dolnych krawędzi oporowych, b = szerokość próbki w mm, d = głębokość próbki w mm.
Moduł pękania jest pokazany w tabeli 2.
Odcinek wyjściowej skorupy ceramicznej o rozmiarze 25,4 mm szerokości na 152,4 mm długości na 7,6 mm grubości jest wypalany w temperaturze 1000°C. Następnie wykonywane jest oszacowanie wytrzymałości wypalonego odcinka poprzez obciążenie tego odcinka dwucalowym przęsłem aż do uzyskania ugięcia, tak jak to opisano powyżej. Moduł pękania („MOR”) wypalonej ceramicznej skorupy jest obliczany zgodnie z powyższym wzorem. Wyniki są przedstawione w tabeli 2.
Przykład 2
Procedura z przykładu 1 została powtórzona z wyjątkiem tego, że Megasol™ został rozcieńczony wodą w celu uzyskania koloidalnej krzemionki o 45% zawartości części stałych. MOR jest mierzony tak jak w przykładzie 1.
Przykład 3
Procedura z przykładu 1 została powtórzona z wyjątkiem tego, że Megasol™ został rozcieńczony wodą w celu uzyskania koloidalnej krzemionki o 40% zawartości części stałych. MOR jest mierzony tak jak w przykładzie 1.
Przykład 4
Procedura z przykładu 1 została powtórzona z wyjątkiem tego, że Megasol™ został rozcieńczony wodą w celu uzyskania koloidalnej krzemionki o 35% zawartości części stałych. MOR jest mierzony tak jak w przykładzie 1.
Przykład 5
Procedura z przykładu 1 została powtórzona z wyjątkiem tego, że został zastosowany Mulgrain M47-22S, który posiada cząstki o numerze sita -20 do +50, pełniący rolę stopionej krzemionki Tecosil o numerze sita -30 do +50. Mulgrain M47-22S jest udostępniany przez CE Minerals Co. MOR jest mierzony tak jak w przykładzie 1.
Przykład 6
Procedura z przykładu 5 została powtórzona z wyjątkiem tego, że Megasol™ został rozcieńczony wodą w celu uzyskania koloidalnej krzemionki o 45% zawartości części stałych. MOR jest mierzony tak jak w przykładzie 1.
Przykład 7
Procedura z przykładu 5 została powtórzona z wyjątkiem tego, że Megasol™ został rozcieńczony wodą w celu uzyskania koloidalnej krzemionki o 40% zawartości części stałych. MOR jest mierzony tak jak w przykładzie 1.
188 600
Przykład 8
Procedura z przykładu 1 została powtórzona z wyjątkiem tego, że roztwór koloidalny krzemionki koloidalnej NYACOL 830, o średnim rozmiarze cząstek około 8 nm oraz o zawartości części stałych wynoszącej 30%, zastąpił koloidalny roztwór krzemionki koloidalnej Megasol™ o zawartości części stałych 50%. NYACOL 830 jest udostępniany przez EKA Chemicals Co. MOR jest mierzone tak jak w przykładzie 1.
Przykład 9
Procedura z przykładu 8 została powtórzona z wyjątkiem tego, że NYACOL 830 jest rozcieńczony wodą dla uzyskania koloidalnej krzemionki o zawartości części stałych 24%. MOR jest mierzony tak jak w przykładzie 1.
Przykład 10
Procedura z przykładu 8 została powtórzona z wyjątkiem tego, że zamiast stopionej krzemionki Tecosil o numerze sita -30 do +50 zastosowano Mulgrain M47-22S o numerze sita -20 do +50. MOR jest mierzony tak jak w przykładzie 1.
Przykład 11
Procedura z przykładu 10 została powtórzona z wyjątkiem tego, że NYACOL 830 jest rozcieńczony wodą dla uzyskania koloidalnej krzemionki o zawartości części stałych 27%. MOR jest mierzony tak jak w przykładzie 1.
Przykład 12
Procedura z przykładu 10 została powtórzona z wyjątkiem tego, że NYACOL 830 jest rozcieńczony wodą dla uzyskania koloidalnej krzemionki o zawartości części stałych 24%. MOR jest mierzony tak jak w przykładzie 1.
Dla zilustrowania czasów schnięcia uzyskiwanych przy zastosowaniu Megasol™ porównywane są całkowite czasy suszenia dla pięciu powłok dodatkowych nakładanych w przykładach 1 i 8. Czas suszenia jest mierzony przy pomocy termoogniwa dołączonego do próbek. „Pace Scientific Pocket Logger” (naukowy kieszonkowy rejestrator krokowy), model XR340, zapisywał czas względem temperatury. Każda powłoka jest uważana za suchą, gdy jej temperatura jest o 2 stopnie różna od temperatury otoczenia. Temperatura otoczenia wynosi 38,9 ± 2,8°C, a względna wilgotność wynosi 30 ± 5%. Wyniki przedstawiono w tabeli 2. Zgodnie z tymi wynikami dodatkowe powłoki uformowane z żaroodpornych zawiesin wykorzystujących Megasol™ o zawartości części stałych 50% schną w 67% czasu wymaganego do wyschnięcia 5 dodatkowych powłok uformowanych z żaroodpornych zawiesin wykorzystujących NYACOL 830.
Tabela 2
Przykład | Megasol™ Zawartość części stałych spoiwa (%) | NYACOL 830 Zawartość części stałych spoiwa (%) | Dodatkowe „stucco” | MOR- wyjściowy kPa | MOR - po wypaleniu kPa |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
1* | 50 | - | Stopiona krzemionka, numer sita 30-50 | 4892 | 9205 |
2 * | 45 | - | Stopiona krzemionka, numer sita 30-50 | 6603 | 10171 |
3* | 40 | - | Stopiona krzemionka, numer sita 30-50 | 5755 | 8487 |
4* | 35 | - | Stopiona krzemionka, numer sita 30-50 | 4961 | 8494 |
5* | 50 | - | Mulgrain M47-22S, numer sita 20-50 | 5520 | 4830 |
6* | 45 | - | Mulgrain M47-22S, numer sita 20-50 | 6452 | 6610 |
188 600 cd. tabeli 2
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
7* | 40 | - | Mulgrain M47-22S, numer sita 20-50 | 6369 | 5906 |
8** | - | 30 | Stopiona krzemionka, numer sita 30-50 | 3360 | 5203 |
9** | - | 24 | Stopiona krzemionka, numer sita 30-50 | 4175 | 3795 |
10** | - | 30 | Mulgrain M47-22S, numer sita 20-50 | 3243 | 4250 |
11** | - | 27 | Mulgrain M47-22S, numer sita 20-50 | 4416 | 4326 |
12** | - | 24 | Mulgrain M47-22S, numer sita 20-50 | 4540 | 3940 |
1. Moduł pękania po wypaleniu jest otrzymywany po wypaleniu skorupy w temperaturze 1000°C przez 1 godzinę. * Całkowity czas schnięcia dla 5 dodatkowych powłok wynosi 141 minut.
** Całkowity czas schnięcia dla 5 dodatkowych powłok wynosi 236 minut.
Poniższe przykłady ilustrują zwiększanie wytrzymałości ceramicznych form skorupowych dzięki zastosowaniu żaroodpornych zawiesin wykorzystujących Megasol™ w porównaniu z ceramicznymi skorupami wykonanymi z żaroodpornych zawiesin wykorzystujących koloidalne roztwory krzemionki o średnim rozmiarze cząstek 14 nm i 20 nm. Wyniki przedstawiono w tabeli 3.
Przykład 13
Procedura z przykładu 1 została powtórzona z wyjątkiem tego, że Megasol™ o średniej zawartości części stałych 50% został zastąpiony przez koloidalny roztwór krzemionki koloidalnej Ludox® HS 40 o średnim rozmiarze cząstek 14 nm i zawartości części stałych koloidalnej krzemionki 35%. Ludox® HS 40 jest udostępniany przez E.I. DuPont deNemours, Inc. MOR wyjściowy i po wypaleniu zmierzono tak jak w przykładzie 1.
Przykład 14
Procedura z przykładu 13 została powtórzona z wyjątkiem tego, że koloidalny roztwór krzemionki koloidalnej Ludox® HS 40 posiada zawartość części stałych koloidalnej krzemionki 40%. MOR wyjściowy i po wypaleniu zmierzono tak jak w przykładzie 1.
Przykład 15
Procedura z przykładu 1 została powtórzona z wyjątkiem tego, że Megasol™ o średniej zawartości części stałych 50% został zastąpiony przez koloidalny roztwór krzemionki koloidalnej Ludox® TM o średnim rozmiarze cząstek 20 nm i zawartości części stałych koloidalnej krzemionki 35%. Ludox® HS 40 jest udostępniany przez E.I. DuPont deNemours, Inc. MOR wyjściowy i po wypaleniu zmierzono tak jak w przykładzie 1.
Przykład 16
Procedura z przykładu 14 została powtórzona z wyjątkiem tego, że koloidalny roztwór krzemionki koloidalnej Ludox® TM posiada zawartość części stałych koloidalnej krzemionki 40%. MOR wyjściowy i po wypaleniu zmierzono tak jak w przykładzie 1.
Przykład 17
Procedura z przykładu 1 została powtórzona z wyjątkiem tego, że koloidalny roztwór krzemionki koloidalnej Megasol™ posiada zawartość części stałych 35%. MOR wyjściowy i po wypaleniu zmierzono tak jak w przykładzie 1.
Przykład 18
Procedura z przykładu 1 została powtórzona z wyjątkiem tego, że koloidalny roztwór krzemionki koloidalnej Megasol™ posiada zawartość części stałych 40%. MOR wyjściowy i po wypaleniu zmierzono tak jak w przykładzie 1.
188 600
Tabela 3
Przykład | Megasol™ Zawartość części stałych spoiwa (%) | Ludox® HS 40 Zawartość części stałych spoiwa (%) | Ludox® TM40 Zawartość części stałych spoiwa (%) | MOR- wyjściowy kPa | MOR - po wypaleniu kPa |
13 | - | 35 | - | 2415 | 2243 |
14 | - | 40 | - | 1725 | 1587 |
15 | - | - | 35 | 2760 | 5382 |
16 | - | - | 40 | 2243 | 4140 |
17 | 35 | - | - | 4485 | 7004 |
18 | 40 | - | - | 5658 | 1535 |
W kolejnym przykładzie realizacji wynalazku, jak to pokazano w przykładach 19-20, krzemian potasu został wymieszany z Megasol™. Mieszanka krzemianu potasu i Megasol™ jest obecna przynajmniej w powłoce podstawowej lub powłoce dodatkowej. Z korzyścią, mieszanka krzemianu potasu i Megasol™ jest obecna w składzie tak powłoki podstawowej, jaki i powłoki dodatkowej. W każdej z tych powłok krzemian potasu może być obecny w ilości do 50% wagi Megasol™. Z korzyścią, krzemian potasu jest obecny w ilości około 6-8% wagi Megasol™, a najlepiej około 6%.
Przykład 19
Procedura z przykładu została powtórzona z wyjątkiem tego, że zawiesina żaroodporna zastosowana w powłokach podstawowych i dodatkowych ma skład taki jak przedstawiono w tabeli 4. Megasol™ przedstawiony w tabeli 4 charakteryzuje się zawartością cząstek stałych 40%.
Tabela 4
Materiał | Ilość |
Megasol™1 | 700 g |
Krzemionka o numerze sita 4002 | 1375 g |
Środek powierzchniowo czynny PS94003 | 2 ml |
Krzemian potas© | 16,8 g |
Przy czym 1 spoiwo z koloidalnego roztworu krzemionki Megasol™ z Wesbond Corp. posiada 50% zawartość części stałych, 2 stopiona krzemionka, 3 środek powierzchniowo czynny jest udostępniany przez Buntrock Industries, Williamsburg, VA, 4 krzemian potasu Kasil jest udostępniany przez PQ Corporation. Stosunek wagowy SO2/K2O wynosi 2,5, 8,3% to K20,20,8% to SiO2, a 29,1% to części stałe.
MOR wyjściowy i po wypaleniu zmierzono tak jak w przykładzie 1. MOR wyjściowy wyniósł 6300 kPa, a MoR po wypaleniu wyniósł 9826 kPa.
Przykład 20
Procedura z przykładu 19 została powtórzona z wyjątkiem tego, ze podstawowe i dodatkowe powłoki mają skład taki jak pokazano w tabeli 5.
188 600
Tabela 5
Materiał | Ilość |
Megasol™1 | 700 g |
Krzemionka o numerze sita 1402 | 1375 g |
Środek powierzchniowo czynny PS94003 | 2 ml |
Krzemian potasU | 22,4 g |
Przy czym 1 spoiwo z koloidalnego roztworu krzemionki Megasol™ z Wesbond Corp. posiada 40% zawartość części stałych 2 stopiona krzemionka, 3 środek powierzchniowo czynny jest udostępniany przez Buntrock Industries, Williamsburg, VA, 4 krzemian potasu Kasil jest udostępniany przez PQ Corporation. Stosunek wagowy SiO2/K^O wynosi 2,5, 8,3% to K2O, 20,8% to SiO2, a 29,1% to części stałe.
MOR wyjściowy i po wypaleniu zmierzono tak jak w przykładzie 1. MOR wyjściowy wyniósł 6293 kPa, a MoR po wypaleniu wyniósł 9398 kPa.
Zgodnie z kolejnym przykładem realizacji wynalazku, pokazanym w nie ograniczających przykładach 21-24, komercyjnie dostępny koloidalny roztwór krzemionki koloidalnej o małych cząstkach jest mieszany z Megasol™. Mieszanka koloidalnego roztworu krzemionki koloidalnej i Megasol™ jest obecna przynajmniej w podstawowej powłoce lub dodatkowej powłoce. Z korzyścią, mieszanka koloidalnego roztworu krzemionki koloidalnej i Megasol™ jest obecna w składzie tak powłoki podstawowej jaki i powłoki dodatkowej. W każdej z tych powłok komercyjnie dostępny koloidalny roztwór krzemionki koloidalnej o małych cząstkach może być obecny w ilości około 18 do 85% wagi Megasol™.
Szczególnie odpowiedni koloidalny roztwór krzemionki koloidalnej o małych cząstkach, który może być mieszany z Megasol™, został wcześniej opisany jako udostępniany przez EKA Chemicals Co. NYACOL 830, charakteryzujący się średnim rozmiarem cząstek 8 nm i zawartością części stałych krzemionki 24%. Innym odpowiednim koloidalnym roztworem krzemionki koloidalnej o małych cząstkach, który może być mieszany z Megasol™ zgodnie z tym przykładem realizacji, jest roztwór o średnim rozmiarze cząstek około 12 nm, 14 nm, 20 nm i 22 nm.
Przykład 21
Procedura z przykładu 1 została powtórzona z wyjątkiem tego, że zawiesina żaroodporna zastosowana do podstawowych i dodatkowych powłok posiada skład pokazany w tabeli 6. Megasol™ przedstawiony w tabeli 6 posiada zawartość części stałych 50%.
Tabela 6
Materiał | Ilość |
Megasol™1 | 1000 g |
Tecosil 120F2 | 1500 g |
Zircon 3253 | 400 g |
Środek powierzchniowo czynny PS94004 | 2 ml |
NYACOL 83O5 | 562 g |
Przy czym 1 spoiwo z koloidalnego roztworu krzemionki Megasol™ posiada 50% zawartość części stałych i jest udostępniane przez Wesbond Corp, stopiona krzemionka, wypalany cyrkon florydzki udostępniany przez Continental Minerais posiada cząstki o numerze sita -325, środek powierzchniowo czynny jest udostępniany przez Buntrock Industries, Williamsburg, VA, 5 NYACOL 830 posiada zawartość cząstek stałych 24% i jest udostępniany przez EKA Chemicals Co.
188 600
MOR wyjściowy i po wypaleniu zmierzono tak jak w przykładzie 1. MOR wyjściowy wyniósł 5106 kPa, a MoR po wypaleniu wyniósł 11164 kPa.
Przykład 22
Procedura z przykładu 21 została powtórzona z wyjątkiem tego, że Megasol™ jest obecny w ilości 172 g, a NYACOL 830 jest obecny w ilości 490 g.
MOR wyjściowy i po wypaleniu zmierzono tak jak w przykładzie 1. MOR wyjściowy wyniósł 6003 kPa, a MoR po wypaleniu wyniósł 10302 kPa.
Przykład 23
Procedura z przykładu 21 została powtórzona z wyjątkiem tego, że Megasol™ jest obecny w ilości 542 g, a NYACOL 830 jest obecny w ilości 120 g.
MOR wyjściowy i po wypaleniu zmierzono tak jak w przykładzie 1. MOR wyjściowy wyniósł 5920 kPa, a MoR po wypaleniu wyniósł 11509 kPa.
Zgodnie z kolejnym przykładem realizacji wynalazku, pokazanym w nie ograniczających przykładach 24-26, koloidalne spoiwo wykorzystujące krzemian potasu, komercyjnie dostępny koloidalny roztwór krzemionki koloidalnej o małych cząstkach i Megasol™, jest obecne przynajmniej w podstawowej powłoce lub dodatkowej powłoce. Z korzyścią, koloidalne spoiwo jest obecne w składzie tak powłoki podstawowej jaki i powłoki dodatkowej. W każdej z tych powłok, krzemian potasu, komercyjnie dostępny koloidalny roztwór krzemionki koloidalnej o małych cząstkach i Megasol™ mogą być obecne w koloidalnym spoiwie w różnych ilościach. Megasol™ może być obecny w koloidalnym spoiwie w ilości od 10 do 87% wagi koloidalnego spoiwa, krzemian potasu może być obecny w koloidalnym spoiwie w ilości od 3 do 8% wagi koloidalnego spoiwa, komercyjnie dostępny koloidalny roztwór krzemionki koloidalnej o małych cząstkach może być obecny w koloidalnym spoiwie w ilości od 5 do 87% wagi koloidalnego spoiwa. W tym przykładzie realizacji, krzemian potasu jest z korzyścią krzemianem potasu Kasil udostępnianym przez PQ Corporation. Krzemian potasu Kasil posiada stosunek wagowy Si02/K20 równy2,5, 8,3% K2O, 20,8% S1O2, i 29,1% części stałych. Ponadto, w tym przykładzie realizacji wynalazku koloidalnym roztworem krzemionki koloidalnej o małych cząstkach jest NYACOL 830, którego średnia wielkość cząstek wynosi 8 nm oraz który zawiera 24% części stałych krzemionki i jest udostępniany przez EKA Chemicals Co.
Przykład 24
Procedura z przykładu 1 została powtórzona z wyjątkiem tego, że zawiesina żaroodporna zastosowana do podstawowych i dodatkowych powłok posiada skład pokazany w tabeli 7.
Tabela 7
Materiał | Ilość |
Spoiwo koloidalne™1 | 1000 g |
Tecosil 120F2 | 1500 g |
Zircon 3253 | 400 g |
Środek powierzchniowo czynny PS94004 | 2 ml |
Przy czym 1 mieszanka Megasol™ o zawartości cząstek stałych 50% i udostępniana przez Wesbond Corp., krzemianu potasu Kasil oraz NYACOL 830, ma taki skład, że Megasol™ jest obecny w ilości 87% wagi koloidalnego spoiwa, Kasil jest obecny w ilości około 8% wagi koloidalnego spoiwa, a NYACOL 830 jest obecny w ilości około 5% wagi koloidalnego spoiwa, 2 stopiona krzemionka, udostępniana przez C-E Minerals, posiada cząstki o rozmiarze 44-177 mikrometrów, 3 wypalany cyrkon florydzki udostępniany przez Continental Minerals posiada cząstki o numerze sita -325, 4 środek powierzchniowo czynny jest udostępniany przez Buntrock Industries, Williamsburg, VA.
Przykład 25
Procedura z przykładu 24 została powtórzona z wyjątkiem tego, że w spoiwie koloidalnym Megasol™ jest obecny w ilości 10% wagi koloidalnego spoiwa, Kasil jest obecny w ilości około 3% wagi koloidalnego spoiwa, a NYACOL 830 jest obecny w ilości około 87% wagi koloidalnego spoiwa.
188 600
Przykład 26
Procedura z przykładu 24 została powtórzona z wyjątkiem tego, że w spoiwie koloidal nym Megasol™ jest obecny w ilości 57% wagi koloidalnego spoiwa, Kasil jest obecny w ilo ści około 5% wagi koloidalnego spoiwa, a NYACOL 830 jest obecny w ilości około 38% wa gi koloidalnego spoiwa.
Claims (17)
1. Sposób wytwarzania ceramicznej formy skorupowej do odlewania metodą traconego wosku, w którym nakłada się powłokę z podstawowej zawiesiny powłokowej, zawierającej materiał żaroodporny i roztwór koloidalny krzemionki koloidalnej, na jednorazowy wzorzec z termoplastycznego materiału do wytworzenia podstawowej powleczonej formy wstępnej, osusza się podstawową powleczoną formę wstępną, nakłada się przynajmniej jedną powłokę z żaroodpornej dodatkowej zawiesiny powłokowej, zawierającej materiał żaroodporny i koloidalny roztwór krzemionki koloidalnej, na wspomnianą podstawową powleczoną formę wstępną w celu utworzenia formy wstępnej z nałożonymi dodatkowymi powłokami, osusza się formę wstępną z nałożonymi dodatkowymi żaroodpornymi powłokami, usuwa się termoplastyczny wzorzec ze wspomnianej żaroodpornej powleczonej dodatkowymi powłokami formy wstępnej do wytworzenia wyjściowej formy skorupowej, ogrzewa się wyjściową formę skorupową do temperatury wystarczającej do wytworzenia ceramicznej formy skorupowej, znamienny tym, że przynajmniej podstawowa zawiesina powłokowa lub dodatkowa zawiesina żaroodporna roztworu koloidalnego ma średnią wielkość cząstek 40 nm.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ponadto nakłada się materiał „stucco” przynajmniej na formę wstępną powleczoną powłoką podstawową lub formę wstępną powleczoną żaroodporną powłoką dodatkową przed osuszeniem wspomnianej formy wstępnej powleczonej powłoką podstawową lub wspomnianej formy wstępnej powleczonej żaroodporną powłoką dodatkową.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że koloidalny roztwór krzemionki koloidalnej posiada zakres rozmiaru cząstek od 6 do 190 nm.
4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że koloidalny roztwór krzemionki koloidalnej posiada standardowe odchylenie cząstek równe 20 nm.
5. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że koloidalny roztwór ma zawartość sodu od 0,02 do 0,35%.
6. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że koloidalny roztwór krzemionki ma zawartość części stałych od 30% do 50%.
7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że koloidalny roztwór krzemionki ma zawartość części stałych równą 40%.
8. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że podstawowa zawiesina żaroodporna zawiera żaroodporne drobiny wybrane z grupy składającej się ze stopionej krzemionki i cyrkonu, przy czym średni rozmiar tych żaroodpornych drobin ma rozmiar o numerze sita od -200 do -350.
9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że żaroodporna dodatkowa zawiesina powłokowa zawiera stopioną krzemionkę, której cząstki mają rozmiar o numerze sita od -80 do -270.
10. Sposób wytwarzania ceramicznej formy skorupowej do odlewania metodą traconego wosku, w którym nakłada się powłokę z podstawowej zawiesiny powłokowej, zawierającej materiał żaroodporny i koloidalne spoiwo zawierające koloidalny roztwór krzemionki koloidalnej i krzemian potasu, na jednorazowy wzorzec z termoplastycznego materiału do wytworzenia podstawowej powleczonej formy wstępnej, osusza się podstawową powleczoną formę wstępną, nakłada się powłokę z żaroodpornej dodatkowej zawiesiny powłokowej, zawierającej materiał żaroodporny i koloidalny roztwór krzemionki koloidalnej, na wspomnianą podstawową powleczoną formę wstępną do utworzenia formy wstępnej z nałożonymi dodatkowymi powłokami, osusza się formę wstępną z nałożonymi dodatkowymi żaroodpornymi powłokami, usuwa się termoplastyczną formę ze wspomnianej żaroodpornej powleczonej dodatkowymi powłokami formy wstępnej do wytworzenia wyjściowej formy skorupowej, ogrzewa się wyjściową formę skorupową do temperatury wystarczającej do wytworzenia ce188 600 ramicznej formy skorupowej, znamienny tym, że przynajmniej podstawowa zawiesina powłokowa lub dodatkowa zawiesina żaroodporna koloidalnego roztworu koloidalnej krzemionki zastosowanego w spoiwie z koloidalnej krzemionki ma średnią wielkość cząstek 40 nm.
11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że ponadto nakłada się materiał „stucco” przynajmniej na formę wstępną powleczoną powłoką podstawową lub formę wstępną powleczoną żaroodporną powłoką dodatkową przed osuszeniem wspomnianej formy wstępnej powleczonej powłoką podstawową lub wspomnianej formy wstępnej powleczonej żaroodporną powłoką dodatkową.
12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że krzemian potasu jest obecny w ilości do 50% wagi koloidalnego roztworu krzemionki koloidalnej, oraz posiada średni rozmiar cząstek wynoszący 40 nm.
13. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że krzemian potasu jest obecny w ilości 6-8% wagi koloidalnego roztworu krzemionki koloidalnej, oraz posiada średni rozmiar cząstek wynoszący 40 nm.
14. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że krzemian potasu jest obecny w ilości 6% wagi spoiwa z koloidalnej krzemionki, oraz posiada średni rozmiar cząstek wynoszący 40 nm.
15. Sposób wytwarzania ceramicznej formy skorupowej do odlewania metodą traconego wosku, w którym nakłada się powłokę z podstawowej zawiesiny powłokowej, zawierającej materiał żaroodporny i koloidalne spoiwo, na jednorazowy wzorzec z termoplastycznego materiału w celu wytworzenia podstawowej powleczonej formy wstępnej, osusza się podstawową powleczoną formę wstępną, nakłada się powłokę z żaroodpornej dodatkowej zawiesiny powłokowej, zawierającej materiał żaroodporny i koloidalny roztwór krzemionki koloidalnej, na wspomnianą podstawową powleczoną formę wstępną do utworzenia formy wstępnej z nałożonymi dodatkowymi powłokami, osusza się formę wstępną z nałożonymi dodatkowymi żaroodpornymi powłokami, usuwa się termoplastyczny wzorzec ze wspomnianej żaroodpornej powleczonej dodatkowymi powłokami formy wstępnej do wytworzenia wyjściowej formy skorupowej, ogrzewa się wyjściową formę skorupową do temperatury wystarczającej do wytworzenia ceramicznej formy skorupowej, znamienny tym, że przynajmniej podstawowa zawiesina powłokowa lub dodatkowa zawiesina żaroodporna koloidalnego spoiwa jest mieszanką koloidalnego roztworu krzemionki koloidalnej o średnim rozmiarze cząstek 40 nm, koloidalnego roztworu krzemionki koloidalnej o średnim rozmiarze cząstek od 8 nm, oraz krzemianu potasu.
16. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że ponadto nakłada się materiał „stucco” przynajmniej na formę wstępną powleczoną powłoką podstawową lub formę wstępną powleczoną żaroodporną powłoką dodatkową przed osuszeniem wspomnianej formy wstępnej powleczonej powłoką podstawową lub wspomnianej formy wstępnej powleczonej żaroodporną powłoką dodatkową.
17. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że we wspomnianym koloidalnym spoiwie wspomniany koloidalny roztwór krzemionki koloidalnej, posiadający średni rozmiar cząstek równy 40 nm, jest obecny w ilości od 10 do 87% wagi koloidalnego spoiwa, krzemian potasu jest obecny w ilości od 3 do 8% wagi koloidalnego spoiwa, a koloidalny roztwór o małym rozmiarze cząstek, których średni rozmiar cząstek wynosi 8 nm, jest obecny w koloidalnym spoiwie w ilości od 5 do 87% wagi koloidalnego spoiwa.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US7436698P | 1998-02-11 | 1998-02-11 | |
US09/105,782 US6000457A (en) | 1998-06-26 | 1998-06-26 | Investment casting mold and method of manufacture |
PCT/US1999/002479 WO1999041030A1 (en) | 1998-02-11 | 1999-02-09 | Investment casting mold and method of manufacture |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
PL343202A1 PL343202A1 (en) | 2001-07-30 |
PL188600B1 true PL188600B1 (pl) | 2005-02-28 |
Family
ID=26755571
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PL99343202A PL188600B1 (pl) | 1998-02-11 | 1999-02-09 | Sposób wytwarzania ceramicznej formy skorupowej do odlewania metodą traconego wosku |
Country Status (14)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6257316B1 (pl) |
EP (1) | EP1053068A4 (pl) |
JP (1) | JP2002502707A (pl) |
KR (1) | KR100565102B1 (pl) |
CN (1) | CN1191136C (pl) |
AU (1) | AU746661B2 (pl) |
BR (1) | BR9907817A (pl) |
CA (1) | CA2318608C (pl) |
CZ (1) | CZ20002655A3 (pl) |
HU (1) | HUP0400879A2 (pl) |
NZ (1) | NZ505733A (pl) |
PL (1) | PL188600B1 (pl) |
TW (1) | TWI235740B (pl) |
WO (1) | WO1999041030A1 (pl) |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4528366B2 (ja) * | 2001-04-27 | 2010-08-18 | 花王株式会社 | 塗型剤及び塗装方法 |
US6770699B2 (en) | 2001-08-27 | 2004-08-03 | Nalco Company | Investment casting binders for making molds having high green strength and low fired strength |
US6622774B2 (en) * | 2001-12-06 | 2003-09-23 | Hamilton Sundstrand Corporation | Rapid solidification investment casting |
GB0218382D0 (en) * | 2002-08-08 | 2002-09-18 | Univ Birmingham | Improved investment casting process |
US20070151702A1 (en) * | 2003-01-07 | 2007-07-05 | Francois Batllo | Method of improving the removal of investment casting shells |
GB0402516D0 (en) * | 2004-02-05 | 2004-03-10 | Univ Birmingham | Improved investment casting process |
DE102004014573A1 (de) * | 2004-03-25 | 2005-10-27 | BEGO Bremer Goldschlägerei Wilh. Herbst GmbH & Co. KG | Verfahren zur Herstellung einer Muffel für den Fein- oder Modellguss, Verfahren zum Herstellen eines metallischen, keramischen oder glaskeramischen Guss- oder Pressobjekts und Kit zur Herstellung eines solchen Objekts |
US20060081350A1 (en) * | 2004-10-14 | 2006-04-20 | Francois Batllo | Method of improving the removal of investment casting shells |
CN100497261C (zh) * | 2005-06-16 | 2009-06-10 | 章浩龙 | 一种复合熔模铸造耐火材料及其制造方法 |
DE102005045666A1 (de) * | 2005-09-14 | 2007-03-15 | Itn Nanovation Gmbh | Schicht oder Beschichtung sowie Zusammensetzung zu ihrer Herstellung |
CN100488664C (zh) * | 2007-10-29 | 2009-05-20 | 福建省建阳市汽车锻压件厂 | 生产汽车工字前轴的熔模精密铸造工艺 |
CN102019643A (zh) * | 2010-10-27 | 2011-04-20 | 宜兴市正大特种瓷件有限公司 | 掺蜡成型陶瓷制品烧成消除蜡烟的方法 |
US9227241B2 (en) | 2010-12-08 | 2016-01-05 | Nalco Company | Investment casting shells having an organic component |
EP3124135B1 (en) * | 2014-03-28 | 2019-05-29 | IHI Corporation | CASTING MOLD, METHOD OF MANUFACTURING SAME, Ti-Al ALLOY CAST PRODUCT, AND METHOD OF CASTING SAME |
CN112808935B (zh) * | 2020-12-30 | 2022-09-20 | 江阴鑫宝利金属制品有限公司 | 高强度、易清理硅溶胶制壳工艺 |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2806270A (en) | 1953-07-17 | 1957-09-17 | Rolls Royce | Method of making moulds for precision casting |
US2829060A (en) | 1954-10-25 | 1958-04-01 | Rolls Royce | Mould and method of making the same |
GB1004278A (en) | 1963-06-14 | 1965-09-15 | Monsanto Chemicals | Production of moulds |
US3396775A (en) | 1965-11-24 | 1968-08-13 | Dresser Ind | Method of making a shell mold |
US3751276A (en) | 1970-06-25 | 1973-08-07 | Du Pont | Refractory laminate based on negative sol or silicate and positive sol |
US3748157A (en) | 1970-06-25 | 1973-07-24 | Du Pont | Refractory laminate based on negative sols or silicates and basic aluminum salts |
US3878034A (en) | 1970-06-25 | 1975-04-15 | Du Pont | Refractory laminate based on negative sol or silicate and positive sol |
US3752679A (en) * | 1971-06-01 | 1973-08-14 | Du Pont | Refractory laminate based on negative sols or silicates and polymeric lattices containing cationic surfactants |
US4162238A (en) * | 1973-07-17 | 1979-07-24 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Foundry mold or core compositions and method |
JPS5086420A (pl) * | 1973-12-06 | 1975-07-11 | ||
US4352390A (en) | 1978-12-04 | 1982-10-05 | Sherwood Refractories, Inc. | Precision silica cones for sand casting of steel and iron alloys |
JPS629739A (ja) * | 1985-07-05 | 1987-01-17 | Nissan Chem Ind Ltd | 精密鋳型作製用結合剤 |
JPH0635026B2 (ja) * | 1986-05-02 | 1994-05-11 | トヨタ自動車株式会社 | 鋳型造型方法 |
EP0489470A1 (en) * | 1990-12-03 | 1992-06-10 | Akzo Nobel N.V. | Hybrid binder having reduced organic solvent content for use in refractory moulds |
-
1999
- 1999-02-08 TW TW088101853A patent/TWI235740B/zh not_active IP Right Cessation
- 1999-02-09 AU AU26583/99A patent/AU746661B2/en not_active Ceased
- 1999-02-09 WO PCT/US1999/002479 patent/WO1999041030A1/en active IP Right Grant
- 1999-02-09 CA CA002318608A patent/CA2318608C/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-02-09 HU HU0400879A patent/HUP0400879A2/hu active IP Right Revival
- 1999-02-09 EP EP99906748A patent/EP1053068A4/en not_active Withdrawn
- 1999-02-09 KR KR1020007008758A patent/KR100565102B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1999-02-09 JP JP2000531265A patent/JP2002502707A/ja active Pending
- 1999-02-09 CN CNB998029181A patent/CN1191136C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1999-02-09 NZ NZ505733A patent/NZ505733A/xx not_active IP Right Cessation
- 1999-02-09 BR BR9907817-1A patent/BR9907817A/pt not_active IP Right Cessation
- 1999-02-09 PL PL99343202A patent/PL188600B1/pl not_active IP Right Cessation
- 1999-02-09 CZ CZ20002655A patent/CZ20002655A3/cs unknown
- 1999-11-23 US US09/447,782 patent/US6257316B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
PL343202A1 (en) | 2001-07-30 |
WO1999041030A1 (en) | 1999-08-19 |
EP1053068A4 (en) | 2009-01-21 |
CN1191136C (zh) | 2005-03-02 |
CA2318608C (en) | 2006-11-21 |
CZ20002655A3 (cs) | 2001-10-17 |
CN1290198A (zh) | 2001-04-04 |
BR9907817A (pt) | 2000-10-31 |
HUP0400879A2 (en) | 2004-08-30 |
NZ505733A (en) | 2002-09-27 |
KR20010040857A (ko) | 2001-05-15 |
AU746661B2 (en) | 2002-05-02 |
TWI235740B (en) | 2005-07-11 |
US6257316B1 (en) | 2001-07-10 |
EP1053068A1 (en) | 2000-11-22 |
KR100565102B1 (ko) | 2006-03-30 |
AU2658399A (en) | 1999-08-30 |
JP2002502707A (ja) | 2002-01-29 |
CA2318608A1 (en) | 1999-08-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101184563B (zh) | 熔模铸造模具制造方法 | |
US6991022B2 (en) | Investment casting mold and method of manufacture | |
US7004230B2 (en) | Investment casting shells and compositions including rice hull ash | |
PL188600B1 (pl) | Sposób wytwarzania ceramicznej formy skorupowej do odlewania metodą traconego wosku | |
US6000457A (en) | Investment casting mold and method of manufacture | |
JP2020514078A (ja) | 高圧ダイカストにおける鋳造用中子のための組成物及び方法 | |
US7500511B2 (en) | Molding composition and method of use | |
Mills | Investment Materials and Ceramic Shell Manufacture | |
KR100348713B1 (ko) | 정밀주조용 알루미나계 주형 및 그 제조방법 | |
KR100257959B1 (ko) | 붕괴성이 우수한 정밀주조용 주형 | |
Kundu et al. | Cost Effective Ceramic Shell Building for Good Quality Casting | |
MXPA00007888A (en) | Investment casting mold and method of manufacture | |
KR19990086316A (ko) | 통기성이 우수한 정밀주조용 주형 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Decisions on the lapse of the protection rights |
Effective date: 20090209 |