TW424016B - Core compositions and articles with improved performance for use in castings for gas turbine applications - Google Patents

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印制β 424 01 〇 Α7 ___Β7______ 五、發明說明纟) 發明背景 本發明係關於一種熔模鑄造定向固化低共熔及超合金 組份的改良，更定言之，係關於一種可做爲鑄造此等超合 金組份之氧化鋁殼模及核心，及製造此等氧化鋁殼模的方 法。 用於Newest氣體渦輪機之渦輪機葉片及噴嘴必須鑄造 成容忍度嚴苛的精確尺寸。特別利益在於在尺寸精確地控 制使渦輪機葉片裡面冷卻氣體與熱氣體物流分離的金屬壁 之厚度及大小下，製造單晶及定向固化鑄造體。鑄造體之 金屬壁主要藉由已知做爲核心之陶瓷的性質來控制《重點 是能夠尺寸精確地製造核心，對應所要金屬鑄造體的尺寸 0 除了在鑄造陶瓷核心需要尺寸精確，製造上述定向固 化金屬低共熔及超合金需要核心不僅尺寸安定而且強度足 以容納及成型鑄造體。除此之外，此等核心必須也非常耐 用及可變形以避免鑄造體在冷卻及固化期間機械性斷裂（ 熱斷裂）。此外，核心材料必須能夠容忍1 5 0 0 °C到 1 6 5 0 t的超合金溫度。 習知技藝包括使用氧化矽或氧化矽-锆（白矽石）作 爲核心及模製材料。很難控制氧化矽核心的尺寸大小的原 因至少有二個。首先，做爲核心材料之以晶體爲主的氧化 矽材料在鑄造期間容易產生Martenshic型相變化。因此，由 此等材料做成的核心無法在用於鑄造之前完全燒結而成爲 實際可用之物。否則的話，核心可能在一冷卻但仍在相關 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2)0 X 297公釐） • 4 - ： Γ--^--------^---------, (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 424 01 6 A7 ___B7__ 五、發明說明g ) 的模具裡時斷裂。其次，氧化矽合金及相關模具之間的熱 膨脹差異通常非常大。因此，如果不是不可能的話，是很 難將氧化矽核心穩固地固定在相關模具裡而沒有使氧化矽 核心容易斷裂。 氧化鋁，或''鋁氧〃本身-沒有化學或物理黏合材料 -也由於化學相容性及濾除性兩者因素而一直被認定爲可 用的核心及模製材料。不幸地，由氧化鋁複合材料所組成 的陶瓷材料已知在燃燒期間容易過度收縮並且比所要的燃 燒後密度高。此等收縮程度對於製造期間需要空間尺寸精 •確度的用途，例如製造定向固化金屬低共熔合金及超合金 而言是無法接受的。 此外，收縮同時造成孔度減小，使陶瓷物件具有不適 合鑄造超合金的機械性質。依此觀點觀之，因爲在陶瓷及 合金之間通常有相當的熱膨脹差異，所以一從超合金鑄造 溫度冷卻時合金即受箍及縱向抗拉應力。因此，如果陶瓷 物件非常密實（亦即無孔），塑性極小而且在提高的溫度 下抗變形性高，則此可能導致陶瓷物件裡發生機械破裂或 熱撕裂。 美國專利4，1 6 4，4 2 4揭示一種由氧化鋁做成 的低收縮性陶瓷核心，其具有足夠的孔度並而適合用於熔 模鑄造定向固化低共熔合金及超合金。可以包括鋁的反應 物短效性塡充材料係與可相容形成粗產物的氧化鋁混合。 粗產物接著在還原或惰性大氣（例如氮氣）裡提高的溫度 下燃燒，藉以使短效性塡充材料裡的反應物材料降低一部 —^----„---^--------訂·-------·線· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -5- 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印4·'取 424 01 b A7 _____B7____ 五、發明說明$ ) 份的氧化鋁，該氧化鋁部分以氣體狀態從密實體中移除。 這些氣體中的一些氣體係藉由氣相轉移作用沈積於其它氧 化鋁顆粒上，造成該顆粒變粗及變圓，並且在氧化鋁顆粒 之間產生狹窄的連橋網。由於形成較粗的粒子，因而減輕 陶瓷核心的收縮程度，而得以製造此等具有尺寸精確性的 核心。此外，保持足夠的孔度，以致於核心不會有過度的 強度。 不幸地，美國專利4，164，424揭示關於製造 陶瓷物件的方法非常昂貴，需要精確控制水蒸汽壓力的窯 爐。此外，在受控制之大氣爲氫氣的情況裡，由於此等大 氣具有爆炸特性而必須採取另外的安全措施。而且，美國 專利4，1 6 4，4 2 4揭示關於中間粗產物的形成方法 典型需要經常維修的昂貴設備，例如die wear,使製程不具 經濟效益。 美國專利4，1 6 4，4 2 4揭示的方法另外被蠟黏 合劑的使用所限。蠟黏合劑典型用來增進中間粗產物的強 度。在燃燒期間去除此等黏合劑是非常耗時的，因爲要靠 圓形粒子周圍表面張力所致的毛細作用。任何情況裡，相 關粗產物的去除必然很慢，否則此等粗產物可能容易斷裂 ，陷落或起泡。 發明內容之描述 根據本發明之內容，其係提供一種可供溶模鑄造定向 固化低共熔合金及超合金材料之新穎且經改良的核心，一 ----—-----；---^--------^------—**5^* <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -6- 經濟部智慧財產局員工湞費合作社印*'1农 Α7 _Β7 五、發明說明& ) 種粗中間產物，及一種製造此等核心及粗產物之新穎且經 改良的方法。製造此等核心之新穎且經改良的方法係減輕 燒結期間的變質效應，並因此有利於製造尺寸精確的核心 。所得經燒結的陶瓷產物空間尺寸安定並且具有冷卻及固 化鑄造合金期間允許變形的所要強度。本發明的方法藉由 利用產生堅硬但多孔的中間粗產物以進一步增進此等核心 的製造效率，該粗產物的相關黏合劑可以容易在加熱核心 期間去除以藉此降低總體燃燒時間。 因此，本發明眾多觀點之一係提供一種製造可供作爲 熔模鑄造定向固化低共熔合金及超合金材料之核心的經燃 燒陶瓷物件的改良方法，作爲克服習知技藝方法之缺點的 方法及製造可供作爲熔模鑄造定向固化低共熔及超合金材 料之新穎且經改良核心產物的方法，本發明之方法包括下 列步驟：製備包括氧化鋁，鋁及液態可聚合黏合劑之溶液 的陶瓷漿料，將漿料做成物件形狀體的粗.產物，並在含氧 大氣中加熱粗產物。有利地，可聚合黏合劑將氧化鋁粒子 空間固定在粗產物中，以避免氧化鋁集中並且確定不斷地 連續分佈於整個核心表面，以在此等核心位於含氧大氣中 時均勻氧化。 在本發明的專利說明書中，包含可聚合黏合劑的液體 包括水1有機溶液或水與有機溶液的混合物。有機溶液進 一步定義爲實質溶解作爲黏合劑之單體的任何含有機物液 體。可供本發明使用之液體的適當實例包括水，醇類，甲 苯，己烷，其混合物，及相似物。 本纸張尺度適用中國®家標準（CNS)A4規格<210 X 297公釐） -----------Ί--t--------訂---------線. J. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 424 01 6 A7 B7 五、發明說明$ ) 在含氧大氣中加熱上述組成物之粗產物的步驟較佳在 使含於粗產物之黏合劑組份中的液體相當快速蒸發的溫度 下進行。此產生具有開放孔的中間粗產物，特別是由於液 體蒸發之故，此有利於氧更滲透於粗產物，藉此使與氧混 合的鋁被氧化。極希望粗產物中的鋁在一加熱時被氧化， 形成在粗產物中與最初摻合之氧化鋁鍵結的細小氧化鋁微 晶，形成較堅硬的核心。同樣也由於反應鍵結方法期間體 積膨脹而降低產物收縮的程度。極希望產物的收縮程度降 低，產物最後的尺寸形狀容易控制並且得到較高的陶瓷產 物再製率。經改良的陶瓷產物尺寸再製率係使熔模鑄造超 合金之空間尺寸的控制程度獲得改善。有利地，可聚合黏 合劑係爲一種一受熱時即氧化及/或汽化的黏合劑。尤其 ，包括在致使粗產物中鋁與氧化鋁反應鍵結之溫度（典型 爲大約3 0 0 — 1 3 5 0SC)下加熱的上述方法的加熱步 驟特別適合具有可在一曝於此等溫度時即蒸發之可聚合黏 合劑的粗產物。尤其，想要用在此等溫度下蒸發或v燒掉 〃（亦即氧化）的可聚合黏合劑，以進一步利於在粗產物 中產生毛孔，而具有上述優點。 因此，在本發明方法的眾多觀點裡，此等方法係提供 一種具上述組成物的核心，其中加熱時，及曝於含氧大氣 時，即達到下列所述者： (i )使含可聚合黏合劑的液體蒸發，以產生多孔結 構； (1 1 )使可聚合黏合劑汽化，得到孔度增加的結構 本紙張尺度適用中S國家標準（CNS)A4規格（2]0 X 297公釐） (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝，----— I I 訂— — — — —— If* - 經濟部智慧財產局員工湞費合作社印製 -8 - 424 01 6 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明0 ) :及 (i i i )使粗產物中的鋁氧化成氧化鋁’此作用乃 由此等多孔結構促進進行，與預先存在的已摻合氧化鋁反 應鍵結，藉以增加核心的強度並使體積增加，抵銷由於加 熱所導致的收縮效應；藉此獲得實質的尺寸精確度及堅硬 但可壓碎的核心。 有利地，達到上述效果的加熱步驟可以—次進行。然 而，因爲通常蒸發粗產物之液體組份所需的溫度很低（爲 大約2 0 °C —大約2 0 0 °C，所以液體通常爲水或有機溶 液或其混合物），而導致鋁氧化相當快速並且在含氧大氣 中反應鍵結以及導致可聚合黏合劑汽化的溫度爲大約 3 0 0 t -大約1 3 5 0 r，及將粗產物最後燒結成燒結 陶瓷模型所需的溫度爲大約1 3 5 0 t到大約1 6 5 0 °C ，所以在實際的作法上，加熱步驟可以構成利用逐漸增加 溫度到最高可達大約1 3 5 0 °C到1 6 5 0 °C的單一步驟 ，其中溫度增加（加熱）的速度慢到足以使此等步驟每一 個分別接續地完成。 在上述方法的較佳具體實施例裡，利用膠體鑄造法將 漿料做成粗產物，較佳利用擠型或將陶瓷漿料澆入密閉凹 模裡做成粗產物。爲了使氧化鋁與鋁的反應鍵結達最佳化 ，較佳使漿料裡面氧化鋁對鋁的重量比爲大約2 0 : 1到 大約5 : 2，並且最初漿料摻合物中的氧化鋁爲熔化氧化 銘。 由上述方法所得的已經燃燒的陶瓷物件也揭示如下並 本紙張尺度遶用中囹國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -9- ----------Γ--^·-------訂--------線- (請先閱讀背面之>i意事項再填寫本頁) 424 cn 6 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明c ) 如申請專利範圍所述。 在本發明關於含鋁及氧化鋁之核心及模型的觀點裡， 傾發現，在形成粗產物時，希望使用可聚合黏合劑以利於 及時製造核心或模型並利於製造具所要強度的核心或模型 0 因此，在本發明的另一觀點裡，本發明提供一種可供 做爲熔模鑄造定向固化低共熔合金及超合金材料之殼模或 核心的新穎粗產物，其係由包括氧化鋁，鋁，可聚合黏合 劑及液體所組成的膠體物件。 注意，可聚合黏合劑能夠在粗產物一受熱時被氧化或 汽化，以致於輔助多孔結構產生，獲得上述的優點。 除此之外，本發明係包括一種製造可供做爲熔模鑄造 定向固化低共熔合金及超合金材料之殼模或核心的新穎粗 產物的方法，該方法包括： (i )製備氧化鋁，鋁及以液體爲溶劑之可聚合黏合 劑的溶液； (i i )將漿料做成物件形狀體的粗產物； (i i i )在任何含氧大氣中加熱該粗產物。 發明內容之詳細說明 本發明之一觀點係包括一種製造核心組成物及熔模鑄 造的方法並且包含製備包括氧化鋁及鋁金屬的陶瓷漿料， 使用低溫成型法，例如膠體鑄造法由此等混合物形成粗產 物，然後在含氧大氣終將粗產物燒到最高可達大約 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x 297公釐） -10 * ------------Γ —ic-----tj —訂---------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 重量百分比 0 到 3 3 % 2 5 到 1 0 0 % 0 到 3 3 % 0 到 2 0 %

Zl 2 4 ο ^ 6 Α7 ------Β7__ 五、發明說明$ ) 1 3 5 0 °c到大約1 6 5 0 t等步驟。該方法係利於尺寸 精確地製造核心及熔模模型，使超合金的所要尺寸適合由 此等核心或熔模模型鑄造。此外，由該方法所得的核心及 熔模模型空間尺寸安定並且具有在冷卻及固化鑄造體期間 允許變形的所要強度。 本發明的此等方法將詳細說明如下。 在形成粗產物之前’形成由氧化鋁及鋁所組成的陶瓷 漿料。 適合該方法使用的氧化鋁係爲具下列粒子分佈的熔化 氧化鋁： 粒子大小* 1 2 0網目 2 4 ◦網目 4 0 0網目 9 0 0網目 * U S標準舖大小 在形成陶瓷漿料時，氧化鋁對鋁的重量比應爲大約 2 0 : 1到大約5 : 2。 鋁粒子大小較佳大約4到大約2 0微米。可使用較小 的鋁粒子，但是會有燃燒的風險。通常，就降低最後燒結 產物之收縮程度目的而言，較佳使用較大的鋁粒子。 以下將描述供形成粗產物及燒結陶瓷物件用之本發明 方法的較佳具體實施例。 形成包括熔化氧化鋁及鋁金屬的最初預混物，其中熔 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------Μ--^--------訂·--------線. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -11 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 424 01 6 A7 _B7____ 五、發明說明$ ) 化氧化鋁及鋁金屬的比例分別爲大約2 0 : 1到大約5 : 2，同時將以蒸餾水爲溶劑之N —羥基甲基丙烯醯胺（ Η M A Μ 〃）水溶液的可聚合黏合劑，例如具羧基甲基纖 維素鈉之微晶纖維素（N T C ~ 8 0 T M ) ( F M C公司的 一種商品，亦即F M C公司生產的羧基甲基纖維素鈉）等 增稠劑，及例如供改質所得凝膠之黏塑性，以使凝膠在乾 燥期間發生斷裂之情況降低用的等塑化劑一起混合在漿料 中。Η M A Μ係爲一種可與氧化鋁交聯並在與氧化鋁混合 > 及與 Ν，Ν，Ν，Ν— 丁二胺（、'TEMED〃 ）與過 硫酸銨（A P S 〃 ）混合時形成凝膠的單體。在形成操 作步驟進行前一刻才將Τ Ε Μ E D與A P S加入預混物， 以避免過早引發膠化。因爲Η M A Μ特別容易在鋁金屬的 存在下於水中交聯，所以也將4 —甲氧基酚（Μ E H Q ) 加入以抑制過早交聯，及抑制因而導致的過早膠化。具有 與氧化鋁或鋁交聯之類似能力及能在一受熱即汽化或氧化 ，因而適合供本發明目的使用之其它可聚合黏合劑係包括 甲基丙烯醯胺’ Ν ’ Ν’ —甲撐雙丙烯醯胺，丙烯醯胺系的 其它單體，乙烯基一 2 —吡咯烷，及聚（乙二醇） 1 0 〇 〇二甲基丙稀酸醋，及其混合物。 可以將另外的化合物加入預混物中。例如，可以加入 釔與給及稀土金屬，以降低氧化鋁殼模或核心在鑄造含釔 及耠之超合金時的反應性°也可以將膠體氧化矽加入漿料 中做爲黏合劑。鎂及銷也可以包含於預混物中以增加殼模 或核心組成物的耐火性質。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -12- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝-----I I I 訂- —11 丨 — 丨 · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α2Λ〇^6 Α7 _____Β7___ 五、發明說明6ο ) 然後在球磨機中均化預混物：在真空條件下脫脂，與 TEMED及AP S混合，並且完成粗產物。陶瓷漿料的 粗產物可以利用任一種低壓成型方法，較佳利用膠體鑄造 法製得。較佳地，當使用擠型法時，陶瓷漿料在低壓下擠 入鋼模，然後膠化。膠化方法較佳以熱方式完成以快速製 造。然而，在鋁反應性過度的情況-其中鋁沈積，與可作 用的有機物質反應產生不想要的氫氣氣泡-裡，以室溫膠 化爲較佳。 將粗產物放入鋼模，在室溫下固化1 - 2小時或以 5 0 °C固化1 5分鐘。在膠化之後，將粗產物取出鋼模並 立即放入控制濕度之乾燥室系列的第一個裡，以避免由於 快速乾燥而導致斷裂或不均勻收縮。第一室裡的相對濕度 可以保持在7 5 % 1 2小時。在第二室裡，相對濕度保持 在5 0 % 8小時。最後，將粗產物放入大約5 0 °C的烤箱 中8小時，該烤箱的濕度未受到控制。時.間長短皆可。時 間係視粗產物的剖面或長度而定。 一旦乾燥後，將粗產物放入傳統窯爐內在含氧大氣中 加熱至最高溫度大約1 3 5 0 t到大約1 6 5 0 t，加熱 時間總共大約2到大約4 8小時。加熱至該溫度的速度約 5 0到約2 0 0 °C /小時。 達約5 0 °C或更高的溫度時，聚合物變成脫水狀態。 因爲粗產物的膠體典型包括超過9 〇重量％的水，因此脫 水會使陶瓷內形成間隙空間，產生開放毛汍產物中間物， 大幅助於黏合劑去除。此等結構由於促進聚合物黏合劑氧 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2】〇 x 297公爱） -13- I I. —Λ I (^* 1 — — ! —tT*-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明說明（Μ ) 化（亦即燒掉）更快及粗產物裡面鋁組份氧化更完全而力口 速了燒結期間黏合劑的去除。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明裡，在產生開放毛孔結構的情況裡，黏合劑的 去除速度與使用蠟黏合劑之情況的黏合劑去除速度相反。 後者的情況裡，黏合劑去除速度相當緩慢，因爲產物中間 物包括極少的水或沒有水，因此加熱期間沒有產生開放毛 孔。^果，黏合劑的去除只由陶瓷物件與已熔融蠟黏合劑 之間的表面張力作用，這是非常耗時的過程。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明係以製造可供做爲熔模鑄造定向固化低共熔合 金及超合金材料之殼模或核心的經燃燒陶瓷物件的低壓方 法提供許多優點，該經燃燒陶瓷物件的空間尺寸安定且具 有在冷卻及固化鑄體期間變形的所要強度。該觀點裡，經 燃燒陶瓷物件具有利於此等變形作用的充分孔度。經燃燒 陶瓷物件的收縮程度低可部分歸因於陶瓷漿料預混物中使 用鋁。在加熱中間粗產物期間，鋁被氧化成氧化鋁，因而 有助於保持整個燃燒過程的強度，直到經燃燒陶瓷物件形 成。加熱中間粗產物期間隨著鋁被氧化而致的體積膨脹也 補償了粗產物燃燒期間所導致的材料收縮部分。藉由以此 方式減輕收縮效應，可以尺寸精確地製得陶瓷物件，此有 利於陶瓷物件做爲鑄造定向固化低共熔合金及超合金材料 的殼模或核心。重要的是，由本發明方法所形成的中間粗 產物係由可快速且完全去除相關黏合劑的已膠化粒子所組 成，藉此使該方法具有商業應用之優勢。。 本發明之特徵及優點其中一些係藉由下列特定非限制 -14 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2]〇χ 297公釐） 424 01 6 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明¢2 ) 性實例進一步說明。 實施例1 製備以水爲溶劑，含有2 〇重量％ N-羥基甲基丙烯 醯胺（HMAM)及2重- 8 0 (微晶纖維素 )的溶液。在上述條件下，將D A R V A N T M ( 1 2 · 5 克），甘油（8.79克）及2重量％¥£^1(3(〇.5 毫升）加入5 0 〇克3 /4吋直徑氧化鋁珠粒2升磨罐。 將表1所述之數量的熔化氧化鋁及A i金屬加入磨罐中的 混合物中，以得到漿料混合物並以球磨機徹底混合。混合 時間典型至少2小時。 在混合之後，將漿料從磨罐中灌入另一容器並秤重。 然後將漿料置入真空，低壓沸騰以去除任何附帶或包覆的 空氣（亦即去氣）。至於真空的時間爲5分鐘。在攪拌去 氣漿料的同時，將〇,〇1毫升的TEMED/100G 漿料加入該漿料中。接著，在攪拌的同時，將每1 〇 〇克 混合物0 2毫升l〇%APS溶液的數量灌入或注入鋼 模。將漿料再次去氣5分鐘。然後將該部分置入5 0 °C烤 箱中1 / 2小時’以將漿料轉化成經交聯的凝膠。將該部 分取出鋼模並緩慢乾燥，以避免鑄造或注入部分斷裂或彎 翹。在5 0 °C乾燥之後’將該部分放入空氣中燒結到 1 5 0 0 - 1 6 5 0 °C。燒結之後，該部分的尺寸與鋼模 大小比較之下’線性變化小於2 %，密度Μ理論値的6 0 %。熔模鑄造用的陶瓷核心需要小於2 %的尺寸變化及 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格<210» 297公髮） I-----^---J.--^1------訂 *11111!* ^^ * (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -15-

A /***« b A7 _I___B7 ____ 五、發明說明（13 ) 4 5 %到7 5 %的密度。 使用該方法製得的樣品可適用在熔模鑄造方法以得到 氣體渦輪機零件。本專利說明書所述之其它組成物範圍也 可以利用該技術製得。然而’需要稍改變製得具有可以澆 入或注入之必需流變性的漿料所需的液體量。 表1 熔化的氣化鋁 重量 1 2 0網目氧化鋁 2 4 0網目氧化鋁 4 0 0網目氧化鋁 9 0 0網目氧化鋁 鋁金屬（4微米） 2 4 0 . ◦ 〇 克 3 6 0 . 0 0 克 2 4 0 . 0 ◦克 6 0 . 0 0 克 1 0 0 . 0 0 克 經濟部智慧財產局員工消費合作社印？衣 實施例2 依照實施例1的相同程序，不同的是使用1 4微米的 鋁金屬取代4微米鋁。在燒結之後，該部分的尺寸線性變 化小於2 % «密度爲理論値的5 0 %。此等部分適用於熔 模鑄造方法以得到氣體渦輪機零件。 實施例3 依照實施例3的相同程序，不同的是使用3 2微米的 鋁金屬取代4微米鋁。在燒結之後，該組成物的核心太脆 弱以致於無法加工。這些樣品不適用於熔模鑄造方法。 ------：--I J· I I -------1 訂---------. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2】0 X 297公釐） -16 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印別衣 424 016 A7 --------B7___ 五、發明說明（14 ) 雖然上述揭示內容描述的是本發明的較佳具體實施例 ’但是瞭解的是’本發明不限於這些特定具體實施例。熟 習此項技藝者將可能針對本發明做許多變體及修改。爲了 完整地定義本發明，請參考附錄之申請專利範圍。

{請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁〕 裝 m 1 i ---—訂------ I I I ·

Claims (1)

1. AS B8 C8 D8 六、申請專利範圍 (清先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 ‘一種製造陶瓷物件的方法，該陶瓷物件適用於在 定向固化低共熔及超合金材料的熔模鑄造中用作殼模或核 心，該方法包括下列步驟： (i )製備由氧化鋁，鋁，及以液體爲溶劑的可聚合 黏合劑溶液所成之陶瓷漿料； (i 1 )將漿料做成物件形狀體的粗產物；及 (1 i i )在含氧氣氛中加熱該粗產物以形成經燒結 之陶瓷物件。 2 .根據申請專利範圍第1項之製造經燃燒陶瓷物件 的方法，其中該加熱步驟包括： (i)在含氧氣氛中以使該液體蒸發並且也使該粗產 物中的鋁氧化的溫度加熱該粗產物； (i 1 )接著以超過1 0 0 0 t的溫度燒結該粗產物 〇 3 .根據申請專利範圍第1項之製造經燃燒陶瓷物件 的方法，其中該加熱步驟包括： (1 )以使該液體蒸發的溫度加熱該粗產物； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (i 1 )將該經過加熱的粗產物曝露於含氧氣氛中； (i i i )接著以超過約1 〇 〇 〇 °C的温度燒結該粗 產物。 4 根據申請專利範圍第2項的方法，其中該可聚合 黏合劑變成氣態。 5 ·根據申請專利範圍第4項的方法 > 其中該加熱步 驟進一步包括將該粗產物加熱至使可聚合黏合劑汽化的溫 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2J0 * 297公釐） 經濟邡智慧財產局員x消費会泎.狂印K 424 Π1 6 六、申請專利範圍 度。 6 .根據申請專利範圍第1項的方法，其進一步包括 在步驟（i 1 )後同時將該粗產物暴露於含氧氣氛中並將 粗產物加熱至使該粗產物裡面的鋁反應鍵結的溫度。 7 .根據申請專利範圍第3項的方法，其進一步包括 在申請專利範圍第3項之方法的步驟（i 1 )裡，同時將 該粗產物暴露於含氧氣氛中並將粗產物加熱至使該粗產物 裡面的鋁反應鍵結的溫度。 8 ·根據申請專利範圍第1項的方法，其中該可聚合 黏合劑立體空間性地固定該氧化鋁。 9 .根據申請專利範圍第8項的方法，其中該可聚合 黏合劑係爲丙烯醯胺單體。 1 0 .根據申請專利範圍第8項的方法，其中該可聚 合黏合劑係選自N —羥基甲基丙烯醯胺，N，Ν’-甲撐雙 丙烯醯胺，甲撐雙丙烯醯胺，乙烯基一2 -吡咯烷，及聚 (乙二醇）1000二甲基丙烯酸酯。 1 1 .根據申請專利範圍第1項的方法，其中該粗產 物係由膠體鑄造所形成。 1 2 .根據申請專利範圍第1項的方法，其中該粗產 物係藉由將該陶瓷漿料擠入密閉凹模的方式形成。 1 3 .根據申請專利範圍第1項的方法，其進一步包 括就在步驟之（i i )之前將膠化劑加至該漿料的步驟。 1 4 .根據申請專利範圍第1 3項的方法，其中該可 聚合黏合劑包括N -羥基甲基丙烯醯胺，而且該膠化劑包 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -19- -------------裏.-------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印" ,401 β Λ 頜 D8 六、申請專利範圍 括N，N，N，Ν' — 丁一胺及過硫酸銨。 i 5 ·根據申請專利範圍第1項的方法，其中該以液 體爲溶劑之可聚合黏合劑的溶液係爲具有1到2 〇重量％ 之N-羥基甲基丙烯醯胺的水溶液。 1 6 ·根據申請專利範圍第1項的方法，其中該液體 爲醇。 1 7 +根據申請專利範圍第1項的方法，其中步驟（ 1 i )漿料裡面氧化鋁對鋁的重量比爲2 0 : 1至5 : 2 〇 1 8 .根據申請專利範圍第1項的方法，其中該氧化 鋁係爲熔化的氧化鋁。 1 9 .根據申請專利範圍第1項的方法，其中該陶瓷 漿料另包括釔及/或飴及/或鋁酸釔。 2 0 . —種由申請專利範圍第1項之方法所製得的經 燃燒陶瓷物件。 2 1 · —種由申請專利範圍第2項之方法所製得的經 燃燒陶瓷物件。 2 2 · —種由申請專利範圍第6項之方法所製得的經 燃燒陶瓷物件。 2 3 . —種用於製造陶瓷物件之粗產物，該陶瓷物件 適用於在定向固化低共熔及超合金材料之熔模鑄造中用作 殼模或核心，該粗產物係由包括氧化鋁，鋁，可聚合黏合 劑及液體之膠化物件所組成。 2 4 ·根據申請專利範圍第2 3項之粗產物，其中該 本紙張尺度適用申國國家標準（CNS)A4規格（210 X 29T公釐） -20- I---— — — — — —-------I I I 訂· —— — — - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 AS B8 C8 D8 A、申請專利範圍 可聚合黏合劑及液體皆在加熱時汽化以在該粗產物裡面得 到多孔結構。 2 5 ·根據申請專利範圍第2 4項之粗產物，其中該 可聚合黏合劑係爲丙烯醯胺單體。 2 6 .根據申請專利範圍第2 4項之粗產物，其中該 可聚合黏合劑係選自N —羥基甲基丙烯醯胺，N，N ’ 一甲 撐雙丙烯醯胺，甲撐雙丙烯醯胺，乙烯基-2 -吡咯烷， 及聚（乙二醇）1000二甲基丙烯酸酯。 2 7 ·根據申請專利範圍第2 3項之粗產物，其中氧 化鋁對鋁的重量比爲約2 0 : 1到約5 : 2。 2 8 .根據申請專利範圍第2 7項之粗產物，其中該 氧化鋁係爲熔化的氧化鋁。 2 9 . —種製造粗產物之方法，該粗產物係在定向固 化低共熔合金及超合金材料之熔模鑄造中用作殼模或核心 '該方法包括： (^ )製備由氧化鋁，鋁及以液體爲溶劑之可聚合黏 合劑溶液所成的陶瓷漿料； (i i )將漿料做成物件形狀體的粗產物；及 (i i i )在含氧氣氛中加熱該粗產物。 3 0 .根據申請專利範圍第2 9項之製造粗產物的方 法，其中該可聚合黏合劑係爲N -羥基甲基丙烯醯胺。 3 1 .根據申請專利範圍第2 9項之製造粗產物的方 法，其進一步包括就在步驟（1 1 )之前將膠化劑加至該 漿料的步驟。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210^ 297公釐） -21 - — — ·111111 I 111!!111 i i - (請先閲讀背面之注音a事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 42Λ Ο1 ^ 韶 C8 _____ D8 六、申請專利範圍 3 2 .根據申請專利範圍第3 1項之製造粗產物的方 法，其中該膠化劑包括N，N，N，N · —丁二胺及過硫酸 錢。 . 3 3，根據申請專利範圍第3 0項之方法，其中將用 來抑制過早交聯及膠化的抑制劑加入步驟（i)中的漿料 〇 3 4 .根據申請專利範圍第3 3項之方法，其中該抑 制劑係爲4 -甲氧基酚。 3 5 .根據申請專利範圍第2 9項之方法，其中氧化 鋁對鋁的重量比爲約2 0 : 1到約5 : 2。 3 6 ·根據申請專利範圍第3 5項之方法，其中該氧 化鋁係爲熔化的氧化鋁。 3 7 .根據申請專利範圍第2 9項之方法’其中該可 聚合黏合劑係爲丙烯醯胺單體。 3 8 .根據申請專利範圍第2 9項之方法，其中該可 聚合黏合劑係選自N —羥基甲基丙烯醯胺，Ν.，Ν’ —甲撐 雙丙烧醯胺，甲撐雙丙嫌醯胺，乙嫌基_ 2 -吧略院’及 聚（乙二醇）1 0 0 〇二甲基丙烯酸酯。 ------------裝--------訂---------I k {請先閱讀背面之达意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2ID X 297公釐） -22-