WO2018224700A1 - Molde refractario y método de fabricación de un objeto de titanio - Google Patents

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WO2018224700A1
WO2018224700A1 PCT/ES2017/070412 ES2017070412W WO2018224700A1 WO 2018224700 A1 WO2018224700 A1 WO 2018224700A1 ES 2017070412 W ES2017070412 W ES 2017070412W WO 2018224700 A1 WO2018224700 A1 WO 2018224700A1
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refractory mold
mold
refractory
mold according
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Xabier CHAMORRO SANCHEZ
Jon Zigor AZPILGAIN BALERDI
Nuria HERRERO DORCA
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Mondragon Goi Eskola Politeknikoa Jose María Arizmendiarrieta, S.Coop.
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C3/00—Selection of compositions for coating the surfaces of moulds, cores, or patterns
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/02—Sand moulds or like moulds for shaped castings
    • B22C9/04—Use of lost patterns
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
    • B22D21/002—Castings of light metals
    • B22D21/005—Castings of light metals with high melting point, e.g. Be 1280 degrees C, Ti 1725 degrees C

Definitions

  • the present invention relates to the metallurgy sector, specifically with refractory molds for casting and solidifying titanium for the manufacture of a titanium object.
  • Titanium parts or titanium alloys are increasingly common in sectors such as transport or energy due to their great resistance to weight and corrosion, but their high melting point along with their extreme reactivity makes The manufacturing of the pieces by casting, casting and solidifying liquid titanium in refractory molds has numerous drawbacks.
  • ⁇ -case also called alpha-case or alpha-case
  • This surface is formed by the by-products of the mold-metal reaction and has chemical and mechanical properties other than metal or alloy, this surface being prone to cracks that give rise to altered mechanical properties in the final piece.
  • WO2016062787 A1 describes the use of molds comprising calcium aluminate, calcium dialuminate and mayenite, which decrease the reaction between the mold and titanium.
  • the object of the invention is to provide a refractory mold for casting and solidifying titanium, a manufacturing method for a titanium object and manufacturing methods for the refractory mold of the invention, as defined in the claims.
  • a first aspect of the invention relates to a refractory mold for casting and solidifying titanium, which comprises a layer comprising ⁇ -case of titanium, said layer being in contact with the titanium to be cast and solidify.
  • a second aspect of the invention relates to a method of manufacturing a titanium object, which comprises the following steps:
  • a third aspect of the invention relates to the manufacture of the mold of the invention itself.
  • the ⁇ -case of titanium present in the mold generates a barrier effect that prevents or at least greatly diminishes the reaction of the mold with the titanium during its solidification. This fact causes the surface layer of the ⁇ -case of the titanium piece to be of a smaller thickness or not generated.
  • the mold of the invention is a cheap and effective alternative for the manufacture of titanium parts.
  • Figure 1 shows a sectional side view of a refractory mold according to a first embodiment of the invention.
  • Figure 2 shows a stage of manufacturing a sheet of titanium ⁇ -case.
  • Figure 1 shows a refractory mold 10 for the casting and solidification of liquid titanium comprising a layer 1 comprising ⁇ -case of titanium, said layer 1 being in contact with the titanium to be cast and solidify in the cavity 2 of the mold.
  • This layer 1 generates a barrier effect preventing or minimizing that the mold material reacts with the titanium to solidify.
  • the refractory mold is a ceramic mold.
  • the ceramic mold comprises ceramic material 3 comprising ceramic particles bonded by a binder compound that usually contains silica or alumina.
  • the ceramic material comprises silica or alumina or a combination of the two.
  • the ceramic material of the refractory mold 10 can be both high stability and low stability, cheaper refractory molds 10 being obtained with low stability ceramic materials.
  • the ceramic material can be classified as high stability or low stability ceramic material based on the Gibbs free energy of the oxides of the ceramic materials compared to the Gibbs free energy of the generated titanium oxide during solidification of titanium. Ceramic materials of high stability are considered to be those that have a Gibbs free energy lower than the Gibbs free energy of titanium oxide. Within this group are ceramic materials such as Y203, CaO or MgO.
  • This group is characterized by having a low mold-metal reactivity with the consequent reducing effect on the formation of the ⁇ -case on the surface of the titanium piece.
  • the binder compound comprises silica or silicon
  • the effectiveness of these ceramic materials is diminished due to the presence of the silica. This effect is counteracted by the presence of the ⁇ -case of the mold of the invention.
  • low stability ceramic materials are considered to be those that have a Gibbs free energy greater than or similar to the Gibbs free energy of titanium oxide.
  • Si02, AI203 or Zr02 or ZrSi04 which tend to react with titanium resulting in the generation of the ⁇ -case in the surface of the titanium piece. This effect is also counteracted by the presence of the ⁇ -case of the mold of the invention.
  • the ceramic material is ZrSi04 or AI203.
  • the main advantages of these ceramic refractory compounds are the following:
  • the composition of the ⁇ -case of titanium depends on the chemical composition of the refractory mold, more specifically the ceramic compound and the binder compound of the ceramic mold, and its reaction with the liquid titanium to solidify.
  • Figure 2 shows a preferred embodiment, wherein the titanium ⁇ -case of the ceramic mold 10 is obtained from the casting and solidification of titanium 4 in the cavity 5 of another refractory mold 20, preferably another ceramic mold 20.
  • the titanium ⁇ -case is obtained from the chemical reaction between the ceramic mold 20 and the titanium 4 during the casting and solidification of the titanium.
  • it can be completely ⁇ -case or comprise a surface layer of the ⁇ -case that is subsequently separated from the titanium piece.
  • the obtained ⁇ -case of titanium can be crushed and subsequently incorporated into the refractory mold 10.
  • the other mold 20 is of the same ceramic material as the mold 10, thus the barrier effect in the mold 10 being greater.
  • Any method capable of obtaining, at a first stage, a considerable thickness of a-case on the surface for example, by melting in a cold crucible furnace (CCIM) and casting in mold, or melting TIG (Tungsten Inert Gas) robotic on bed ceramic, and in a second stage, separating the ⁇ -case from the titanium piece, for example, by machining reacted surfaces or grinding, are suitable methods for obtaining titanium a-case.
  • CCIM cold crucible furnace
  • TIG Tusten Inert Gas
  • the titanium ⁇ -case of the refractory mold 10 is in the form of particles, these particles having a size between 1 ⁇ and 10 mm, preferably between 25 ⁇ and 100 ⁇ .
  • the particle size influences the dispersion of the ⁇ -case particles in the mold and therefore the homogeneity of the chemical composition of the layer that comes into contact with the liquid titanium to solidify. Therefore, the particle size of a-case influences the barrier effect caused in the mold 10.
  • the amount of these particles in the layer may vary.
  • the weight ratio of these particles present in the layer with respect to the mold material in said layer is between 1% and 50% by weight.
  • the thickness of the layer in the mold 10 this may vary. In a preferred embodiment, the thickness of the layer is at least 10 ⁇ .
  • the ⁇ -case of the mold 10 comprises at least one titanium intermetallic, the titanium intermetallic being preferably formed with a chemical element equal to a chemical element that is present in the refractory mold, this chemical element being preferably the silicon or aluminum. Examples of these intermetallic are ⁇ 02, ⁇ 3 ⁇ , ⁇ 3 or T ⁇ 5S ⁇ 3.
  • the titanium intermetallic is Ti5Si3.
  • the barrier effect is increased in the presence of this intermetallic, especially when the refractory mold is made of ceramic material of AI203 or ZrSi04.
  • a second aspect of the invention relates to a method of manufacturing a titanium object comprising the following steps:
  • a third aspect of the invention relates to methods of manufacturing the refractory mold 10 of the invention.
  • ⁇ -case is added on a surface of a previously manufactured refractory mold, said surface being the one that will come into contact with the titanium to be cast and solidify.
  • the refractory mold is manufactured by ceramic baths on a wax pattern, the ⁇ -case being incorporated in the first ceramic bath.
  • Example 2 explains a way to implement this second method of lost wax molding or microfusion.
  • Two sheets of ⁇ -case of titanium were prepared with a mold 20 of ceramic material of ZrSi04 and Si02 as a binder compound and another mold 20 of ceramic material of AI203 and Si02 as a binder compound respectively.
  • the ceramic bath was made by mixing in a proportion of 50% by volume of ceramic and 50% by volume of binder.
  • the refractory mixture was poured into flat molds 20 where the water was allowed to evaporate until it acquired sufficient consistency to be able to demould.
  • the demoulded ceramics were introduced in a mold at 1200 ° C for 2 hours to sinter the ceramic particles and emulate the industrial burn cycle.
  • the final ceramics were introduced in a specific tooling to perform the titanium casting and were introduced into the vacuum mold where the titanium fusion is performed.
  • the casting and solidification conditions were:
  • the composition of the ⁇ -case obtained by each template was analyzed by X-ray diffraction (XRD) with copper radiation and X-ray spectroscopy (SEM-EDX) (15kV).
  • XRD X-ray diffraction
  • SEM-EDX X-ray spectroscopy
  • the ⁇ -case obtained comprised CP Ti / Ti64, Ti02, Zr02 and Ti5Si3;
  • the obtained ⁇ -case comprised CP Ti / Ti64, Ti02, T ⁇ 3AI and Ti5Si3.
  • Example 2 Manufacture of the refractory mold 10 comprising a layer comprising titanium casing. A wax pattern of the final piece of titanium was manufactured.
  • a primary ceramic bath was prepared, mixing 5 liters of the liquid binder compound (Si02) in water base together with 5000 cm3 of the refractory ceramic material (ZrSi04 or AI203) and the ⁇ -case particles (40% by weight with respect to the ceramic material ).
  • This first layer is that which comprises the ⁇ -case of titanium and which will come into direct contact with the liquid titanium.
  • a secondary ceramic bath with the same composition as the primary bath was prepared except the particles of the titanium ⁇ -case.
  • the previous wax pattern was immersed so many times in the secondary bath until the necessary thickness and mechanical strength were obtained. Finally, several layers of reinforcement were applied.
  • Example 3 Comparison of the ⁇ -case of titanium parts made with refractory mold 10 and a refractory mold containing powdered titanium.
  • 3 pieces of titanium were manufactured using a ZrSi04 refractory mold, a ZrSi04 refractory mold according to example 2 and a ZrSi04 refractory mold with powdered titanium, respectively.
  • the refractory mold with the titanium powder was manufactured according to the method described in Example 2, where instead of ⁇ -case particles titanium powder was added in the same percentage.
  • the pieces were manufactured in preheated mold at 500 ° C and 2 vacuum atmospheres, a section of the piece was cut, the surface was prepared by mirror polishing and the thickness of the surface ⁇ -case was measured by analysis of the microhardness profile (based on ISO 2639 and with 300 grams of load).

Abstract

Molde refractario (10) para la colada y solidificación de titanio, que incluye una capa (1) que comprende α-case de titanio, siendo dicha capa la que entra en contacto con el titanio que ha de colarse y solidificarse. La invención también se refiere a un método de fabricación de un objeto de titanio que comprende las etapas de colar el titanio fundido en el molde (10) de la invención, solidificar el titanio y extraer el titanio solidificado del molde.

Description

DESCRIPCIÓN
"Molde refractario y método de fabricación de un objeto de titanio"
SECTOR DE LA TÉCNICA
La presente invención se relaciona con el sector de la metalurgia, concretamente con moldes refractarios para la colada y solidificación de titanio para la fabricación de un objeto de titanio.
ESTADO ANTERIOR DE LA TÉCNICA Las piezas de titanio o aleaciones de titanio son cada vez más comunes en sectores como el transporte o la energía debido a su gran resistencia al peso y a la corrosión, pero su elevado punto de fusión junto con su extrema reactividad hace que la fabricación de las piezas por fundición, colada y solidificación de titanio líquido en moldes refractarios presente numerosos inconvenientes.
Durante la solidificación del titanio líquido, se crea una superficie altamente contaminada conocida como α-case, también denominada alfa-case o alpha-case. Esta superficie está formada por los subproductos de la reacción molde-metal y cuenta con propiedades tanto químicas como mecánicas distintas al metal o la aleación, siendo esta superficie proclive a la aparición de grietas que dan lugar a unas propiedades mecánicas alteradas en la pieza final.
La eliminación del α-case de las piezas requiere de costosos procesos de acabado superficial como son el ataque químico o mecanizado de alta precisión, lo que encarece significativamente el coste de la pieza final, retrasa la cadena de suministro y genera una importante cantidad de material de desecho.
WO2016062787 A1 describe el uso de moldes que comprenden el aluminato de calcio, dialuminato cálcico y mayenita, los cuales disminuyen la reacción entre el molde y el titanio. EXPOSICIÓN DE LA INVENCIÓN
El objeto de la invención es el de proporcionar un molde refractario para la colada y solidificación de titanio, un método de fabricación de un objeto de titanio y métodos de fabricación del molde refractario de la invención, según se define en las reivindicaciones.
Un primer aspecto de la invención se refiere a un molde refractario para la colada y solidificación de titanio, que comprende una capa que comprende α-case de titanio, siendo dicha capa la que entra en contacto con el titanio a colar y solidificar.
Un segundo aspecto de la invención se refiere a un método de fabricación de un objeto de titanio, que comprende las siguientes etapas:
colar el titanio fundido en un molde según cualquiera de las reivindicaciones anteriores; solidificar el titanio; y
- extraer el titanio solidificado del molde.
Un tercer aspecto de la invención se refiere a la fabricación del propio molde de la invención.
El α-case de titanio presente en el molde genera un efecto de barrera que impide o al menos disminuye en gran medida la reacción del molde con el titanio durante su solidificación. Este hecho provoca que la capa superficial del α-case de la pieza de titanio sea de menor grosor o que no se genere.
El molde de la invención es una alternativa barata y eficaz para la fabricación de piezas de titanio.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 muestra una vista lateral en corte de un molde refractario según una primera realización de la invención.
La figura 2 muestra una etapa de la fabricación de una lámina de α-case de titanio. EXPOSICIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
La figura 1 muestra un molde refractario 10 para la colada y solidificación de titanio líquido que comprende una capa 1 que comprende α-case de titanio, siendo dicha capa 1 la que entra en contacto con el titanio a colar y solidificar en la cavidad 2 del molde. Esta capa 1 genera un efecto de barrera evitando o minimizando que el material del molde reaccione con el titanio a solidificar.
En una realización preferente el molde refractario es un molde cerámico. El molde cerámico comprende material cerámico 3 que comprende partículas cerámicas unidas por un compuesto aglomerante que habitualmente contiene sílice o alúmina.
En una realización preferente, el material cerámico comprende sílice o alúmina o una combinación de los dos.
Una de las ventajas de la invención es que el material cerámico del molde refractario 10 puede ser tanto de alta estabilidad como de baja estabilidad, obteniéndose con materiales cerámicos de baja estabilidad moldes refractarios 10 más baratos. En el contexto de la invención, el material cerámico puede clasificarse como material cerámico de alta estabilidad o de baja estabilidad en base a la energía libre de Gibbs de los óxidos de los materiales cerámicos en comparación con la energía libre de Gibbs del óxido de titanio generada durante la solidificación del titanio. Se consideran materiales cerámicos de alta estabilidad aquellos que tienen una energía libre de Gibbs inferior a la energía libre de Gibbs del óxido de titanio. Dentro de este grupo están los materiales cerámicos como el Y203, el CaO o el MgO. Este grupo se caracteriza por tener una baja reactividad molde-metal con el consiguiente efecto reductor en la formación del α-case en la superficie de la pieza de titanio. No obstante, cuando el compuesto aglomerante comprende sílice o silicio, la eficacia de estos materiales cerámicos se ve disminuida debido a la presencia de la sílice. Este efecto se ve contrarrestado por la presencia del α-case del molde de la invención.
Se consideran por el contrario materiales cerámicos de baja estabilidad aquellos que tienen una energía libre de Gibbs superior o similar a la energía libre de Gibbs del óxido de titanio. Dentro de este grupo se encuentran por ejemplo el Si02, el AI203 o el Zr02 o el ZrSi04, los cuales tienden a reaccionar con el titanio dando lugar a la generación del α-case en la superficie de la pieza de titanio. Este efecto también se ve contrarrestado por la presencia del α-case del molde de la invención.
En una realización preferente, el material cerámico es ZrSi04 o AI203. Las principales ventajas de estos compuestos refractarios cerámicos son las siguientes:
Son de uso habitual en la fundición de metales.
Son de fácil manipulación y almacenamiento.
Hay una gran disponibilidad en la naturaleza.
Tienen un coste reducido.
La composición del α-case de titanio depende de la composición química del molde refractario, más concretamente del compuesto cerámico y del compuesto aglomerante del molde cerámico, y de su reacción con el titanio líquido a solidificar. La figura 2 muestra una realización preferente, en donde el α-case de titanio del molde 10 cerámico se obtiene a partir de la colada y solidificación de titanio 4 en la cavidad 5 de otro molde 20 refractario, preferiblemente otro molde 20 cerámico. En estas realizaciones, el α-case de titanio se obtiene a partir de la reacción química entre el molde 20 cerámico y el titanio 4 durante la colada y solidificación del titanio. Dependiendo del grosor de la pieza de titanio obtenida, ésta puede ser totalmente α-case o comprender una capa superficial del α-case que posteriormente es separada de la pieza de titanio. El α-case de titanio obtenido puede triturarse para posteriormente incorporarlo en el molde 10 refractario.
En una realización preferente, el otro molde 20 es del mismo material cerámico que el molde 10, siendo así mayor el efecto de barrera en el molde 10.
Cualquier método capaz de en una primera etapa obtener un espesor considerable de a-case en superficie, por ejemplo, mediante la fusión en horno de crisol frío (CCIM) y colada en molde, o la fusión TIG (Tungsten Inert Gas) robotizada sobre cama cerámica, y en una segunda etapa, separar el α-case de la pieza de titanio, por ejemplo, mediante mecanizado de superficies reaccionadas o el triturado, son métodos adecuados para la obtención de a-case de titanio.
En una realización preferente, el α-case de titanio del molde 10 refractario está en forma de partículas, teniendo estas partículas un tamaño entre 1 μηι y 10 mm, preferiblemente entre 25 μηι y 100 μηι. El tamaño de la partícula influye en la dispersión de las partículas de α-case en el molde y por tanto en la homogeneidad de la composición química de la capa que entra en contacto con el titanio líquido a solidificar. Por lo tanto, el tamaño de las partículas de a-case influye en el efecto barrera provocado en el molde 10.
La cantidad de estas partículas en la capa puede variar. En una realización preferente, la relación en peso de estas partículas presentes en la capa con respecto al material del molde en dicha capa es de entre 1 % y 50% en peso.
En cuanto al grosor de la capa en el molde 10, este puede variar. En una realización preferente, el grosor de la capa es de al menos 10 μηι. En una realización preferente, el α-case del molde 10 comprende al menos un intermetálico de titanio, estando el intermetálico de titanio preferentemente formado con un elemento químico igual a un elemento químico que está presente en el molde refractario, siendo preferentemente este elemento químico el silicio o el aluminio. Ejemplos de estos intermetálicos son el ΤΊ02, ΤΊ3ΑΙ, ΤΊΑΙ3 o el TÍ5SÍ3.
En una realización preferente, el intermetálico de titanio es el Ti5Si3. El efecto de barrera se ve aumentado en presencia de este intermetálico, sobre todo cuando el molde refractario es de material cerámico de AI203 o de ZrSi04. Un segundo aspecto de la invención se refiere a un método de fabricación de un objeto de titanio que comprende las siguientes etapas:
colar el titanio fundido en un molde de la invención;
solidificar el titanio; y
extraer el titanio solidificado del molde.
Un tercer aspecto de la invención se refiere a métodos de fabricación del molde 10 refractario de la invención. En un primer método de fabricación se añade α-case sobre una superficie de un molde refractario previamente fabricado, siendo dicha superficie la que entrará en contacto con el titanio a colar y solidificar. En un segundo método de fabricación el molde refractario se fabrica mediante baños cerámicos sobre un patrón de cera, incorporándose el α-case en el primer baño cerámico. En el ejemplo 2 se explica una manera de implementar este segundo método de moldeo a la cera perdida o microfusión.
A continuación, se describen algunos ejemplos ilustrativos que ponen de manifiesto las características y ventajas de la invención, no obstante, no se debe interpretar como limitativo del objeto de la invención tal como está definido en las reivindicaciones. Ejemplo 1 : Preparación de α-case de titanio
Se prepararon dos láminas de α-case de titanio con un molde 20 de material cerámico de ZrSi04 y Si02 como compuesto aglutinante y otro molde 20 de material cerámico de AI203 y Si02 como compuesto aglutinante respectivamente.
El baño cerámico se realizó mezclando en una proporción de 50% en volumen de cerámico y 50% en volumen de aglomerante. La mezcla refractaria se vertió en moldes 20 planos donde se dejó evaporar el agua hasta adquirir consistencia suficiente como para poder desmoldear.
Los cerámicos desmoldeados se introdujeron en un molde a 1200°C durante 2 horas para sinterizar las partículas cerámicas y emular el ciclo de quemado industrial.
Los cerámicos finales se introdujeron en un utillaje específico para realizar la colada de titanio y se introdujeron en el molde de vacío donde se realiza la fusión de titanio.
Las condiciones de colada y solidificación fueron:
- ΤΊ64 en estado líquido a 1700°C
- Atmósfera de vacío a -2atm
- Molde precalentado a 500°C
Masa de caldo vertido = 0.5kg Tras la colada y solidificación, las láminas obtenidas fueron trituradas para posteriormente poder ser utilizadas en la fabricación de un molde 10 refractario.
Se analizó mediante difracción de rayos X (XRD) con radiación de cobre y espectroscopia de rayos X (SEM-EDX) (15kV) la composición del α-case obtenido por cada molde. En el caso del molde de ZrSi04, el α-case obtenido comprendía CP Ti/Ti64, Ti02, Zr02 y Ti5Si3; En el caso del molde de AI203, el α-case obtenido comprendía CP Ti/Ti64, Ti02, TÍ3AI y Ti5Si3.
Ejemplo 2: Fabricación del molde 10 refractario que comprende una capa que comprende a- case de titanio. Se fabricó un patrón de cera de la pieza final de titanio.
Se preparó un baño cerámico primario, mezclando 5 litros del compuesto aglomerante líquido (Si02) en base agua junto con 5000 cm3 del material cerámico refractario (ZrSi04 o AI203) y las partículas de α-case (un 40% en peso respecto al material cerámico).
El patrón de cera se sumergió en el baño hasta que la cáscara cerámica adquirió un espesor de 1 mm. Esta primera capa es la que comprende el α-case de titanio y la que entrará en contacto directo con el titanio líquido.
Se preparó un baño cerámico secundario con la misma composición que el baño primario exceptuando las partículas del α-case de titanio. El patrón de cera anterior se sumergió tantas veces en el baño secundario hasta obtener el grosor y resistencia mecánica necesaria. Por último, se aplicaron varias capas de refuerzo.
Una vez que la cáscara cerámica se secó, se derritió la cera utilizando vapor presurizado, formando así un molde hueco, el cual posteriormente fue sinterizado a 1200°C durante 2 horas en atmósfera oxidante para darle la resistencia deseada. Ejemplo 3: Comparación del α-case de piezas de titanio fabricadas con el molde 10 refractario y un molde refractario que contiene titanio en polvo.
Se fabricaron 3 piezas de titanio utilizando un molde refractario de ZrSi04, un molde 10 refractario de ZrSi04 según el ejemplo 2 y un molde refractario de ZrSi04 con titanio en polvo, respectivamente. El molde refractario con el titanio en polvo fue fabricado según el método descrito en el ejemplo 2, en donde en lugar de partículas de α-case se añadió titanio en polvo en el mismo porcentaje.
Una vez fabricadas las piezas en molde precalentado a 500°C y 2 atmósferas de vacío, se cortó una sección de la pieza, se preparó la superficie mediante pulido a espejo y se midió el grosor del α-case superficial mediante análisis del perfil de microdurezas (en base a la norma ISO 2639 y con 300gramos de carga).
También se analizó mediante microscopía óptica y microscopía electrónica de barrido (SEM- EDX) a 15kV, para lo que en primer lugar se atacó la superficie de la muestra con reactivo Kroll (6ml de HN03 + 3ml de HF + 91 ml de H20). Se observó una disminución de un 25% en el caso del molde con el titanio en polvo y de un 50% del molde con el α-case de titanio.
Molde de ZrSi04 Molde de ZrSi04 con Molde de ZrSi04 con titanio en polvo α-case de titanio α-case [μηι] 400 300 200
Variación [%] Referencia -25% -50%

Claims

REIVINDICACIONES
1. Molde refractario para la colada y solidificación de titanio, caracterizado porque comprende una capa que comprende α-case de titanio, siendo dicha capa la que entra en contacto con el titanio a colar y solidificar.
2. Molde refractario según la reivindicación 1 , en donde dicho molde es un molde cerámico.
3. Molde refractario según la reivindicación 2, en donde el material cerámico comprende sílice, alúmina o una combinación de ambos.
4. Molde refractario según la reivindicación 2 o 3, en donde el material cerámico es de baja estabilidad.
5. Molde refractario según la reivindicación 4, en donde el material cerámico es ZrSi04 o AI203.
6. Molde refractario según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, en donde el a-case de titanio se obtiene a partir de la colada y solidificación de titanio en otro molde refractario.
7. Molde refractario según la reivindicación 6, en donde el otro molde es también cerámico.
8. Molde refractario según la reivindicación 7, en donde el otro molde es del mismo material cerámico que el molde refractario.
9. Molde refractario según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el a- case de titanio está en forma de partículas.
10. Molde refractario según la reivindicación 9, en donde la relación en peso de las partículas presentes en la capa con respecto al material del molde en dicha capa es de entre 1 % y 50%.
1 1. Molde refractario según la reivindicación 9 o 10, en donde las partículas tienen un tamaño de entre 1 μηι y 10 mm.
12. Molde refractario según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el a- case de titanio comprende al menos un intermetálico de titanio.
13. Molde refractario según la reivindicación 12, en donde el intermetálico de titanio está formado con un elemento químico igual a un elemento químico que está presente en el molde refractario.
14. Molde refractario según la reivindicación 12 o 13, en donde el elemento químico es aluminio o silicio
15. Molde refractario según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, en donde el intermetálico de titanio es Ti5Si3.
16. Molde refractario según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la capa tiene un grosor de al menos 10 μηι.
17. Método de fabricación de un objeto de titanio, caracterizado porque comprende las siguientes etapas:
colar el titanio fundido en un molde según cualquiera de las reivindicaciones anteriores;
solidificar el titanio; y
extraer el titanio solidificado del molde.
18. Método de fabricación de un molde refractario según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque se añade α-case sobre una superficie de un molde refractario previamente fabricado, siendo dicha superficie la que entrará en contacto con el titanio a colar y solidificar.
19. Método de fabricación de un molde refractario según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque se fabrica mediante baños cerámicos sobre un patrón de cera, incorporándose el α-case en el primer baño cerámico.
PCT/ES2017/070412 2017-06-07 2017-06-07 Molde refractario y método de fabricación de un objeto de titanio WO2018224700A1 (es)

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