一种熔模铸造用陶瓷型芯及其制备方法与流程

  1、熔模精密铸造工艺中，空腔铸件一定要通过陶瓷型芯作为内部支撑。陶瓷型芯通常选用硅基材料，其具有可溶性特点，便于后续通过化学方式去除。陶瓷型芯的一般制备过程为：首先需配制陶瓷型芯浆料，然后将浆料压制成为陶瓷型芯湿坯，再将陶瓷型芯湿坯进行高温烧结，高温烧结后的陶瓷型芯需进行修型、高温强化、低温强化等工序后获得具备一定强度的成品。在熔模铸造工艺中，陶瓷型芯是空心铸件铸造的关键环节，也是影响铸件质量的主要的因素之一，它不仅决定了铸件的尺寸精度，还决定了铸件内腔的表面上的质量。如果陶瓷型芯的收缩率过高，轻易造成最终产品尺寸较小，造成铸件空腔尺寸不符合技术方面的要求。若陶瓷型芯表面存在缺陷，如裂纹、气孔、夹杂等，则轻易造成型芯自身强度不足，在铸件浇注时受到金属液的冲击时易发生型芯断裂，导致铸件报废。

  2、目前陶瓷型芯的主要浆料成分为方石英粉、石英玻璃粉、锆英粉、增塑剂，其中增塑剂在陶瓷型芯烧结过程中会受热挥发，如果浆料中增塑剂的比例比较高，则对收缩率影响较大；而浆料中所添加的粉料与增塑剂的比例则会影响陶瓷型芯的强度性能。目前，较多的陶瓷型芯在制作的步骤中，仍存在湿坯出现裂纹、尺寸超差、烧结后强不足易断裂等问题。因此，需要一种新型陶瓷型芯浆料的配制方法，以保证所制备的陶瓷型芯具有较小的收缩率和良好的强度性能。

  1、针对现存技术中陶瓷型芯存在的缺陷，本发明的目的为提供一种熔模铸造用陶瓷型芯及其制备方法，经过控制陶瓷型芯原料各组分的配比，使得陶瓷型芯具有较小的收缩率，并且在压制后获得表面上的质量良好的陶瓷型芯湿坯，因此在应用于铸件浇注后，既保证了铸件的尺寸，又保证了铸件内腔的粗糙度，同时提高了铸件的成品率。

  3、一种熔模铸造用陶瓷型芯，所述陶瓷型芯的原料组成包括有机物原料和无机物粉料，其中，有机物原料和无机物粉料的质量比为1～3:7～9，优选质量比为：1～2:7～8；

  4、进一步，有机物原料包括石蜡、蜂蜡、增塑剂，石蜡：蜂蜡：增塑剂的质量比为1：0.05～0.1：0.5～1；无机物粉料包括石英玻璃粉、方石英粉、锆英粉和气相二氧化硅；石英玻璃粉：方石英粉：锆英粉：气相二氧化硅的质量比为5～6:0.5～1:2～3:0.02～0.05。

  5、所述石英玻璃粉为质量比1.5～2的600#石英玻璃粉和800#石英玻璃粉的混合物；

  6、所述方石英粉为质量比0.5～1的600#方石英粉和800#方石英粉的混合物；

  10、首先，将制备陶瓷型芯所需的有机物原料石蜡、蜂蜡、增塑剂按比例加入加热浆料桶中，待其全部融化后开启搅拌机搅拌均匀；

  11、然后将制备陶瓷型芯所需的无机物粉料按比例混合均匀，分次加入加热浆料桶中，边加入边搅拌，粉料添加完成后，持续搅拌≥48小时，获得制备型芯的浆料；

  12、步骤(2)：型芯湿坯的压制；将步骤(1)制备的型芯浆料加入压型设备中，进行型芯压制，获得型芯湿坯；

  17、步骤(3)：型芯湿坯的烧结：将型芯整齐摆放至坩埚中，使用al2o3填料将其覆盖，设置烧结曲线)：型芯的高温强化；将烧结后的型芯置于高温强化剂硅溶胶ls-30中浸泡10min±5min、去离子水清洗、烘箱烘干；

  19、步骤(5)：型芯的低温强化；将步骤(4)烘干的型芯置于低温强化剂中浸泡10min±5min，无水乙醇清洗并烘干，获得陶瓷型芯成品。

  20、进一步地，步骤(1)中石蜡、蜂蜡、增塑剂的质量比为1：0.05～0.1：0.5～1，无机物粉料包括质量比例为5～6:0.5～1:2～3:0.02～0.05的石英玻璃粉：方石英粉：锆英粉：气相二氧化硅；其中，石英玻璃粉为质量比1.5～2的600#石英玻璃粉和800#石英玻璃粉；方石英粉为质量比0.5～1的600#方石英粉和800#方石英粉锆英粉为600#锆英粉，气相二氧化硅为a200气相二氧化硅。

  22、进一步地，步骤(3)中的烧结曲线℃，然后以45～50℃/h升温至930～950℃，再以30～35℃/h升温至1130～1150℃，最终在1130～1150℃保温两小时，待烧结完毕后，随炉冷却。

  23、进一步地，步骤(4)中烘箱烘干温度为200℃±30℃，烘干时间≥120min。

  24、进一步地，步骤(5)中的低温强化剂为丙酮、低分子聚酰胺树脂或环氧树脂；烘干温度150℃±30℃，烘干时间≥120min。

  26、本发明提供的一种熔模铸造用陶瓷型芯的工艺方法，在精密铸造工艺中，陶瓷型芯制备是影响空腔铸件质量最为关键的因素之一，陶瓷型芯的表面上的质量直接影响铸件的内腔表面上的质量，一般陶瓷型芯截面较为细小，形状复杂且尺寸精度要求比较高，工作环境恶劣。因此要求型芯具有一定的常温和高温强度，线线胀系数小，耐热性及高温下化学稳定性高。对于一些形状复杂的陶瓷型芯，压注后在细小位置出现裂纹，会导致陶瓷型芯该部位强度较低，在进行高温合金液浇注过程中，会在合金液的冲击下造成型芯断裂，增加了高温合金铸件夹杂的可能性，为后续的铸件抛修造成非常大难度，同时降低了铸件的成品率。基于上述原因，本发明通过调配陶瓷型芯浆料的原料配制比例，制备了适用于复杂形状陶瓷型芯的浆料，与现存技术相比，该浆料的使用可降低陶瓷型芯的收缩率，提高型芯强度，以此来提高型芯的完整性，减少型芯裂纹的产生，保证铸件的表面上的质量，提高铸件的成品率。

  1.一种熔模铸造用陶瓷型芯，其特征是，所述陶瓷型芯的原料组成包括有机物原料和无机物粉料，其中，有机物原料和无机物粉料的质量比为1～3:7～9，优选质量比为：1～2:7～8；

  3.一种权利要求1或2所述的陶瓷型芯的制备方法，其特征是，包括以下步骤：

  6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征是，步骤(1)中加热温度设置为90℃～100℃；搅拌机的转速为50r/min～60r/min。

  7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征是，步骤(3)中的烧结曲线℃，然后以45～50℃/h升温至930～950℃，再以30～35℃/h升温至1130～1150℃，最终在1130～1150℃保温两小时，待烧结完毕后，随炉冷却。

  8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征是，步骤(4)中烘箱烘干温度为200℃±30℃，烘干时间≥120min。

  9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征是，步骤(5)中的低温强化剂为丙酮、低分子聚酰胺树脂或环氧树脂；烘干温度150℃±30℃，烘干时间≥120min。

  本发明涉及一种熔模铸造用陶瓷型芯及制备方法，属于高温合金熔模精密铸造技术领域，所述陶瓷型芯原料的组成包括有机物原料和无机物粉料，其中，有机物原料和无机物粉料的质量比为1～3:7～9，有机物原料包括质量比为1：0.05～0.1：0.5～1的石蜡、蜂蜡、增塑剂，无机物粉料包括质量比为5～7:0.5～1:2～3:0.02～0.06的石英玻璃粉、方石英粉、锆英粉和气相二氧化硅；其制备方法有型芯浆料的配制、型芯湿坯的压制、型芯湿坯的烧结、型芯的高温强化和型芯的低温强化。在陶瓷型芯的制备过程中，陶瓷型芯浆料的配比会影响陶瓷型芯的物理、化学性能，本发明配制了适合形状复杂、强度要求比较高的陶瓷型芯浆料，降低了陶瓷型芯的收缩率，提高了型芯强度，并能够保证型芯表面上的质量，提高成品率。

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