[發明專利]一種改善氧化鋁陶瓷型芯孔隙率的方法

無效

• 申請號: 201110423189.1
• 申請日: 2011-12-16
• 公開（公告）號: CN102491779A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 張世東;劉艷;張明俊;李琳
• 申請（專利權）人: 沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司
• 主分類號: C04B38/00
• 分類號: C04B38/00
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 李在川

技術領域

本發明涉及陶瓷制備技術領域，具體涉及一種改善氧化鋁陶瓷型芯孔隙率的方法。

背景技術

氧化鋁陶瓷型芯具有比硅基型芯更優良的高溫性能，被廣泛應用于具有復雜內腔結構的渦輪葉片的研制與生產，但氧化鋁陶瓷型芯脫芯困難問題一直其工程化應用。孔隙率是衡量氧化鋁陶瓷型芯脫芯性能的重要指標，空隙率越高，其脫芯性能越好，反之亦然。

現有氧化鋁陶瓷型芯的配方是99wt%電熔剛玉粉加1wt%礦化劑，制造工藝為壓制型芯—焙燒—強化，國內航空材料研究院等單位生產單晶葉片用氧化鋁陶瓷型芯均為此工藝，此工藝生產的AC-2氧化鋁陶瓷型芯的孔隙率為37%，不能滿足單晶葉片脫芯的要求。

為了改善這種氧化鋁陶瓷型芯的孔隙率，在陶瓷型芯配方中加入了石墨。但當石墨的加入量超過型芯配方總量的2wt%時，型芯的燒成收縮將超過1.5%，使型芯燒結變形嚴重；并且這種型芯孔隙率改善方法的效果并不明顯，最大只能提高型芯孔隙率2%。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術存在的不足，提供一種改善氧化鋁陶瓷型芯孔隙率的方法，技術方案按以下工藝步驟進行：

（1）型芯料漿的制備：將39～69wt%的電熔剛玉粉、30～60wt%的同屬α-Al₂O_3?多孔添加劑及1wt%的礦化劑TiO₂加入到球磨罐中，球磨時間2～2.5小時，形成芯料；將占芯料重量15～20%的增塑劑加入到帶攪拌器的容器中，加熱到110～120℃；然后將芯料加入帶攪拌器的容器中，攪拌20小時，形成型芯料漿；

（2）型芯的壓制：將型芯料漿在型芯壓注機上壓制成型芯，保持料溫95～105℃，壓制壓力2～4MPa，保壓時間20s；

（3）型芯的焙燒：將型芯在200℃保溫4h，升溫到400℃保溫2h，再升溫到600℃保溫2h，升溫到900℃保溫2h，升溫到1250℃保溫4h，最后隨爐冷卻至100℃出爐；

（4）型芯的一次強化：用黏度為（3.6～8）×10^-6Pa·s的硅酸乙酯水解液浸泡型芯30～40分鐘，自干24小時，再氨干30分鐘；

（5）型芯的二次強化：將一次強化后的型芯置于酚醛醇溶清漆中，在室溫下浸泡2～3h后，自干24小時；

（6）型芯的烘烤：將經過強化的型芯在150℃烘烤2h，制成最終產品。

所述的電熔剛玉粉的粒度為30～80μm；

所述的增塑劑的配方按重量百分比為：石蠟93%、蜂蠟5%、聚乙烯2%；

所述的同屬α-Al₂O₃多孔添加劑是通過煅燒，使工業氧化鋁中的r-Al₂O₃完全轉化為α-Al₂O₃，煅燒溫度1500℃，煅燒后進一步細磨至粒度為1～30μm，其純度大于99.98wt%；

所述的硅酸乙酯水解液各組分按體積比為，硅酸乙酯：精餾酒精：蒸餾水：鹽酸=1000:152:60:17；

所述的酚醛醇溶清漆的配比為：（F01-36）酚醛清漆50wt%，酒精50wt%。

與現用技術相比，本發明的特點及其有益效果是：

1．本發明添加的α-Al₂O₃多孔添加劑在大幅提高型芯孔隙率的同時，不增加型芯的燒結收縮，型芯燒結不易變形；

2．本發明制備的氧化鋁陶瓷型芯的孔隙率為45%，脫芯性能大大改善，實現了型芯高溫強度和撓度的改善，保證了型芯的高溫性能；

3．本發明生產的氧化鋁陶瓷型芯應用到單晶葉片的生產，可提高葉片鑄造合格率10%；

4．本發明生產的氧化鋁陶瓷型芯廣泛被應用于具有復雜內腔結構的渦輪葉片的研制和生產。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作詳細說明，但本發明的保護范圍不僅限于下述的實施例：

下述實施例中的同屬α-Al₂O₃多孔添加劑是通過煅燒，使工業氧化鋁中的r-Al₂O₃完全轉化為α-Al₂O₃，煅燒溫度1500℃，煅燒后進一步細磨至粒度為1～30μm，其純度大于99.98wt%；

下述實施例采用的硅酸乙酯水解液的配比見下表：