[發明專利]硅基陶瓷型芯的制備方法

有效

• 申請號: 201210028770.8
• 申請日: 2012-02-09
• 公開（公告）號: CN102603275A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 田剛;王平;谷蒼
• 申請（專利權）人: 北京昌航精鑄技術有限公司
• 主分類號: C04B35/14
• 分類號: C04B35/14;C04B35/622;B28B3/02
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 楊小雙

技術領域

本發明涉及一種陶瓷型芯，具體涉及一種應用于精密鑄造領域的硅基陶瓷型芯的制備方法。?

背景技術

陶瓷型芯廣泛應用于精密鑄造領域，鑄造是現代機械制造工業的基礎工藝之一，可以這么說，鑄造技術的發展與創新標志著一個國家的生產實力的提升，我國雖然是一個制造大國，但是我國并不是一個技術強國，由于在高端技術和產品上，國外一直對我國實施技術封鎖，導致我國陶瓷型芯的生產技術與國外相比差距較大，現在我國還沒有出現具有較高水平和市場化較好的專業生產陶瓷型芯的企業。?

陶瓷型芯是根據零件所需要的孔或者腔而制造的一種型芯，硅基陶瓷型芯因具有膨脹系數小、抗急冷急熱能力強、機械強度高、化學穩定性好、脫芯方便等特點，而被廣泛應用于精密鑄造領域，例如，航空發動機的渦輪葉片的鑄造，必須借助于陶瓷型芯才能形成所需要的空心形狀，因此，陶瓷型芯的質量會對渦輪葉片的質量和發動機的性能產生重大的影響，精鑄時，由陶瓷型芯和型殼決定鑄件的內腔形狀和鑄件的壁厚。?

作為陶瓷型芯的基體材料必須得具備五個條件：一、高耐火度(熔點或者是軟化點在1600℃之上)；二、與合金有較高的不相容性；三、可以用化學方法進行脫芯；四、與型殼相匹配的線膨脹系數；五、燒成后沒有過多的高低溫晶型轉變。目前，國內外所使用的陶瓷型芯的基體材料有石英玻璃、電熔剛玉、鋯英石、氧化鎂、莫來石、尖晶石或者稀土氧化物來保證并提高陶芯的承溫能?力。陶瓷型芯中除了基體材料之外，還需加入一些輔助材料，這些輔助材料包括能夠促進燒結的礦化劑和促進成型的增塑劑等。礦化劑所起的作用是能在型芯焙燒的過程中與基體形成固溶體或者共晶體，而不形成低熔點玻璃相。目前國內外常用的礦化劑為氧化鋯、氧化鎂、莫來石、工業氧化鋁和氧化鈣。?

目前國內外陶瓷型芯的制備的常用方法為熱壓注法，熱壓注法的工藝流程如圖1所示，由于陶瓷型芯在定向凝固過程中長時間處于高溫狀態，所以必須具有足夠的耐火度和強度，這是評價陶瓷型芯是否有良好的使用性能的重要標準，但是還要考慮到后續脫芯是否方便的問題，要想脫芯方便，必須具有一定的孔隙度，同時，還得考慮各種復雜的形狀的成型性，因此，對于陶瓷型芯來講，并不是說某一方面的性能越好，最后陶芯的使用性能就越好，而是一個綜合性能要求。?

目前比較常用的陶瓷型芯為氧化硅系列陶芯，氧化硅系列陶芯是以石英玻璃粉作為基體材料，添加鋯英粉、莫來石或者稀土氧化物等作為礦化劑，依靠控制方石英的數量來保證陶芯的綜合性能。?

中國發明專利申請公開說明書CN102079653A中公開了一種航空發動機葉片用硅基陶瓷型芯的制備方法，包括下列步驟：第一步、粉料的混合；第二步、制備漿料；第三步、壓制成型；第四步、燒結。其中，第二步、制備漿料的過程為：將增塑劑放進油浴溫度為70-90℃的攪拌器中溶化，得到第一中間物；增塑劑為石蠟和蜂蠟的混合體，石蠟和蜂蠟的質量比為9/1；然后將步驟一制得的干燥混合粉按時間間隔5～10min/次在攪拌狀態下加入至第一中間物中，得到第二中間物；將表面活性劑在攪拌狀態下加入至第二中間物中，得到第三中間物；將第三中間物進行抽真空排氣泡處理，真空表讀數為0.002～0.02MPa，抽真空10min～60min后，得到均勻漿料；攪拌器的攪拌速度為20～60r/min；?用量：100g的干燥混合粉中所需的增塑劑10g～12g，表面活性劑1～2ml。在上述技術方案中容易出現的技術問題是由于增塑劑的用量過少將會導致型芯成型率低。?

增塑劑一般為有機熱塑性材料，它們在以后的焙燒過程中熔化至填料中，并揮發，增塑劑不是硅基陶瓷型芯的組成成分，只是在壓注時起到成型的作用，增塑劑的加入量一般為粉料的15％～20％，增塑劑加入量對型芯性能有顯著的影響，增塑劑的加入量過多雖然能夠使型芯成型容易，但是也會使型芯的燒成收縮率和氣孔率增加，并導致抗彎強度和體積密度的降低，因此，應該控制增塑劑的使用量。?

增塑劑的主要成分為石蠟和蜂蠟，石蠟的熔點在47℃～64℃，蜂蠟的熔點在62℃～64℃，由于石蠟和蜂蠟的熔點比較低，本技術領域的人員一般認為在120℃以上進行制備漿料，會引起增塑劑的老化和失粘，為了使粉料與增塑劑充分混合，攪拌器轉速一般控制在20～60r/min。?