[發(fā)明專利]一種復(fù)雜微構(gòu)件的微熔模精鑄成形方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210200961.8
• 申請日: 2012-06-18
• 公開（公告）號: CN102688988A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 任明星;李邦盛
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B22C9/04
• 分類號: B22C9/04;B22D13/06;B22D13/10
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 韓末洙

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微熔模精鑄成形方法。

背景技術(shù)

隨著MEMS產(chǎn)品應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)展，具有更優(yōu)異使用性能的金屬微構(gòu)件備受重視。目前，微細(xì)電火花技術(shù)、超精密加工技術(shù)以及LIGA技術(shù)可以制備金屬微構(gòu)件，但存在著生產(chǎn)效率低，工藝復(fù)雜，設(shè)備昂貴，可加工材料種類少等不足。微熔模精密鑄造成形方法是在傳統(tǒng)熔模鑄造工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，可高效、近終成形具有復(fù)雜微結(jié)構(gòu)的多種金屬材料微構(gòu)件。

傳統(tǒng)熔模鑄造工藝多采用蠟?zāi)ぶ谱鳂?gòu)件模型，鑄型材料使用石英或剛玉等耐火材料(磷酸基或硅酸基粘結(jié)劑)，熔融金屬重力澆注或真空澆注成形。但由于微構(gòu)件尺寸在微米尺度，蠟?zāi)５膹?qiáng)度過低，同時普通型殼材料的表面粗糙度較高，影響微構(gòu)件的成形完整性與表面質(zhì)量，此外由于表面效應(yīng)的影響，重力澆注也很難使微構(gòu)件成形。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種復(fù)雜微構(gòu)件的微熔模精鑄成形方法，目的是獲得形狀完整，表面質(zhì)量高的金屬復(fù)雜微構(gòu)件。

本發(fā)明復(fù)雜微構(gòu)件的微熔模精鑄成形方法，按以下步驟進(jìn)行：一、利用微注塑工藝制備塑料微模型；二、將粒度小于200目的α或β半水硬石膏和去離子水按1∶36～42的質(zhì)量比混合，得混合物，然后向混合物中加入石膏緩凝劑，攪拌10～20s，然后在真空條件下攪拌15～40s，得到石膏漿料，將石膏漿料在真空狀態(tài)下澆入裝有塑料微模型的鋼套中，包埋塑料微模型，形成石膏鑄型；三、待石膏鑄型干燥后，將石膏鑄型從鋼套中取出，放入電阻爐中燒結(jié)，燒結(jié)過程中升溫速度為3K/min，先加熱到200℃保溫1h，然后接著加熱到600℃，并保溫1h，燒結(jié)結(jié)束后石膏鑄型隨爐冷卻至室溫；四、將步驟三燒結(jié)后的石膏鑄型鑲嵌到石墨模套內(nèi)，并將石墨模套安裝到離心機(jī)上；五、將合金放入陶瓷坩堝，加熱至合金的熔點以上30～50℃，并保溫30～60min，使合金熔化，對石膏鑄型進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為合金熔點之下100℃至合金熔點之上100℃，然后啟動離心機(jī)，使離心轉(zhuǎn)速達(dá)到500～2500rpm，然后立即把熔化的合金注入帶有石膏鑄型的石墨模套內(nèi)，保持30s，然后關(guān)停離心機(jī)；六、待石膏鑄型冷卻到室溫，打開石墨模套，取出石膏鑄型，去掉表面的石膏，然后用丙酮清洗，干燥，即獲得金屬微構(gòu)件；其中步驟二中石膏緩凝劑為混合物質(zhì)量的0.05％；步驟五中所述合金為鋅合金、鋁合金、銅合金、金合金、銀合金、錫合金或鎂合金。

本發(fā)明在現(xiàn)有的金屬微構(gòu)件微細(xì)加工體系之外，提出了金屬微構(gòu)件制備技術(shù)，并能夠成形現(xiàn)有工藝無法實現(xiàn)的復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)(如內(nèi)孔結(jié)構(gòu))，一次近終成形，無需后續(xù)加工，微構(gòu)件成形完整，表面質(zhì)量優(yōu)異，是目前最適合成形具有三維復(fù)雜結(jié)構(gòu)的金屬微構(gòu)件的微細(xì)成形方法。

本發(fā)明在制備石膏漿料時加入了石膏緩凝劑，可有效延長石膏鑄型的初凝時間，提高到20min左右，能夠延長超聲注入的時間，更加有效的細(xì)化鑄型組織，組織尺寸降低至5～15μm，并且可以降低鑄型的表面粗糙度，從而保證鑄件尺寸精度，提高鑄件的耐腐蝕性和耐磨性以及加工性能等。

附圖說明

圖1為具體實施方式七中步驟一制備的塑料微模型實物圖；圖2為具體實施方式七中獲得的金屬微圓絲構(gòu)件圖。

具體實施方式

本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實施方式，還包括各具體實施方式間的任意組合。