[發明專利]一種鈦合金鑄造用復合型芯制備方法

有效

• 申請號: 201210492117.7
• 申請日: 2012-11-28
• 公開（公告）號: CN102989994A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 謝華生;趙軍;史昆;劉時兵;于志強;劉宏宇;閆平;劉鴻羽
• 申請（專利權）人: 沈陽鑄造研究所
• 主分類號: B22C1/00
• 分類號: B22C1/00;B22C3/00;B22C9/10
• 代理公司: 沈陽利泰專利商標代理有限公司 21209
• 代理人: 劉忠達

技術領域

本發明涉及一種低成本復合型芯制備方法，特別是本發明適合鈦合金鑄造使用。

背景技術

隨著航天、航空、艦船、石油化工等領域的飛速發展，對復雜型腔、薄壁鈦合金鑄件的需求越來越多，此類產品主要通過熔模精密鑄造工藝來進行鑄造成型，鑄件復雜型腔和盲腔結構主要通過在蠟模中放置Y₂O₃陶瓷型芯來鑄出，但是適合鈦合金鑄造用的陶瓷型芯制作成本高昂，僅僅應用于附加值非常高的鈦合金鑄件的生產中，限制了鈦合金鑄件的推廣應用。

發明內容

本發明的目的是提供一種適用于鈦合金鑄造用復合型芯，這種復合型芯具有低成本（成本約為Y₂O₃陶瓷型芯的1/5）、高尺寸精度、高表面質量、高化學穩定性的特點。

采用的技術方案：

一種鈦合金鑄造用復合型芯制備方法，包括下述工藝步驟：

一、制備復合型芯原坯：

1、原料選配：

原料由Al₂O₃、CaO、莫來石粉和硅溶膠混合制備成，其配料比以質量百分比計為：莫來石粉35-44.7%、Al₂O₃43-54.7%、CaO0.1%-0.3%、硅溶膠5%-12%。硅溶膠濃度為25-35%，莫來石粉粒度為50~70目。

2、復合型芯原坯成型：

取莫來石粉35-44.7%、硅溶膠5%-12%放入容器內混合均勻，再加入43-54.7%的Al₂O₃粉進行混合，最后加入0.1-0.3%的CaO粉進行充分混合。

將混合均勻的上述原料倒入準備好的鋁制復合型芯模具中，利用木槌進行逐層搗實。將搗實好的型芯原坯放入低溫烘箱中進行2~3小時烘烤，然后從烘箱中拿出備用。烘烤溫度為150-300℃。

二、復合型芯原坯面層涂料制備

1.原料選配：

原料由ZrO₂、Y₂O₃和分散氧化鋁溶液混合制成，其配料比以質量百分比計為：ZrO₂粉52%~70%、Y₂O₃粉5%~8%、濃度為35-45%的分散氧化鋁溶液25%~40%。

2.涂料制備

先取25-40%的分散氧化鋁溶液倒入容器中，再將5-8%的Y₂O₃粉倒入容器中攪拌30-40分鐘，最后將52-70%ZrO₂粉倒入容器中攪拌60分鐘，將攪拌好的涂料備用。

三、復合型芯原坯涂掛面層涂料

將預先制備好的復合型芯原坯表面用氣體噴吹干凈后，浸入上述涂料中，然后取出放置到恒溫、恒濕風干架上進行干燥24小時，風干溫度為16℃~25℃，將干燥好的型芯，放入烘箱中在500℃~600℃溫度烘烤1小時，然后用拋光輪將型芯表面拋光平整。

四、復合型芯燒結

將表面拋光好的復合型芯放入高溫燒結爐內進行1200℃~1300℃燒結3~5小時，爐冷至室溫，將燒結好的復合型芯取出后，重新進行拋光打磨，即得。

本發明的優點：

利用本專利方法能夠實現大幅度降低復合型芯制作成本，提高復合型芯尺寸精度和表面質量，從而大幅度降低鈦合金鑄件的鑄造成本。

具體實施方式

實施例一

一種鈦合金鑄造用復合型芯制備方法，包括下述工藝步驟：

一、制備復合型芯原坯：

取40%莫來石粉和10.9%硅溶膠混合均勻，再加入49%的Al₂O₃粉進行混合，最后加入0.1%的CaO充分混合均勻，備用。

將混合均勻的上述原料倒入鋁制復合型芯模具中，用木槌進行逐層搗實。

將搗實好的型芯原坯放入低溫烘箱中（烘烤溫度150℃~300℃），烘烤2-3小時，取出備用。

二、復合型芯原坯面層涂料制備：

取分散氧化鋁溶液25%倒入容器內，再將8%的Y₂O₃粉倒入容器中攪拌30分鐘，最后取67%的ZrO₂粉倒入容器中攪拌60分鐘，即為面層涂料。

三、復合型芯原坯涂掛面層涂料