[發(fā)明專利]一種包覆型硼化鋯基型芯及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410130369.4
• 申請(qǐng)日: 2014-04-02
• 公開（公告）號(hào): CN103964855A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王偉;高博;趙夫濤;姜銀珠;李佳勝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蕪湖浙鑫新能源有限公司
• 主分類號(hào): C04B35/58
• 分類號(hào): C04B35/58;C04B35/622
• 代理公司: 安徽合肥華信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及精密鑄造領(lǐng)域，具體是一種包覆型硼化鋯基型芯及其制備方法。

背景技術(shù)：

合金鑄件的復(fù)雜內(nèi)腔主要通過使用預(yù)制的陶瓷型芯來成型，并待鑄件鑄成后設(shè)法脫除。其工藝流程如下：陶芯制備、含陶芯的蠟?zāi)Ｖ苽洹⒅茪ぁ⑿蜌っ撓灪捅簾⒑辖饾茶T、脫芯。眾所周知，隨著我國(guó)發(fā)展大型飛機(jī)項(xiàng)目和各種新型發(fā)動(dòng)機(jī)研制項(xiàng)目的啟動(dòng)，對(duì)鈦合金精密鑄件的形體、結(jié)構(gòu)及其性能提出了更高的要求。

目前，研究較為廣泛的氧化鋁、氧化硅基陶瓷型芯，因型芯材料不具備對(duì)熔融鈦合金良好的化學(xué)反應(yīng)惰性且脫芯工藝復(fù)雜很難應(yīng)用于鈦合金精鑄領(lǐng)域。由于硼化鋯與熔融鈦合金在高溫下具有較高的化學(xué)反應(yīng)惰性，且具良好的高溫抗蠕變性能，硼化鋯是一種很適合用做鈦合金精鑄用陶瓷型芯的骨料。近年來引起了相關(guān)科研人員的關(guān)注，如公開號(hào)200610028168.9的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種用于鈦及鈦合金精密鑄造的硼化鋯陶瓷型殼的制備方法，該發(fā)明中采用硼化鋯粉料及其醋酸鋯或硅溶膠為粘結(jié)劑制成涂料漿。由于鈦合金的形狀越來越復(fù)雜，現(xiàn)在的鈦合金鑄件往往帶有復(fù)雜內(nèi)腔，這要求型芯在鈦合金澆注過程中具備良好的高溫抗蠕變性能進(jìn)而保證形狀的完整性同時(shí)也對(duì)對(duì)型芯的脫除性能提出了更高的要求。但硼化鋯化學(xué)性能穩(wěn)定給型芯脫除帶來了一定困難尤其是對(duì)于形狀復(fù)雜的型芯很難用機(jī)械方法進(jìn)行清除。為了改善型芯的脫芯性能，氧化鈣型芯材料也受到相關(guān)科研人員的關(guān)注，如CN 102531648 A的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種鈦合金鑄造用氧化鈣基體陶瓷型芯及制備方法，由于在鈦合金精密鑄造工藝較為復(fù)雜，從含陶芯的蠟?zāi)Ｖ苽涞胶辖鸬臐沧r(shí)間一般均在兩周以上，型芯在使用過程中要與水基涂料相接觸。上述專利制備出的型芯遇水后即發(fā)生水化反應(yīng)而造成型芯的潰散，因此，上述型芯難以實(shí)際應(yīng)用于鈦合金精密鑄造領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容：

為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種包覆型硼化鋯基型芯及其制備方法，本發(fā)明制備出的包覆型硼化鋯基陶瓷型芯具備優(yōu)良的燒結(jié)性能、室高溫力學(xué)性能好、與鈦熔體具有良好的化學(xué)反應(yīng)惰性且具有良好的脫芯性能。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種包覆型硼化鋯基陶瓷型芯，其特征在于：由下述重量百分比組成的原料制備而成：礦化劑5-20wt％、增塑劑10-15 wt％、余量為稀土包覆硼化鋯粉體。

所述的包覆型硼化鋯基陶瓷型芯，其特征在于：所述的礦化劑為CaO、MgO中的一種或者兩種以任意質(zhì)量比混合組成。

所述的包覆型硼化鋯基陶瓷型芯，其特征在于：所述的增塑劑為蜂蠟、石蠟、油酸三種材料的混合，其混合質(zhì)量配比為：蜂蠟75-90wt％、石蠟5-20wt％、余量為油酸。

所述的包覆型硼化鋯基陶瓷型芯的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、制備稀土氧化物包覆硼化鋯的粉體；

步驟二、將稀土氧化物包覆硼化鋯的粉體、增塑劑和礦化劑加熱并通過攪拌將其混合均勻得到包覆型硼化鋯基型芯材料；

步驟三、對(duì)型芯材料進(jìn)行造型、燒結(jié)得到硼化鋯基陶瓷型芯；所述燒結(jié)溫度為1500～1900℃，時(shí)間為0.5～20h。

包覆型硼化鋯基陶瓷型芯的制備方法，其特征是：步驟一所述的制備稀土氧化物包覆硼化鋯的粉體，具體包括如下步驟：

第一步、制備硼化鋯懸浮液：將非離子表面活性劑加入到去離子水中形成第一混合溶液，其中每100ml去離子水中含有1-10g非離子表面活性劑；將硼化鋯粉加入到第一混合溶液中，攪拌制備出硼化鋯懸浮液；硼化鋯粉的加入量是每100ml去離子水中加入1～2mol；

第二步、制備稀土氧化物前驅(qū)體溶液：將無機(jī)鋯鹽和無機(jī)釔鹽以任何比例混合作為稀土氧化物前驅(qū)體，稱取無機(jī)鋯鹽和無機(jī)釔鹽放入盛有去離子水的容器中攪拌并加熱制得前驅(qū)體溶液；

第三步、將稀土氧化物前驅(qū)體溶液加入到硼化鋯懸浮液中，攪拌得到第二混合溶液；所述的第二混合溶液中，稀土氧化物前驅(qū)體與硼化鋯粉的摩爾量之比為1:10-45；

第四步、將氨水加入第二混合溶液中調(diào)整溶液的PH值至8～11得到第三混合溶液；

第五步、烘干第三混合溶液得到烘干粉體；

第六步、將烘干粉體進(jìn)行燒結(jié)得到稀土氧化物包覆硼化鋯的粉體；所述的燒結(jié)，溫度為1200-1600℃，時(shí)間為0.5～20h。

所述的包覆型硼化鋯基陶瓷型芯的制備方法，其特征在于：所述的無機(jī)鋯鹽為氯化鋯或硝酸鋯。

所述的包覆型硼化鋯基陶瓷型芯的制備方法，其特征在于：所述的無機(jī)釔鹽為氯化釔或硝酸釔。