[發明專利]一種復雜內嵌空腔結構陶瓷型芯的制備工藝

有效

• 申請號: 201410210181.0
• 申請日: 2014-05-19
• 公開（公告）號: CN104014737B
• 公開（公告）日: 2016-11-02
• 發明（設計）人: 毛萍莉;姜衛國;劉正;王峰;于波
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: B22C9/10
• 分類號: B22C9/10;B22C9/04;B22C9/24
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍;周楠

技術領域

?本發明屬于精密鑄造技術領域，主要涉及陶瓷型芯的制備工藝，特別是涉及一種復雜內嵌空腔結構陶瓷型芯的制備工藝。

背景技術

熔模精密鑄造是生產高精度、低粗糙度、復雜幾何形狀鑄件的有效方法，特別適合鑄造昂貴金屬及難加工的金屬構件。因此，熔模精密鑄造已成為生產發動機高溫合金葉片和復雜結構件的主要方法。高溫合金葉片和復雜結構鑄件的內腔通常采用陶瓷型芯形成，由于陶瓷型芯結構日趨復雜化，特別是具有內嵌空腔結構的陶瓷型芯，加上內嵌空腔結構具有薄、長、彎曲、窄等特點，所以，這一類陶瓷型芯制備非常困難。

目前，工業生產中常常采用預置水基可溶型芯（羰基類或鹽類等）方法制備尺寸厚大且結構簡單的內嵌空腔陶瓷型芯，但在制備具有薄、長、彎曲、窄等特點內嵌空腔復雜結構陶瓷型芯時，由于水基可溶型芯本身強度低韌性差的原因，陶瓷料漿的高壓沖擊使其非常容易斷裂，致使陶瓷型芯難以成型，因此限制了其實際應用。因此，如何制備復雜內嵌空腔結構的陶瓷型芯是目前生產中急需解決的難題。

發明內容

發明目的：

本發明涉及一種復雜內嵌空腔結構陶瓷型芯的制備工藝，其目的是為了滿足實際生產中的需求。

技術方案：

本發明是通過以下技術方案來實現的：

一種復雜內嵌空腔結構陶瓷型芯的制備工藝，其特征在于：該工藝方法步驟如下：首先制備用于形成內嵌空腔結構的具有一定強度的預置金屬型芯，使預置金屬型芯的強度高于陶瓷型芯素坯的成型壓力強度，然后將預置金屬型芯放入陶瓷型芯模具中；采用注射成型方式制備整體陶瓷型芯素坯；將預置金屬型芯作為陽極，采用電解腐蝕方法脫除預置金屬型芯，得到內嵌空腔結構的陶瓷型芯素坯；將陶瓷型芯素坯置入燒結爐中進行燒結，最后獲得內嵌空腔結構的陶瓷型芯。

預置金屬型芯制備材料為普通碳素鋼或鋁合金。

陶瓷型芯材料為二氧化硅基陶瓷材料或氧化鋁基陶瓷材料。

制備整體陶瓷型芯素坯時，陶瓷漿料成型采用注射成型的方式成型，成型壓力為4-8MPa，注射時間為10-120秒，保壓時間為10-120秒。

預置金屬型芯做為電解腐蝕的陽極，腐蝕液為質量濃度10%-20%高氯酸的酒精溶液、10-20%草酸溶液或30-50%硝酸溶液，電解腐蝕電壓為5-20伏特，電流為0.2-0.8安培，腐蝕時間為1-50小時。

陶瓷型芯燒結用的填料為工業用氧化鋁粉，粒度為100-300目。

陶瓷型芯素坯脫蠟階段采用緩慢升溫方式升溫，升溫速度為0.5-2℃/分鐘；脫蠟結束后，快速升溫至燒結溫度，升溫速度為1-10℃/分鐘；二氧化硅基陶瓷型芯燒結溫度為1150℃-1190℃，保溫時間為3-10小時，然后爐冷至室溫。

陶瓷型芯素坯脫蠟階段采用緩慢升溫方式升溫，升溫速度為0.5-2℃/分鐘；脫蠟結束后，快速升溫至燒結溫度，升溫速度為1-10℃/分鐘；氧化鋁基陶瓷型芯燒結溫度為1300℃-1450℃，保溫時間為3-10小時，然后爐冷至室溫。

陶瓷型芯燒結后，將陶瓷型芯浸入環氧樹脂和聚酰胺的丙酮溶液中進行浸泡，環氧樹脂和聚酰胺在丙酮溶液中的濃度為5-10%，環氧樹脂與聚酰胺的質量比為1:1-2:1，浸泡時間為1-3小時，然后取出在空氣中150℃條件下進行干燥，干燥時間1-3小時。

優點及效果：?

本發明涉及一種復雜內嵌空腔結構陶瓷型芯的制備工藝，具有如下優點：

（1）工藝流程簡單，陶瓷型芯素坯成品率遠高于現有的制備工藝；

（2）內嵌空腔結構陶瓷型芯成品率高，價格適宜，可規?；a，具有良好的工程化背景。

附圖說明

圖1為預置金屬型芯結構示意圖；

圖2為含預置金屬型芯的陶瓷型芯素坯示意圖；

圖3為電解腐蝕掉預置金屬型芯的陶瓷型芯素坯示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體的實施例對本發明做進一步的說明，但本發明的保護范圍不受實施例的限制。

本發明的原理是采用高強度的（強度高于陶瓷型芯素坯成型的壓力強度）預置金屬型芯保證陶瓷型芯的順利成型，采用電化學腐蝕方法使預置金屬型芯能夠柔和脫除且不破壞陶瓷型芯素坯，保證內嵌空腔結構陶瓷型芯的完整性。