[發明專利]一種納米復合陶瓷型芯

有效

• 申請號: 201410224822.8
• 申請日: 2014-05-24
• 公開（公告）號: CN104072156A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 高博;王偉;姜銀珠;趙夫濤
• 申請（專利權）人: 蕪湖浙鑫新能源有限公司
• 主分類號: C04B35/63
• 分類號: C04B35/63;C04B35/583;C04B35/622
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

????本發明主要涉及精密鑄造領域，尤其涉及一種納米復合陶瓷型芯。

背景技術

合金鑄件的復雜內腔主要通過使用預制的陶瓷型芯來成型，并待鑄件鑄成后設法脫除。其工藝流程如下：陶芯制備、含陶芯的蠟模制備、制殼、型殼脫蠟和焙燒、合金澆鑄、脫芯。眾所周知，隨著我國發展大型飛機項目和各種新型發動機研制項目的啟動，對鈦合金精密鑄件的形體、結構及其性能提出了更高的要求。

目前，研究較為廣泛的氧化鎂、氧化硅基陶瓷型芯，因型芯材料不具備對熔融鈦合金良好的化學反應惰性且脫芯工藝復雜很難應用于鈦合金精鑄領域。由于納米復合與熔融鈦合金在高溫下具有較高的化學反應惰性，且具良好的高溫抗蠕變性能，納米復合是一種很適合用做鈦合金精鑄用陶瓷型芯的骨料。近年來引起了相關科研人員的關注，如公開號200610028168.9的中國發明專利申請公開了一種用于鈦及鈦合金精密鑄造的納米復合陶瓷型殼的制備方法，該發明中采用納米復合粉料及其醋酸鋯或硅溶膠為粘結劑制成涂料漿。由于鈦合金的形狀越來越復雜，現在的鈦合金鑄件往往帶有復雜內腔，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而保證形狀的完整性同時也對對型芯的脫除性能提出了更高的要求。但納米復合化學性能穩定給型芯脫除帶來了一定困難尤其是對于形狀復雜的型芯很難用機械方法進行清除。為了改善型芯的脫芯性能，氧化鎂型芯材料也受到相關科研人員的關注，如CN?102531648?A的中國發明專利申請公開了一種納米復合氧化鎂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雜，從含陶芯的蠟模制備到合金的澆注時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生水化反應而造成型芯的潰散，因此，上述型芯難以實際應用于鈦合金精密鑄造領域。

發明內容

本發明目的就是提供一種納米復合陶瓷型芯。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種納米復合陶瓷型芯，其特征在于它是由下述重量百分比的原料組成的：

礦化劑12-18wt％、增塑劑14-20?wt％、納米二氧化硅2-3?wt％、納米氧化鎂1-2?wt％、微晶蠟2-3?wt％、余量為稀土包覆納米復合粉體；

所述的礦化劑為二氧化鋯、氧化鈣、二氧化硅中的一種或者兩種及以上，以任意質量比混合組成；

所述的增塑劑是由下述重量份的原料組成的：

石蠟82-90、蜂膠3-4、硅鋁膠6-8、癸二酸丙二醇聚酯1-2、氫氧化鋁粉2-3、硅烷偶聯劑KH550?0.1-0.2；?

將上述石蠟加熱熔化，加入蜂膠、氫氧化鋁粉、硅烷偶聯劑KH550，300-400轉/分攪拌分散10-12分鐘，加入剩余各原料，攪拌均勻，在80-90℃下保溫靜置3-5分鐘，冷卻出料，即得所述增塑劑；

所述的稀土包覆納米復合粉體的制備方法包括以下步驟：

（1）將納米氧化鋁、納米二氧化硅混合，加入到100-200倍去離子水中，超聲分散，得分散液；

（2）將氮化硼粉與氯化鈣混合，加入硅烷偶聯劑KH550，1600-2000轉/分攪拌分散10-15分鐘，球磨，烘干，得粒徑60-150μm，得基礎粉料；

（3）將基礎粉料加入到上分散液中，攪拌分散，得預混液；

（4）將無機鋯鹽和無機釔鹽以任何比例混合作為稀土氧化物前驅體，稱取無機鋯鹽和無機釔鹽放入盛有去離子水的容器中攪拌并加熱制得前驅體溶液；

（5）將上述預混液加入前驅體溶液中，調節溶液的PH值至8-10，得混合液；

（6）將上述混合液烘干，得到烘干粉體，將烘干粉體進行燒結得到稀土包覆納米復合粉體，燒結溫度為1200-1500℃，時間為0.5-20h。

2、根據權利要求1所述的一種納米復合陶瓷型芯，其特征在于，所述的稀土包覆納米復合粉體的制備中，所述的稀土氧化物前驅體的混合質量與基礎粉料的質量比為1:24-30。

3、根據權利要求1所述的一種納米復合陶瓷型芯，其特征在于，所述的稀土包覆納米復合粉體的制備中，所述的無機鋯鹽為氯化鋯或硝酸鋯，所述的無機釔鹽為氯化釔或硝酸釔。

4、根據權利要求1所述的一種納米復合陶瓷型芯，其特征在于，所述的稀土包覆納米復合粉體的制備中，所述的稀土氧化物前驅體溶液，它的濃度為0.01-0.4mol/L。

5、根據權利要求1所述的一種納米復合陶瓷型芯，其特征在于，所述的稀土包覆納米復合粉體的制備中，所述的氮化硼粉與納米二氧化硅、納米氧化鋁、氯化鈣的質量比為100:4-5:5-6：2-3。