[發明專利]一種水溶性消失模型芯、其制備方法及應用

有效

• 申請號: 201810132414.8
• 申請日: 2018-02-09
• 公開（公告）號: CN108275958B
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 董斌超;張舸;曹琪;崔聰聰;包建勛;郭聰慧
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: C04B28/14
• 分類號: C04B28/14;B22C9/10
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 王丹陽

本發明涉及材料制備技術領域，具體公開一種水溶性消失模型芯的制備方法、水溶性消失模型芯及應用。本發明的水溶性消失模型芯的制備方法包括：S1、將石膏、硫酸鎂、水和陶瓷粉末按比例混合，攪拌均勻，得到混合漿體；S2、將混合漿體倒入含有預埋件的模具中，固化后取出，烘干，得到所述水溶性消失模型芯。本發明制備得到的水溶性消失模型芯可直接用于凝膠注模工藝制備素坯坯體或用于其他水基膠態成型方法制備素坯坯體。

技術領域

本發明涉及材料制備技術領域，特別涉及一種水溶性消失模型芯的制備方法、水溶性消失模型芯及應用。

背景技術

凝膠注模是最先進的陶瓷成型方法之一，其因近凈尺寸成型、適于制造大尺寸復雜形狀結構工件、無需大型特種設備等優點，已被廣泛應用于各種工程陶瓷的制備中。凝膠注模成型的過程為將陶瓷漿料注入模具中，待漿料凝膠固化生成陶瓷坯體后將模具拆除，坯體經干燥、脫脂后即可得到所需結構的陶瓷部件。

受限于干燥過程，凝膠注模所能制備的部件厚度較小，否則干燥過程容易產生裂紋，因此凝膠注模成型常被用于制備薄壁工件。凝膠注模成型過程中使用的模具目前仍以金屬模具為主，脫模時通過機械力將模具拆除。金屬模具一般采取設計拔模斜度、涂覆脫模劑的方法來減小脫模的難度，但模具拆除時仍與坯體之間有相當的作用力。而坯體此時強度較低，極易被外力破壞，尤其是模具型芯脫模時，與坯體間的互相作用力更大。因此需要有一種脫模無外力的模具材料，以降低凝膠注模坯體脫模破壞的風險。

可溶性型芯材料可以免去型芯模具拆除對坯體的作用力，而且可以制造復雜型腔的零部件。目前主要的可溶性型芯模具有石膏芯、鹽芯、尿素芯、陶瓷芯、聚乙二醇芯等，已應用于各種金屬鑄造等成型工藝中。但凝膠注模為水基漿料流態成型，現有的可溶性消失模型芯直接用于凝膠注模成型則會吸收凝膠注模漿料中的水，或消失模型芯中的鹽類溶解到凝膠注模漿料中，這兩者都會使漿料流變學性能變化，使成型過程失敗或成型的坯體有嚴重缺陷而無法使用。再有，現有消失模型芯難以直接加工和裝配，所以難以制作成高精度的模具，也限制了其應用范圍。

發明內容

針對凝膠注模金屬模具脫模容易破壞坯體，現有可溶性消失模型芯無法應用于凝膠注模的技術問題，本發明采用以下技術方案：

一方面，本發明提供一種水溶性消失模型芯的制備方法，所述制備方法包括步驟：S1、將石膏、硫酸鎂、水和陶瓷粉末按比例混合，攪拌均勻，得到混合漿體；S2、將所述混合漿體倒入含有預埋件的模具中，固化后取出，烘干，得到所述水溶性消失模型芯。

一些實施方式中，所述制備方法還包括：設計并制造所述水溶性消失模型芯內的預埋件；設計和制造澆注所述水溶性消失模型芯的模具；在所述模具內設置所述預埋件。

一些實施方式中，所述預埋件為金屬預埋件，所述模具為金屬模具。

一些實施方式中，所述步驟S1包括將石膏、硫酸鎂和水按比例混合，攪拌均勻，得到石膏漿體；再向所述石膏漿體中加入陶瓷粉末，攪拌均勻，得到混合漿體。

一些實施方式中，所述陶瓷粉末與所述石膏漿體的體積比不大于0.8：1。

一些實施方式中，所述石膏與所述硫酸鎂的質量比為(2-6)：1；所述石膏與所述硫酸鎂的質量之和，與所述石膏的質量比為(0.5-1)：1。

一些實施方式中，所述陶瓷粉末選自氧化硅、氧化鋁、碳化硅或氮化硅中的至少一種；所述陶瓷粉末的d50小于30μm。

另一方面，本發明提供一種水溶性消失模型芯，所述水溶性消失模型芯通過上述制備方法制得。

再另一方面，本發明提供一種水溶性消失模型芯的應用，所述水溶性消失模型芯用于凝膠注模成型制備素坯或水基膠態成型方法制備素坯。