[發明專利]改性氧化硅粉及其制備方法、陶瓷型芯及其制備方法

有效

• 申請號: 201811227271.5
• 申請日: 2018-10-22
• 公開（公告）號: CN109304424B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 梁康碩;劉楓
• 申請（專利權）人: 沈陽明禾石英制品有限責任公司
• 主分類號: B22C9/10
• 分類號: B22C9/10;B22C1/02;C04B35/14;C04B35/622;C04B35/626
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 馬海芳

一種改性氧化硅粉及其制備方法、陶瓷型芯及其制備方法，屬于精密鑄造技術領域。該改性氧化硅粉，為核殼型耐高溫氧化物包覆氧化硅粉結構。其制備采用溶膠浴、烘干、球磨制得。采用上述制備的改性氧化硅粉為原料，改性氧化硅粉為10?35％，氧化硅粉體為25?55％，鋯英砂為9?10％，礦化劑為5?15％，鋁粉為2?4％，增塑劑為10?20％，分散劑為2?3％的質量配比，通過混合、壓制、燒結得到陶瓷型芯。該陶瓷型芯由于改性氧化硅粉中溶膠的包覆，使硅基陶瓷型芯具備了更好的耐高溫性能，同時又具備了硅基陶瓷型芯的易脫除性能。

技術領域

本發明屬于精密鑄造技術領域，具體涉及一種改性氧化硅粉及其制備方法、陶瓷型芯及其制備方法。

背景技術

目前空心葉片冷卻技術已由簡單的徑向冷卻發展到先進的單晶發散冷卻，使得在葉片的設計和制造中將采用越來越復雜的冷卻系統，即生產內腔形狀異常復雜的空心葉片，而隨著葉片冷卻技術的發展,定向柱晶、單晶及共晶定向凝固技術的應用更是對陶瓷型芯的要求越來越高。

現有的制作陶瓷型芯的基體材料有石英玻璃、氧化鋁、氧化鎂、鋯英石等，即硅基陶瓷型芯、鋁基陶瓷型芯、鎂基陶瓷型芯和鋯基陶瓷型芯等，每種陶瓷型芯的優缺點為：比如硅基陶瓷型芯的易脫除性能但高溫性能相對較差，鋁基、鋯基陶瓷型芯的抗高溫性能，但是完全脫除周期長影響生產周期等。目前國內應用最為廣泛的陶瓷型芯為氧化硅基陶瓷型芯，其熱膨脹率低、尺寸穩定、足夠的常溫強度、容易脫除，但是現有的硅基陶瓷型芯在澆注定向及單晶葉片時，由于高溫性能較差而時常發生變形甚至斷裂，其存在高溫強度低、高溫變形大的問題，

隨著金屬空腔氣冷結構的發展，葉片的內腔形狀日趨復雜，并且制造葉片材料中鑄造高溫合金應用日益增多，對高溫狀態下空心金屬件的澆鑄及脫芯要求越來越高，熔模精密鑄造技術的應用，使得陶瓷型芯的重要性日益突出，現有研發中一味的提高陶瓷型芯氣孔率，會導致產品高溫物理性能下降，并且氣孔率較高的硅基陶瓷型芯，由于相對比表面積較大，更易與活躍金屬反應，所以在保持相對穩定的氣孔率的同時，又具備良好的高溫性能和脫芯效果成為行業的一大技術難題。

發明內容

針對現有生產技術存在的問題，為保持硅基陶瓷型芯的易脫除性能，并具有鋁基陶瓷型芯的高溫穩定性，本發明提供了一種改性氧化硅粉及其制備方法、陶瓷型芯及其制備方法，該方法用改性氧化硅粉制備的陶瓷型芯，因加入的耐高溫金屬氧化物改性的氧化硅粉，并且通過粒度配比，使得制備的陶瓷型芯具有良好的耐高溫性能，并能夠解決硅基陶瓷型芯性能相對性能差的問題。并且，由于改性氧化硅粉中溶膠的包覆，使硅基陶瓷型芯具備了更好的耐高溫性能，同時又具備了硅基陶瓷型芯的易脫除性能。本發明陶瓷型芯在1540℃時可到達20MPa以上，且可以縮短脫芯周期1小時以上。

本發明的一種改性氧化硅粉，為核殼型耐高溫氧化物包覆氧化硅粉結構。

所述的耐高溫氧化物為氧化鋁、氧化釔、氧化鋯中的一種或幾種。

所述的改性氧化硅粉的粒度為120目以上。

本發明的一種改性氧化硅粉的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：溶膠浴

將氧化硅粉體顆粒加入耐高溫金屬氧化物溶膠中，在30-75℃攪拌反應0.5-3h，得到溶膠浴后的氧化硅粉體顆粒；

步驟2：烘干、球磨

將溶膠浴后的氧化硅粉體顆粒烘干后，置于球磨機中進行球磨處理，得到一次球磨后的改性氧化硅粉；

步驟3：多次改性

將一次球磨后的改性氧化硅粉加入耐高溫金屬氧化物溶膠中，重復步驟1和步驟2，重復次數為2-3次后，得到改性氧化硅粉。

所述的步驟2中，所述的烘干，烘干溫度為50-120℃。