[發明專利]一種鈦合金熔模精密鑄造用復合涂料、面層涂料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201910367085.X
• 申請日: 2019-05-05
• 公開（公告）號: CN110125326B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 成林娟;胡林
• 申請（專利權）人: 湖南洛蘭新材料有限公司
• 主分類號: B22C3/00
• 分類號: B22C3/00;B22C1/02
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 伍傳松

本發明公開了一種鈦合金熔模精密鑄造用復合涂料、面層涂料及其制備方法與應用，所述鈦合金熔模精密鑄造用復合涂料的制備原料包括耐火材料、黏結劑、抗水化劑和調節劑，所述耐火材料包括氧化釔，所述抗水化劑為飽和脂肪酸的衍生物，所述飽和脂肪酸的衍生物的結構式如下式(1)所示：式中，R代表烷基，X和Y分別獨立地代表取代基，所述取代基中含有烷基、羥基、苯基或羧基中的一種或多種。所述面層涂料包括上述復合涂料，還包括濕潤劑和消泡劑。本發明方案的涂料組分簡單、性能穩定、不易出現膠凝、不易遇水回溶、使用壽命長且生產成本低。采用本發明方案涂料制備的氧化釔陶瓷型殼與鈦合金反應程度小，形成的α粘污層厚度小。

技術領域

本發明涉及合金熔模精密鑄造技術領域，具體涉及一種鈦合金熔模精密鑄造用復合涂料、面層涂料及其制備方法與應用。

背景技術

鈦及鈦合金由于具有密度小、比強度高、耐腐蝕、生物相容性好等系列優異的特性，被廣泛地應用于航空航天工業、能源工業、海上運輸、化學工業等方面。然而鈦及鈦合金在高溫下具有很高的化學活性，在高溫下，鈦會與各種氣體及常用的耐火材料均發生不同程度的化學反應。液鈦與鑄型之間的化學反應，不僅會導致鈦合金鑄件表面存在污染層，影響其使用性能，而且惡化鑄件的表面質量，使鈦合金在鑄造成形過程中存在較大困難。因此，鈦合金鑄造使用的耐火材料和粘結劑必須具有極高的化學穩定性，以減弱鈦液與型殼間的化學反應并降低表面污染層的產生概率。

目前，使用較多的鈦合金精密鑄造用型殼，大致可分為：石墨型殼、鎢面層陶瓷型殼和氧化物陶瓷型殼等。其中，石墨型殼所澆注出來的鑄件，在鑄件表面上會形成一層滲碳的α脆性層，厚度大約為0.2～0.3mm，這種脆性層極有可能在應力作用下引發裂紋的產生與擴展。同時，石墨型殼的熱穩定性也有一定的限度，當石墨與鈦液接觸，在達到反應激活能的條件下，有可能發生急劇的放熱連鎖反應，因此，石墨型殼不宜澆注大型復雜鈦合金鑄件。另外，石墨型殼的收縮率高，約是普通熔模陶瓷型殼的兩倍，這極大地影響了熔模石墨型殼鈦合金精鑄件的精度。鎢面層陶瓷型殼在制備時，使用鎢粉作為涂料中的填料，鎢粉的性能對型殼的品質具有重大的影響，鎢粉應具備較高的純度，雜質含量不能超過規定的標準，氧、碳含量的超標，將影響鈦鑄件的品質。鎢面層熔模型殼必須采用溶劑脫蠟，因而，其制造過程對人體健康有很大的傷害，同時還會造成污染環境。鎢面層型殼在還原性氣氛下焙燒，脫蠟后沉積在型殼表面上的模料灰分難以被燒掉，在澆注時這些灰分極易與液鈦反應從而在鑄件表面形成氣孔。氧化物陶瓷型殼的面層和鄰層涂料中主要使用的是氧化釔、醋酸鋯、氧化鋯、氧化鈣等與鈦液反應較少的氧化物，其中，以氧化釔作為填料的面層涂料鑄造性能較好，但氧化釔容易發生水化作用，其漿料對pH值變化十分敏感，易膠凝；醋酸鋯通常與氧化釔或氧化鋯粉配制成料漿后共同使用，然而由于醋酸鋯不具有抗水性，使得其與氧化釔或氧化鋯粉配置的料漿涂層的穩定性和可靠性均不如硅酸乙酯與硅溶膠的涂層，且在干燥后遇水，還會發生回溶，導致涂層脫落、鼓漲。此外，現有技術中的涂料穩定時間通常只有1～2天，并且涂料溫度必須保持低于10℃的低溫，增加了工藝控制的復雜性，而且這些缺陷嚴重影響了涂料的工藝過程及型殼的質量。

基于此，對現有技術中的型殼涂料的配方及其制備方法進行改進具有重要意義。

發明內容

本發明所要解決的第一個技術問題是：提供一種不易出現膠凝且不易遇水回溶的鈦合金熔模精密鑄造用復合涂料。

本發明所要解決的第二個技術問題是：提供一種上述復合涂料的制備方法。

本發明所要解決的第三個技術問題是：提供一種不易出現膠凝且不易遇水回溶的鈦合金熔模精密鑄造用面層涂料。

本發明所要解決的第四個技術問題是：提供一種上述面層涂料的制備方法。

本發明所要解決的第五個技術問題是：提供一種上述復合涂料的應用。