[發明專利]一種改善高溫合金定向凝固鑄件物理粘砂的陶瓷型殼制備方法

有效

• 申請號: 201910856711.1
• 申請日: 2019-09-11
• 公開（公告）號: CN110465625B
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 鄭偉;申健;盧玉章;謝光;張功;董加勝;樓瑯洪;張健
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: B22C9/04
• 分類號: B22C9/04;B22C9/08;B22C1/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 于曉波

本發明公開了一種改善高溫合金定向凝固鑄件物理粘砂的陶瓷型殼制備方法，屬于陶瓷型殼制備技術領域。型殼制備方法首先采用底注式澆注系統進行蠟模組合，然后制備面層漿料和加固層漿料，再依次進行型殼的涂掛、型殼的脫蠟和型殼的培燒；其中：采用底注式澆注系統進行蠟模組合時，在底注式澆注系統的底部橫澆道內放置過濾網；在制備面層漿料時，面層料漿的組成為：剛玉粉EC95、硅溶膠830、潤濕劑JFC和消泡劑正辛醇；其中剛玉粉EC95是由粒度W28的EC95與粒度W14的EC95按照1:1的重量比例混合而成。本發明方法能夠減輕鑄件物理粘砂傾向，改善鑄件表面質量，提高鑄件合格率。

技術領域

本發明涉及陶瓷型殼制備技術領域，具體涉及一種改善高溫合金定向凝固鑄件物理粘砂的陶瓷型殼制備方法。

背景技術

精密鑄造技術是制備航空發動機渦輪葉片的重要方法之一。高溫合金精密鑄造過程中，陶瓷型殼材料在1500℃以上的高溫下浸泡在合金熔體中，時長數十分鐘甚至一小時以上。近年來，隨著高溫合金成分設計的越來越復雜，工藝要求越來越苛刻，高溫合金熔體與陶瓷型殼的界面反應問題逐漸顯現出來。

熔模鑄造過程中，型殼作為一個“容器”充滿了熔融金屬。熔融金屬與型殼之間的界面相互作用有熱機械滲透以及熱物理化學作用，對鑄件內部和外觀質量均有影響。例如，合金熔體侵蝕型殼表面，破壞面層顆粒與背層顆粒之間的結合，導致面層顆粒進入合金熔體中，造成鑄件表面夾雜缺陷。另外，合金熔體在凝固過程中會在鑄件表面產生很大應力，強度偏低的型殼面層脫落，黏附在鑄件表面，造成鑄件表面黏砂缺陷，輕則使鑄件表面粗糙，重則使金屬與型砂形成混合物，牢牢地黏附于鑄件表面，增大鑄件的清理工作量。通常情況下，陶瓷型殼表面并不是完全致密的，分布有大量的孔隙，合金熔體與陶瓷型殼之間的滲透與合金/型殼的潤濕性都極易引發鑄件產生物理粘砂。

因此，探索一種新工藝優化型殼面層，改善鑄件物理粘砂傾向，制備一種新型高溫合金鑄造用陶瓷型殼成為了科研生產中急需解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種改善高溫合金定向凝固鑄件物理粘砂的陶瓷型殼制備方法，該方法能夠減輕鑄件物理粘砂傾向，改善鑄件表面質量，提高鑄件合格率。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

一種改善高溫合金定向凝固鑄件物理粘砂的陶瓷型殼制備方法，該方法首先采用底注式澆注系統進行蠟模組合，然后制備面層漿料和加固層漿料，再依次進行型殼的涂掛、型殼的脫蠟和型殼的培燒；其中：采用底注式澆注系統進行蠟模組合時，在底注式澆注系統的底部橫澆道內放置過濾網；在制備面層漿料時，面層料漿的組成為：剛玉粉EC95、硅溶膠830、潤濕劑JFC和消泡劑正辛醇；其中剛玉粉EC95是由粒度W28的EC95與粒度W14的EC95按照1:1的重量比例混合而成。

所述過濾網放置于底部橫澆道內的中部橫截面的位置，過濾網的網孔孔徑為50PPI。所述過濾網的材質為純剛玉。

本發明制備方法具體包括如下步驟：

(1)蠟模組合：蠟模組合時采用底注式澆注系統，并在底部橫澆道內部放置過濾網；

(2)面層料漿配置：

面層料漿中：EC95的總重量與硅溶膠的重量比例為(3.5～4.25)：1，潤濕劑的體積為硅溶膠體積的0.1～0.15％，消泡劑的體積為硅溶膠體積的0.1～0.15％；

面層漿料的制備過程為：

將硅溶膠倒入涂料桶內，再按比例依次加入潤濕劑和消泡劑，然后在攪拌條件下加入EC95(W28)和EC95(W14)，繼續攪拌2小時以上；攪拌過程中測量粘度1-2次；將攪拌后的混合物料倒入另一涂料桶內繼續攪拌24小時后得到面層料漿，備用；面層料漿的粘度控制在35～40s；

(3)加固層料漿配制：