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一種水溶性陶瓷型芯及其制備方法與流程

文檔序號(hào):12813524閱讀:597來源:國(guó)知局

本發(fā)明涉及一種水溶性陶瓷型芯及其制備方法,屬于精密鑄造技術(shù)領(lǐng)域。



背景技術(shù):

隨著制造業(yè)水平的發(fā)展,產(chǎn)品可靠性要求不斷提高,產(chǎn)品設(shè)計(jì)越來越功能集約化,以往通過多個(gè)零件組合實(shí)現(xiàn)的功能逐漸采用單一零件來實(shí)現(xiàn),零件重量變輕,鑄件的復(fù)雜程度也相應(yīng)提高。在生產(chǎn)具有復(fù)雜外形、異形內(nèi)腔等結(jié)構(gòu)的零件時(shí),鑄造具有其它成形工藝所不具備的優(yōu)勢(shì),甚至是唯一的選擇。

近年來,鋁、鎂輕合金鑄件得到更廣泛的應(yīng)用,部分零件具有復(fù)雜的內(nèi)腔結(jié)構(gòu),給鑄造工藝設(shè)計(jì)和鑄件生產(chǎn)帶來困難。由于鋁、鎂合金澆注溫度低,采用樹脂砂芯形成內(nèi)腔時(shí),澆注后型芯的潰散性差,清理時(shí)不易出砂。另一方面,復(fù)雜內(nèi)腔通常需要由多個(gè)型芯組合才能形成,不僅工藝設(shè)計(jì)復(fù)雜,所需工裝多,而且型芯組合時(shí)產(chǎn)生的偏差,影響鑄件的精度。

采用水溶性型芯能夠很好地解決上述的這些問題,且在鑄件澆注時(shí)不產(chǎn)生有害氣體,清理時(shí)方便快捷,鑄件成形后可采用水力清理將型芯溶解去除,得到具有潔凈光滑內(nèi)表面和良好尺寸精度的鑄件,不需要機(jī)械振動(dòng),沒有噪音,同時(shí)節(jié)省勞力并改善鑄造車間的環(huán)境衛(wèi)生。

目前使用較廣泛的水溶性型芯有尿素型芯、水溶性鹽芯,但都有較顯著的缺點(diǎn):尿素型芯表面質(zhì)量差、發(fā)氣量大,易產(chǎn)生氣孔缺陷;而鹽芯的低強(qiáng)度、低耐熱性和易脆性等特點(diǎn)使其在合金精密鑄造中的應(yīng)用受到極大的限制。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足,本發(fā)明提供了一種水溶性陶瓷型芯及其制備方法。

技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供了一種水溶性陶瓷型芯,其主要由以下重量份原料制成:

電熔剛玉粉100-120份,水溶性無機(jī)鹽20-40份,以重量份比例計(jì):所述水溶性無機(jī)鹽為nacl20-30份、na2co35-75份和k2co35-75份的混合物。

優(yōu)選,所述的水溶性陶瓷型芯主要由以下重量份原料制成:

電熔剛玉粉100份,水溶性無機(jī)鹽20-40份,以重量份比例計(jì):所述水溶性無機(jī)鹽為nacl20-30份、na2co35-75份和k2co35-75份的混合物。

優(yōu)選,所述的水溶性陶瓷型芯主要由以下重量份原料制成:

電熔剛玉粉120份,水溶性無機(jī)鹽20-40份,以重量份比例計(jì):所述水溶性無機(jī)鹽為nacl20-30份、na2co35-75份和k2co35-75份的混合物。

優(yōu)選,所述電熔剛玉粉的粒度為300目。

本發(fā)明還提供了所述的水溶性陶瓷型芯的制備方法,將所述原料壓制成形后,再燒結(jié),即得到所述水溶性陶瓷型芯。

優(yōu)選,所述的水溶性陶瓷型芯的制備方法包括以下步驟:取各原料,烘干,然后按照設(shè)定的比例混合,將混好的原料壓制成型,脫模,得到坯體,最后將壓制好的坯體試樣埋入工業(yè)氧化鋁填料,按照設(shè)定的加熱速度升溫?zé)Y(jié),即得型芯。

其具體的制備方法包括以下步驟:

(1)將電熔剛玉粉末和水溶性無機(jī)鹽放入烘箱中,在140℃-150℃的溫度2.5h-3h烘干;

(2)按預(yù)先設(shè)定的比例稱取預(yù)處理后的電熔剛玉粉末、水溶性無機(jī)鹽;

(3)將稱量好的電熔剛玉粉末和水溶性無機(jī)鹽裝入行星式球磨機(jī)的球磨罐,在350-380r/minr/min的轉(zhuǎn)速下球磨1.5h-2h;

(4)將混好的原料壓制成型,成型工藝為在7mpa-8mpa的壓力下保壓90s-120s,然后進(jìn)行脫模,得到坯體;

(5)將壓制好的試樣埋入工業(yè)氧化鋁填料,按照90℃/小時(shí)-100℃/小時(shí)的加熱速度升溫,在720-750℃燒結(jié)1-1.5小時(shí),得到型芯。

以耐火材料為主體的水溶性陶瓷型芯具有較高的機(jī)械強(qiáng)度、耐火度和化學(xué)穩(wěn)定性,同時(shí),具有較好的水溶性,可以有效地避免苛刻的脫芯條件對(duì)鋁合金鑄件造成的損害,因此在鋁合金精密鑄造中得到大量的應(yīng)用。

以耐火材料為主體的水溶性陶瓷型芯,有望獲得較高的機(jī)械強(qiáng)度、耐火度和化學(xué)穩(wěn)定性,以及較好的水溶性。這類水溶性陶瓷型芯主要以難溶耐火材料如氧化鋁、硅酸鋯、二氧化硅等為基材,可溶性無機(jī)鹽(氯化物、碳酸鹽或硫酸鹽等)為粘結(jié)劑,通過相應(yīng)的成型工藝制成。

技術(shù)效果:相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明技術(shù)具有以下優(yōu)勢(shì):本發(fā)明采用三種水溶性的鹽配制水溶性陶瓷型芯,可以根據(jù)實(shí)際使用過程中對(duì)型芯性能的要求,調(diào)節(jié)鹽的相對(duì)比例,進(jìn)而調(diào)節(jié)型芯的性能。如希望型芯強(qiáng)度高時(shí),可適當(dāng)增加k2co3的用量;希望型芯保存性好時(shí),需要減少k2co3的用量。

具體實(shí)施方式

根據(jù)下述實(shí)施例,可以更好地理解本發(fā)明。而本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解,實(shí)施例所描述的具體試驗(yàn)結(jié)果僅用于說明本發(fā)明,而不應(yīng)當(dāng)也不會(huì)限制權(quán)利要求書中所描述的本發(fā)明。

實(shí)施例1:

(1)將電熔剛玉粉和水溶性無機(jī)鹽放入烘箱中,在140℃的溫度3h烘干;

(2)稱取電熔剛玉粉120份,水溶性無機(jī)鹽20份,所述水溶性無機(jī)鹽的組成為nacl20份、na2co35份和k2co375份;

(3)稱取電熔剛玉粉,和水溶性無機(jī)鹽裝入行星式球磨機(jī)的球磨罐,在350r/min的轉(zhuǎn)速下球磨2h;

(4)將混好的原料壓制成型,成型工藝為在7mpa的壓力下保壓120s,然后進(jìn)行脫模,得到坯體;

(5)將壓制好的試樣埋入工業(yè)氧化鋁填料,按照90℃/小時(shí)-100℃/小時(shí)的加熱速度升溫,在720℃燒結(jié)1小時(shí),得到型芯。

(6)測(cè)試燒結(jié)后的陶瓷型芯,抗彎強(qiáng)度可達(dá)到11mpa。

實(shí)施例2:

(1)將電熔剛玉粉和水溶性無機(jī)鹽放入烘箱中,在150℃的溫度2.5h烘干;

(2)稱取電熔剛玉粉120份,水溶性無機(jī)鹽40份,所述水溶性無機(jī)鹽的組成為nacl30份、na2co375份和k2co35份;

(3)稱取電熔剛玉粉,和水溶性無機(jī)鹽裝入行星式球磨機(jī)的球磨罐,在380r/min的轉(zhuǎn)速下球磨1.5h;

(4)將混好的原料壓制成型,成型工藝為在8mpa的壓力下保壓90s,然后進(jìn)行脫模,得到坯體;

(5)將壓制好的試樣埋入工業(yè)氧化鋁填料,按照90℃/小時(shí)-100℃/小時(shí)的加熱速度升溫,在750℃燒結(jié)1.5小時(shí),得到型芯。

(6)測(cè)試燒結(jié)后的陶瓷型芯,抗彎強(qiáng)度可達(dá)到7mpa。

實(shí)施例3:

(1)將電熔剛玉粉和水溶性無機(jī)鹽放入烘箱中,在145℃的溫度2.8h烘干;

(2)稱取電熔剛玉粉110份,水溶性無機(jī)鹽30份,所述水溶性無機(jī)鹽的組成為nacl25份、na2co340份和k2co340份;

(3)稱取電熔剛玉粉,和水溶性無機(jī)鹽裝入行星式球磨機(jī)的球磨罐,在360r/min的轉(zhuǎn)速下球磨1.8h;

(4)將混好的原料壓制成型,成型工藝為在8mpa的壓力下保壓100s,然后進(jìn)行脫模,得到坯體;

(5)將壓制好的試樣埋入工業(yè)氧化鋁填料,按照90℃/小時(shí)-100℃/小時(shí)的加熱速度升溫,在730℃燒結(jié)1小時(shí),得到型芯。

(6)測(cè)試燒結(jié)后的陶瓷型芯,抗彎強(qiáng)度可達(dá)到9mpa。

實(shí)施例4:

(1)將電熔剛玉粉和水溶性無機(jī)鹽放入烘箱中,在140℃的溫度3h烘干;

(2)稱取電熔剛玉粉100份,水溶性無機(jī)鹽20份,所述水溶性無機(jī)鹽的組成為nacl20份、na2co340份和k2co340份;

(3)稱取電熔剛玉粉,和水溶性無機(jī)鹽裝入行星式球磨機(jī)的球磨罐,在350r/min的轉(zhuǎn)速下球磨1.5h;

(4)將混好的原料壓制成型,成型工藝為在8mpa的壓力下保壓90s,然后進(jìn)行脫模,得到坯體;

(5)將壓制好的試樣埋入工業(yè)氧化鋁填料,按照90℃/小時(shí)-100℃/小時(shí)的加熱速度升溫,在750℃燒結(jié)1小時(shí),得到型芯。

(6)測(cè)試燒結(jié)后的陶瓷型芯,抗彎強(qiáng)度可達(dá)到8mpa。

實(shí)施例5:

(1)將電熔剛玉粉和水溶性無機(jī)鹽放入烘箱中,在150℃的溫度3h烘干;

(2)稱取電熔剛玉粉100份,水溶性無機(jī)鹽40份,所述水溶性無機(jī)鹽的組成為nacl20份、na2co375份和k2co375份;

(3)稱取電熔剛玉粉,和水溶性無機(jī)鹽裝入行星式球磨機(jī)的球磨罐,在370r/min的轉(zhuǎn)速下球磨2h;

(4)將混好的原料壓制成型,成型工藝為在7mpa的壓力下保壓110s,然后進(jìn)行脫模,得到坯體;

(5)將壓制好的試樣埋入工業(yè)氧化鋁填料,按照90℃/小時(shí)-100℃/小時(shí)的加熱速度升溫,在750℃燒結(jié)1.2小時(shí),得到型芯。

(6)測(cè)試燒結(jié)后的陶瓷型芯,抗彎強(qiáng)度可達(dá)到8mpa。

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