鎂合金陶瓷型精密鑄造方法
2023-10-09 05:53:19
專利名稱：鎂合金陶瓷型精密鑄造方法
技術領域：
本發明涉及一種鑄造技術領域的方法，特別涉及一種鎂合金陶瓷型精密鑄造 方法。
背景技術：
陶瓷型精密鑄造工藝廣泛應用澆注各種型腔模具。陶瓷型精鑄模具的尺寸精 度高，表面粗糙度值較低，能縮短模具加工周期40_60%，降低成本50%以上。經 對現有技術的文獻檢索發現，韓成年在2005年第6期《中國鑄造裝備與技術》中 發表的《用陶瓷型鑄造金屬型的效果》中提到了用矽膠模翻制陶瓷型的工藝，該 工藝中所用矽膠較多，成本較高，並且矽膠厚度較大，在陶瓷型起型時困難，容 易將陶瓷型的細微部分損壞。
經對現有技術的文獻檢索發現，為了解決上述的問題，宋澤雲等在2005年第 33巻第一期的《浙江工業大學的學報》上發表《陶瓷型精密鑄造工藝再快速鞋模 製造中的應用》，該文中提出了用陶瓷型鑄造鋅基合金鞋模的方法，此方法中矽 膠抽真空後塗刷於母模之上，製取矽膠模，然後用矽膠模翻制出一個陶瓷模，在 用陶瓷模鑄造金屬型。然而，此種方法中矽橡膠在塗刷的過程中與母模接觸不緊 密，複製效果不好，並且在塗刷過程中依然會產生氣泡，使鑄件表面產生缺陷。
由於鎂合金易燃，化學性質較為活潑，易於其他物質起反應，將陶瓷型精密 鑄造應用於鎂合金的成形，在國內外文獻中還未見報導。因此如何解決鎂合金陶 瓷型鑄造過程中的燃燒問題及其界面反應影響製件表面的問題，是鎂合金陶瓷型 鑄造的難點所在。
發明內容
本發明的目的在於針對現有技術的不足，提供一種鎂合金陶瓷型精密鑄造方 法，使其在傳統陶瓷型鑄造的基礎上，通過矽橡膠塗刷後抽真空來製作橡膠模，
第一次將陶瓷型鑄造應用於鎂合金的液態精密成形中，利用SFe和C02的混合氣體
來防止鎂合金在熔煉和澆注時燃燒，並通過控制模具溫度和澆注溫度解決鎂合金 在鑄造過程中與陶瓷型反應的問題。
本發明是通過以下技術方案實現的，包括以下步驟
第一步，矽橡膠模的製作在母模上塗刷一層無收縮矽橡膠，並抽真空消除 氣泡，從而將母模的形狀完全複製。所制矽膠模用作陶瓷塊成形的模具。 所述抽真空，其真空度為-O. 02MPa。
第二步，水解液的配製將矽酸乙酯、溶劑、催化劑、透氣劑、醋酸混合在 密封的玻璃容器中，不斷攪拌水解，然後裝入密閉容器中，放置後使用。所制水 解液是作為陶瓷型製作的粘結劑。
所述溶劑為酒精。
所述催化劑為鹽酸。
所述醋酸用於增加陶瓷韌性。
所述透氣劑為雙氧水。
所述水解液中，矽酸乙酯、酒精、水、鹽酸、醋酸、雙氧水重量比如下矽
酸乙酯65-80%，蒸餾水8-15%，酒精10-20%，鹽酸O. 3-0. 5%，醋酸O. 3-0. 5%，雙 氧水O. 1%。
所述攪拌，其時間至少為l小時-3小時。
所述放置，其時間為24小時。
第三步，陶瓷型的製作將石英砂、石英粉作為填料，以配置好的水解液作 為粘結劑，選取2.7:l-3.8:l(g/ml)的粉液比，使用25% (質量分數)醋酸銨水 溶液作為硬化劑，將加入了硬化劑的槳料倒入矽橡膠模中，待其硬化，製作陶瓷 型，並燒結。所製作陶瓷型作為合金澆注的成形面，以期獲得所需形狀。 所用石英砂、石英粉具體的粒度和比例為
30-50目35%; (重量百分比) 100-140目15% (重量百分比) 270-320目50% (重量百分比) 所述燒結，其溫度為800。C-120(TC，燒結時間^1小時。 第四步，用粘土砂或水玻璃砂製作型腔，以獲得產品所需的外形輪廓。 選用粘土砂造型時，將砂型至於25(TC烘箱內烘烤20小時以上；如果選用水玻璃砂造型，則水玻璃佔粉料重的7-8% ，然後用C02氣體吹，使其硬化。
第五步,合金熔煉與澆注在保護氣體、覆蓋劑、防燃劑的保護下熔煉鎂合 金。將陶瓷模放於粘土砂或水玻璃砂型腔中，然後倒入或壓入鎂合金液，進行鎂 合金澆注。
所述熔煉鎂合金，根據各種不同的鎂合金從鎂合金熔劑標準的型號RJ-1、 RJ-2、 RJ-3、 RJ-4、 RJ-5、 RJ-6種選用不同的覆蓋劑。
所述鎂合金澆注可以選用低壓澆注也可以選用重力澆注，在選用重力澆注鎂 合金時需要採用SF6和C02的混合氣體作為保護氣，並在鎂合金液面上撒少許硫磺， 防止其燃燒。在選用低壓澆注時，在O. 5-1. 5個大氣壓的壓力下使合金液充滿行 腔，並保壓2分鐘，使其組織緻密，無收縮等缺陷。重力或低壓澆注時，陶瓷模 溫度控制在200-350'C之間，鎂合金液澆注溫度控制在680-760'C之間。
本發明所做成的製件內部組織緻密，尺寸精度高，表面質量好，製件不會產 生凸起或氣泡，因此也就不需進行修補或再加工，成本僅為傳統陶瓷工藝的 50-60°/。，滿足生產實際的要求。並且首次成功地將陶瓷型應用於鎂合金精密鑄造
中，通過SFe和C02的混合氣體來防止鎂合金液的燃燒，通過控制陶瓷型模具和鎂
合金液的溫度來消除其兩者間的反應，並且成形細微的花紋，所生產的鎂合金制 件己成功應用於生產實際中。這為精密成形鎂合金製件提供了一種簡單有效的方 法。
具體實施例方式
下面對本發明的實施例作詳細說明本實施例在以本發明技術方案為前提下 進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限 於下述的實施例。
實施例l:
(1) 矽橡膠模的製作在母模上塗刷一層無收縮矽橡膠，並抽真空至 -0.02MPa消除氣泡，從而將母模的形狀完全複製。
(2) 水解液的配製將矽酸乙酯、酒精、水、鹽酸、醋酸、雙氧水混合在
密封的玻璃容器中，不斷攪拌水解，然後裝入密閉容器中，放置後使用。其中矽
酸乙酯佔水解液質量百分數的80%，工業酒精佔10%，蒸餾水佔10%，鹽酸0.5%， 醋酸0. 5%，雙氧水0. 1%;
(3) 陶瓷型的製作陶瓷型製作時的粉液比為2.7: 1 (g/ml)，進行攪 拌，製作漿料。使用25% (質量分數)醋酸銨水溶液作為硬化劑，將加入了硬化 劑的漿料倒入矽橡膠模中，待其硬化，製作陶瓷型，並燒結。
(4) 用粘土砂製作型腔，以獲得產品所需的外形輪廓。用粘土砂造型需將 砂型至於250。C烘箱內烘烤20小時以上。
(5) 合金的熔煉與澆鑄在保護氣體、覆蓋劑、防燃劑的保護下澆注鎂合
金。將陶瓷模放於粘土砂型腔中，然後倒入鎂合金液。澆注時模具溫度控制在350 °C，合金液的溫度控制在76(TC。澆注時應將合金液快速倒入型腔中，以防止出 現冷隔。
本例能夠製作表面質量要求很高，表面花紋較細的小型的鎂合金零件。能夠 較好的控制鎂合金的氧化燃燒及其與陶瓷型的反應，所製取的鎂合金零件表面光 潔度很好，花紋非常清晰，尺寸精確。
實施例2:
(1) 矽橡膠模的製作在母模上塗刷一層無收縮矽橡膠，並抽真空 (-0.02MPa)消除氣泡，從而將母模的形狀完全複製。所制矽膠模用作陶瓷塊成
形的模具。
(2) 水解液的配製將矽酸乙酯、酒精、水、鹽酸、醋酸、雙氧水混合在 密封的玻璃容器中，不斷攪拌水解，然後裝入密閉容器中，放置後使用。其中， 矽酸乙酯佔水解液質量百分數的75%，工業酒精佔15%，蒸餾水佔10%，鹽酸0. 4%， 醋酸0.4%，雙氧水0. 1%
(3) 陶瓷型的製作陶瓷型製作時的粉液比為3.3: 1 (g/ml)，進行攪
拌，製作漿料。使用25% (質量分數)醋酸銨水溶液作為硬化劑，將加入了硬化
劑的漿料倒入矽橡膠模中，待其硬化，製作陶瓷型，並燒結。
(4) 用水玻璃砂製作型腔，以獲得產品所需的外形輪廓。選用水玻璃砂造 型，則水玻璃佔粉料重的7_8% ，然後用C02氣體吹，使其硬化。
(5) 合金的熔煉與澆鑄在保護氣體、覆蓋劑、防燃劑的保護下澆注鎂合
金。將陶瓷模放於水玻璃砂型腔中，在O. 5-1. 5個大氣壓的壓力下使合金液充滿 行腔，並保壓2分鐘，使其組織緻密，無收縮等缺陷。澆注時模具溫度控制在250 °C，合金液的溫度控制在73(TC。
本例能夠製作表面質量高，花紋細的中型的鎂合金零件。能夠較好的控制鎂 合金的氧化燃燒及其與陶瓷型的反應，所製取的鎂合金零件相對較大，表面光潔 度高，花紋清晰，尺寸精確。
實施例3:
(1) 矽橡膠模的製作在母模上塗刷一層無收縮矽橡膠，並抽真空
(-0.02MPa)消除氣泡，從而將母模的形狀完全複製。所制矽膠模用作陶瓷塊成 形的模具。
(2) 水解液的配製將矽酸乙酯、酒精、水、鹽酸、醋酸、雙氧水混合在
密封的玻璃容器中，不斷攪拌水解，然後裝入密閉容器中，放置後使用。其中，
矽酸乙酯佔水解液質量百分數的65%，工業酒精佔20%，蒸餾水佔15%，鹽酸0. 3%，
醋酸0. 3%，雙氧水0. 1%
(3) 陶瓷型的製作陶瓷型製作時的粉液比為3.8: 1 (g/ml)，進行攪
拌，製作漿料。使用25% (質量分數)醋酸銨水溶液作為硬化劑，將加入了硬化
劑的漿料倒入矽橡膠模中，待其硬化，製作陶瓷型，並燒結。
(4) 用水玻璃砂製作型腔，以獲得產品所需的外形輪廓。選用水玻璃砂造 型，則水玻璃佔粉料重的7-8% ，然後用C02氣體吹，使其硬化。
(5) 合金的熔煉與澆鑄在保護氣體、覆蓋劑、防燃劑的保護下澆注鎂合 金。將陶瓷模放於水玻璃砂型腔中，然後壓入鎂合金液。澆注時模具溫度控制在 20(TC，合金液的溫度控制在68(TC。
本例適合於製作表面質量要求不高，表面花紋較粗的中大型的鎂合金零件， 能夠較好的控制鎂合金的氧化燃燒及其與陶瓷型的反應，所製取的鎂合金零件表 面光潔度好，花紋清晰，尺寸精確。
權利要求
1、一種鎂合金陶瓷型精密鑄造方法，其特徵在於，包括以下步驟第一步，矽橡膠模的製作在母模上塗刷一層無收縮矽橡膠，並抽真空消除氣泡，從而將母模的形狀完全複製，所制矽膠模用作陶瓷塊成形的模具；第二步，水解液的配製將矽酸乙酯、溶劑、催化劑、透氣劑、醋酸混合在密封的玻璃容器中，攪拌水解，然後裝入密閉容器中，放置後使用，所制水解液是作為陶瓷型製作的粘結劑；第三步，陶瓷型的製作將石英砂、石英粉作為填料，以配置好的水解液作為粘結劑，選取2.7∶1-3.8∶1的粉液比，使用醋酸銨水溶液作為硬化劑，將加入了硬化劑的漿料倒入矽橡膠模中，待其硬化，製作陶瓷型，並燒結，所製作陶瓷型作為合金澆注的成形面，以獲得所需形狀；第四步，用粘土砂或水玻璃砂製作型腔，以獲得產品所需的外形輪廓；第五步，合金熔煉與澆注在保護氣體、覆蓋劑、防燃劑的保護下熔煉鎂合金，將陶瓷模放於粘土砂或水玻璃砂型腔中，然後倒入或壓入鎂合金液，進行鎂合金澆注。
2、 根據權利要求l所述的鎂合金陶瓷型精密鑄造方法，其特徵是，第一步中， 所述抽真空，其真空度為-0. 02MPa。
3、 根據權利要求l所述的鎂合金陶瓷型精密鑄造方法，其特徵是，第二步中， 所述溶劑為酒精，所述催化劑為鹽酸，所述透氣劑為雙氧水，在所述水解液中， 矽酸乙酯、酒精、水、鹽酸、醋酸、雙氧水重量比如下矽酸乙酯65-80%,蒸餾 水8-15°/。，酒精10-20%，鹽酸O. 3-0. 5%，醋酸O. 3-0. 5%，雙氧水O. 1%。
4、 根據權利要求1或2所述的鎂合金陶瓷型精密鑄造方法，其特徵是，第二 步中，所述攪拌，其時間至少為l小時-3小時；所述放置，其時間為24小時。
5、 根據權利要求1所述的鎂合金陶瓷型精密鑄造方法，其特徵是，第三步 中，所述石英砂、石英粉具體的粒度和比例為30-50目35%; 重量百分比 100-140目15% 重量百分比 270-320目50% 重量百分比。
6、 根據權利要求1或5所述的鎂合金陶瓷型精密鑄造方法，其特徵是，第三 步中，所述燒結，其溫度為80(TC-120(rC，燒結時間》1小時。
7、 根據權利要求1所述的鎂合金陶瓷型精密鑄造方法，其特徵是，第四步 中，選用粘土砂造型時，將砂型至於25(TC烘箱內烘烤20小時以上，選用水玻 璃砂造型時，則水玻璃佔粉料重的7%-8%，然後用C02氣體吹，使其硬化。
8、 根據權利要求l所述的鎂合金陶瓷型精密鑄造方法，其特徵是，所述鎂合 金澆注選用低壓澆注，或選用重力澆注。
9、 根據權利要求8所述的鎂合金陶瓷型精密鑄造方法，其特徵是，所述低 壓澆注或重力澆注，其陶瓷模溫度控制在20(TC-35(TC之間，鎂合金液澆注溫度 控制在68(TC-760。C之間。
10、 根據權利要求8或9所述的鎂合金陶瓷型精密鑄造方法，其特徵是，所 述低壓澆注，在O. 5-1.5個大氣壓的壓力下使合金液充滿行腔，並保壓2分鐘。
全文摘要
一種鎂合金陶瓷型精密鑄造方法，步驟為第一步，矽橡膠模的製作；第二步，水解液的配製將矽酸乙酯、溶劑、催化劑、透氣劑、醋酸混合在密封的玻璃容器中，攪拌水解，然後裝入密閉容器中，放置後使用；第三步，陶瓷型的製作將石英砂、石英粉作為填料，以配置好的水解液作為粘結劑，選取2.7∶1-3.8∶1的粉液比，使用醋酸銨水溶液作為硬化劑，將加入了硬化劑的漿料倒入矽橡膠模中，待其硬化，製作陶瓷型，並燒結，所製作陶瓷型作為合金澆注的成形面，以獲得所需形狀；第四步，用粘土砂或水玻璃砂製作型腔；第五步，合金熔煉與澆注。本發明所做成的製件內部組織緻密，尺寸精度高，表面質量好，製件不會產生凸起或氣泡。
文檔編號B22C9/02GK101181735SQ20071017215
公開日2008年5月21日 申請日期2007年12月13日 優先權日2007年12月13日
發明者丁文江, 吳國華, 彭立明, 王迎新, 陳廣森 申請人:上海交通大學