一種鎂合金鑄造陶瓷石膏複合鑄型的製備工藝的製作方法

2023-05-18 01:34:36 1

專利名稱：一種鎂合金鑄造陶瓷石膏複合鑄型的製備工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種鑄造鎂合金用陶瓷石膏複合鑄型的製備工藝，屬於鎂合金熔模精密鑄造領域。
背景技術：
鎂合金鑄件質量輕，在航空航天領域應用廣泛。砂型鑄造方法生產的鎂合金鑄件尺寸精度低，表面較粗糙；同時砂型導熱較快，使得鎂合金熔體散熱速度快，砂型鑄造只能生產厚大的鎂合金鑄件，再通過加工才能達到使用要求。熔模鑄造能生產結構複雜的鎂合金鑄件，同時能滿足鑄件的表面粗糙度和尺寸公差要求。但是，傳統的熔模鑄造鑄型均含有SiO2粘結劑。由於鎂合金熔體化學性質異常活潑，能與SiO2發生化學反應，導致鎂合金熔體氧化甚至燃燒，大大限制了其應用。因此本發明採用在非平衡狀態下不與鎂合金熔體發生化學反應的耐火材料和含有ZrO2的鋯溶膠粘結劑型殼作為鑄型的面層。同時，常規熔模鑄造型殼因其材質導熱率較高，殼體厚度較薄的特點，使得在澆鑄過程中散熱較快的鎂合金熔體，在大型薄壁複雜鎂合金殼體類鑄件澆鑄時難以成型。因此，本發明採用保溫性能好，強度較高的石膏作為鑄型背層，不但可以加固面殼，而且可以大大降低鎂合金熔體充型過程中的散熱速率。本發明的陶瓷石膏複合鑄型能防止鎂合金熔體在澆注過程中的燃燒，同時提高鑄件的尺寸精度和表面質量。

發明內容
本發明提供一種鑄造鎂合金用陶瓷石膏複合鑄型的製備工藝，目的在於介紹一種鎂合金熔模精密鑄造方法，以提高鎂合金鑄件的表面質量。本發明的一種鎂合金鑄造陶瓷石膏複合鑄型的製備工藝，包括:
1.1製備陶瓷型殼
(A)配製塗料
稱量適量的鋯溶膠溶液，其中ZrO2質量百分比約為20°/Γ25%，在不鏽鋼容器中使用塗料攪拌機攪拌，攪拌速度為20(T300r/min，向溶液中加入表面活性劑和消泡劑，活性劑質量為電熔白剛玉微粉的0.035%，消泡劑質量為電熔白剛玉微粉的0.035%，攪拌均勻，向溶液中加入粒度為30(Γ325目的電熔白剛玉微粉，粉液質量比為2:Γ4:1，連續攪拌2 4小時，靜置4 6小時，靜置溫度為15 25°C ；
(B)製備蠟模，並組焊模組，清洗、晾乾；
(C)對模組進行塗料、撒砂，形成陶瓷型殼； 用淋塗或者刷塗的方法，在模組內外表面製取塗料層，待模組內外表面塗料均勻且無流紋後，進行人工撒砂；待乾燥後，將上述塗料層製作和撒砂工序再重複廣2次，從而得到2^3層的陶瓷型殼；撒砂材料為電熔白剛玉砂，粒度為8(Γ120目，並進行層間乾燥；
1.2製備石膏
(D)石膏混合粉料中各組分配比為:高強度α石膏2(T30wt%，鋁礬土粉35 45wt%，粒度為270目 320目，鋁礬土砂25 35wt%，粒度為20目 70目，另外加入質量為石膏混合粉料的廣3%的硼酸；質量為石膏混合粉料的0.003%的檸檬酸；質量為石膏混合粉料的
0.02 0.03%正辛醇，水粉質量比為25:100"30:100 ；
(E)在不鏽鋼桶中加入稱量好的水，加入硼酸、檸檬酸和正辛醇，攪拌均勻，再一邊攪拌，一邊加入石膏混合料，攪拌速度為60(Tl000r/min,攪拌時間3 4min ；
(F)將已形成陶瓷面殼的模組置於相應砂箱中，模組與砂箱底板平穩良好接觸，然後將攪拌好的石膏漿料澆灌至砂箱中，將帶有陶瓷面層模組完全淹沒，澆灌石膏漿料後，使砂箱靜置12 24小時；
1.3脫蠟、焙燒鑄型
(G)將鋼製砂箱中的複合鑄型吊入專用石膏型焙燒爐，按照石膏型脫蠟焙燒工藝進行焙燒，脫蠟溫度為20(T350°C，最高焙燒溫度控制在65(T700°C，焙燒時間為80 120小時，鑄型焙燒完成後的出爐溫度為25(T350°C。優選地，製備蠟模採用的蠟料為中高溫蠟料。優選地，焙燒採用階梯升溫的方式。優選地，在吹風·條件下，層間乾燥8 12小時，在自然條件下，層間乾燥12 24小時。


圖1為本發明製備的陶瓷型殼；
圖2為本發明陶瓷石膏複合鑄型示意 圖3為本發明陶瓷石膏複合鑄型澆注的鎂合金鑄件。
具體實施例方式採用本發明製備鎂合金鑄件熔模精密鑄造複合鑄型。(A)配製塗料
稱量鋯溶膠溶液1500g(Zr02含量約25%)，在不鏽鋼容器中使用塗料攪拌機攪拌，攪拌速度為250r/min，向溶液中加入1.4g十二烷基苯磺酸鈉和1.4g正辛醇，攪拌均勻。向溶液中加入粒度為30(Γ325目的電熔白剛玉微粉4000g。連續攪拌3小時，靜置。(B)製備蠟模，並組焊模組，清洗、晾乾。(C)對模組進行塗料、撒砂，形成陶瓷型殼。用淋塗的方法，在模組內外表面製取塗料層，待模組內外表面塗料均勻且無流紋後，進行人工撒砂。撒砂材料為電熔白剛玉砂，粒度為8(Tl20目，在自然條件下,乾燥24小時。待乾燥後，將上述塗料層製作和撒砂工序再重複2次，得到3層的陶瓷型殼。(D)稱量高強度α石膏20Kg，鋁礬土粉32Kg(270目 320目)，鋁礬土砂28Kg(20目 70目);稱量20Kg水；硼酸0.8Kg ;檸檬酸2.8g ;正辛醇17g。在不鏽鋼桶中加入稱量好的水,加入硼酸、檸檬酸和正辛醇,攪拌均勻，再一邊攪拌,一邊加入石膏混合料,攪拌速度為 700r/min,攬拌時間 3.5min。(F)將已形成陶瓷面殼的模組置於相應砂箱中，模組與砂箱底板平穩良好接觸。將攪拌好的石膏漿料澆灌至砂箱中，將帶有陶瓷面層模組完全淹沒，澆灌石膏漿料後，使砂箱靜置24小時。(G)將鋼製砂箱及複合鑄型吊入焙燒爐，脫蠟焙燒工藝為:室溫一SO^lOO0C (保溫6 10小時)一150。。(保溫5 10小時)一2500C (保溫10 14小時)一350°C (保溫3 5小時)-5000C (保溫2小時)一600°C (保溫2小時)一700°C (保溫10 15小時)一250 350°C(保溫10 24小時)。
權利要求
1.一種鎂合金鑄造陶瓷石膏複合鑄型的製備工藝，其特徵在於，該工藝按如下步驟進行: 1.1製備陶瓷型殼 (A)配製塗料 稱量適量的鋯溶膠溶液，其中ZrO2質量百分比約為20°/Γ25%，在不鏽鋼容器中使用塗料攪拌機攪拌，攪拌速度為20(T300r/min，向溶液中加入表面活性劑和消泡劑，活性劑質量為電熔白剛玉微粉的0.035%，消泡劑質量為電熔白剛玉微粉的0.035%，攪拌均勻，向溶液中加入粒度為30(Γ325目的電熔白剛玉微粉，粉液質量比為2:Γ4:1，連續攪拌2 4小時，靜置4 6小時，靜置溫度為15 25°C ； (B)製備蠟模，並組焊模組，清洗、晾乾； (C)對模組進行塗料、撒砂，形成陶瓷型殼； 用淋塗或者刷塗的方法，在模組內外表面製取塗料層，待模組內外表面塗料均勻且無流紋後，進行人工撒砂；待乾燥後，將上述塗料層製作和撒砂工序再重複廣2次，從而得到2^3層的陶瓷型殼；撒砂材料為電熔白剛玉砂，粒度為8(Γ120目，並進行層間乾燥； 1.2製備石膏 (D)石膏混合粉料中各組分配比為:高強度α石膏2(T30wt%，鋁礬土粉35 45wt%，粒度為270目 320目，鋁礬土砂25 35wt%，粒度為20目 70目，另外加入質量為石膏混合粉料的廣3%的硼酸；質量為石膏混合粉料的0.003%的檸檬酸；質量為石膏混合粉料的0.02 0.03%正辛醇，水粉 質量比為25:100"30:100 ； (E)在不鏽鋼桶中加入稱量好的水，加入硼酸、檸檬酸和正辛醇，攪拌均勻，再一邊攪拌，一邊加入石膏混合料，攪拌速度為60(Tl000r/min,攪拌時間3 4min ； (F)將已形成陶瓷面殼的模組置於相應砂箱中，模組與砂箱底板平穩良好接觸，然後將攪拌好的石膏漿料澆灌至砂箱中，將帶有陶瓷面層模組完全淹沒，澆灌石膏漿料後，使砂箱靜置12 24小時； 1.3脫蠟、焙燒鑄型 (G)將鋼製砂箱中的複合鑄型吊入專用石膏型焙燒爐，按照石膏型脫蠟焙燒工藝進行焙燒，脫蠟溫度為20(T350°C，最高焙燒溫度控制在65(T700°C，焙燒時間為80 120小時，鑄型焙燒完成後的出爐溫度為25(T350°C。
2.如權利要求1所述鎂合金鑄造陶瓷石膏複合鑄型的製備工藝，其特徵在於製備蠟模採用的蠟料為中高溫蠟料。
3.如權利要求1-2所述鎂合金鑄造陶瓷石膏複合鑄型的製備工藝，焙燒採用階梯升溫的方式。
4.如權利要求1-3所述鎂合金鑄造陶瓷石膏複合鑄型的製備工藝，其特徵在於優選在吹風條件下，層間乾燥8 12小時，在自然條件下，層間乾燥12 24小時。
全文摘要
本發明公開一種鎂合金鑄造陶瓷石膏複合鑄型的製備工藝，複合鑄型中面層是以鋯溶膠為黏結劑，電熔白剛玉粉為耐火材料形成的陶瓷型殼。背層是石膏、鋁礬土和硼酸混合料形成的加固保溫層。用本發明製備的陶瓷石膏複合鑄型，背層石膏溫度高，導熱率低，能降低鎂合金熔體充型過程中的散熱速度，提高鎂合金熔體的充型能力，陶瓷層能防止鎂合金熔體與鑄型工作面層發生化學反應，同時提高鎂合金鑄件的表面質量。
文檔編號B22C9/04GK103111585SQ20131004303
公開日2013年5月22日 申請日期2013年2月4日 優先權日2013年2月4日
發明者陳強, 陶健全, 黃志偉, 樊富友, 陳明, 朱春華 申請人:中國兵器工業第五九研究所