一種鈦及鈦鋁基合金熔模精密鑄造鋯酸鈣模殼的製備方法
2023-06-04 12:06:56 1
專利名稱：一種鈦及鈦鋁基合金熔模精密鑄造鋯酸鈣模殼的製備方法
CN 102974761 A書明說1/3頁一種鈦及鈦鋁基合金熔模精密鑄造鋯酸鈣模殼的製備方法技術領域
本發明屬於熔模精密鑄造模殼領域，更進一步說，涉及一種鈦及鈦鋁基合金熔模 精密鑄造鋯酸鈣模殼的製備方法。
背景技術：
鈦及鈦合金具有密度小、比強度高、抗腐蝕性好等特點，是一種優異的結構材料， 在航空航天、石油化工、海洋產業開發領域得到了廣泛的應用，但是鈦及鈦合金比較難以加 工，尤其是複雜結構的零件，而鈦及鈦鋁基合金熔模鑄造可以製備任意複雜形狀或結構的 鑄件，可以無餘量或近淨成形，但是高溫鈦熔體幾乎與所有接觸到的材料發生反應，在鑄件 表面生成汙染層，惡化鑄件表面質量，嚴重降低鑄件的力學性能，目前在鈦及鈦合金熔模精 密鑄造中用作惰性隔離層的耐火材料有氧化釔、氧化鋯、氧化鈣等，但是氧化釔、氧化鋯成 本較高，氧化鈣雖然惰性較好，但容易潮解嚴重惡化模殼質量。發明內容
為降低鈦及鈦鋁基合金熔模精密鑄造過程中高溫熔體與模殼界面之間的相互作 用並降低模殼製備成本，本發明提出了一種適合於鈦及鈦鋁基合金熔模精密鑄造鋯酸鈣模 殼的製備方法。
本發明的技術解決方案是，製備步驟如下
I)惰性隔離層製備把鋯酸鈣粉倒入鋯溶膠中充分混合，攪拌均勻，粉液質量比為 3:1 7:1，並加入潤溼劑和燒結助劑，混合均勻，充分潤溼，製備成惰性隔離層料漿，其中， 潤溼劑為鋯溶膠總質量的O. 01 O. 6%。，燒結助劑的添加量為鋯溶膠總質量的O. I 1%， 鋯酸鈣粉粒度為200 500目，惰性隔離層料漿流杯粘度為30 100s，把該料漿塗掛在蠟 模上，撒鋯酸鈣砂，撒砂粒度為40 150目，乾燥；重複上述操作2 4次形成模殼的惰性 隔離層；
2)背層強化層製備把鋁礬土粉或煤矸石粉和矽溶膠按粉液質量比2:1 6:1混 合均勻，充分潤溼，製備成背層強化層料漿，鋁礬土或煤矸石粉粒度為200 500目，背層強 化層料漿流杯粘度為20 50s，塗掛料漿，撒鋁礬土或煤矸石砂，撒砂粒度為30 100目； 乾燥；重複上述操作3 8次，最後一層塗掛漿料後不撒砂，製成模殼的背層強化層；
3)蠟型脫除，高溫燒結。
所述惰性隔離層製備中的乾燥間溫度為20 26°C，乾燥間相對溼度為50 85%， 層間乾燥時間為12 24小時。
所述背層強化層製備中的乾燥間溫度為20 26°C，乾燥間相對溼度為20 85%， 層間乾燥時間為12 24小時。
所述的蠟型脫除後的型殼在900 1300°C的高溫下燒結，保溫2 6小時，冷卻到室溫出爐。
本發明的模殼製備方法的優點本發明採用鋯酸鈣作為惰性隔離層，由於鋯酸鈣3CN 102974761 A書明說2/3頁原材料豐富、價格低廉，至使所製備的型殼成本較低；鋯酸鈣和鋯溶膠混合製備的料漿和蠟 模間的塗敷性較好，料漿性能穩定，易於長期保存，適合鑄件的批量化生產；惰性隔離層的 化學穩定性高，與鈦及鈦合金熔體間的界面反應較弱，汙染層薄，鑄件表面質量好；型殼強 度高，鑄件冶金質量優異。該發明可以廣泛適用於航空航天、能源化工、海洋產業開發等領 域的鈦及鈦鋁基合金熔模精密鑄件的研製和生產。
具體實施方式
適合於鈦及鈦鋁基合金熔模精密鑄造鋯酸鈣模殼的製備方法，其步驟為
I)惰性隔離層製備把鋯酸鈣粉倒入鋯溶膠中充分混合，攪拌均勻，粉液比為 3:1 7:1，並加入潤溼劑和燒結助劑，混合均勻，充分潤溼，製備成惰性隔離層料漿，把料 漿塗掛在蠟模上，撒鋯酸鈣砂，乾燥；重複上述操作2 4次形成模殼的惰性隔離層；
2)背層強化層製備把鋁礬土粉或煤矸石粉和矽溶膠按粉液比2:1 6:1混合均 勻，充分潤溼，製備成背層強化層料漿，塗掛料漿，撒鋁礬土或煤矸石砂，乾燥；重複上述操 作3 8次，最後一層塗掛漿料後不撒砂，製成模殼的背層強化層；
3)蠟型脫除，高溫燒結。
所述步驟I)中加入的潤溼劑為鋯溶膠總質量的O. 01 O. 6%0 ；
所述步驟I)中加入的燒結助劑的添加量為鋯溶膠總質量的O. I 1% ；
所述步驟I)中鋯酸鈣粉粒度為200 500目，惰性隔離層料漿流杯粘度為30 100s，撒砂粒度為40 150目；
所述步驟I)中乾燥間溫度為20 26°C，乾燥間相對溼度為50 85%，層間乾燥 時間為12 24小時；
所述步驟2)中鋁礬土或煤矸石粉粒度為200 500目，背層強化層料漿流杯粘度 為20 50s，撒砂粒度為30 100目；
所述步驟2)中乾燥間溫度為20 26°C，乾燥間相對溼度為20 85%，層間乾燥 時間為12 24小時；
所述在步驟3)中蠟型脫除後的型殼在900 1300°C的高溫下燒結，保溫2 6小 時，冷卻到室溫出爐。
實施例一
本實施方式的步驟及工藝流程如下
I)惰性隔離層製備把鋯酸鈣粉倒入鋯溶膠中充分混合，攪拌均勻，粉液比為 3:1，並加入潤溼劑和燒結助劑，混合均勻，充分潤溼，製備成惰性隔離層料漿，把料漿塗掛 在蠟模上，撒鋯酸鈣砂，乾燥；重複上述操作2次形成模殼的惰性隔離層；
2)背層強化層製備把鋁礬土粉或煤矸石粉和矽溶膠按粉液比2:1 6:1混合均 勻，充分潤溼，製備成背層強化層料漿，塗掛料漿，撒鋁礬土或煤矸石砂，乾燥；重複上述操 作6次，最後一層塗掛漿料後不撒砂，製成模殼的背層強化層；
3)蠟型脫除，高溫燒結。
步驟I)中加入的潤溼劑為鋯溶膠總質量的O. 2 O. 3%0 ；
步驟I)中加入的燒結助劑的添加量為鋯溶膠總質量的O. I 1% ；
步驟I)中鋯酸鈣粉粒度為200 500目，惰性隔離層料漿流杯粘度為30 100s，4CN 102974761 A書明說3/3頁撒砂粒度為40 150目；
步驟I)中乾燥間溫度為20 26°C，乾燥間相對溼度為50 85%，層間乾燥時間 為12 24小時；
步驟2)中鋁礬土或煤矸石粉粒度為200 500目，背層強化層料漿流杯粘度為 20 50s，撒砂粒度為30 100目；
步驟2)中乾燥間溫度為20 26°C，乾燥間相對溼度為20 85%，層間乾燥時間 為12 24小時；
步驟3 ) 900 1300 V的高溫下燒結，保溫2 6小時，冷卻到室溫出爐。
實施例二
I)惰性隔離層製備把鋯酸鈣粉倒入鋯溶膠中充分混合，攪拌均勻，粉液比為 4:1，並加入潤溼劑和燒結助劑，混合均勻，充分潤溼，製備成惰性隔離層料漿，把料漿塗掛 在蠟模上，撒鋯酸鈣砂，乾燥；重複上述操作3次形成模殼的惰性隔離層。
2)背層強化層製備把鋁礬土粉或煤矸石粉和矽溶膠按粉液比2:1 6:1混合均 勻，充分潤溼，製備成背層強化層料漿，塗掛料漿，撒鋁礬土或煤矸石砂，乾燥；重複上述操 作6次，最後一層塗掛漿料後不撒砂，製成模殼的背層強化層。
3)蠟型脫除，高溫燒結。
步驟I)中加入的潤溼劑為鋯溶膠總質量的O. 2 O. 3%0 ；
步驟I)中加入的燒結助劑的添加量為鋯溶膠總質量的O. I 1%。
步驟I)中鋯酸鈣粉粒度為200 500目，惰性隔離層料漿流杯粘度為30 100s， 撒砂粒度為40 150目；
步驟I)中乾燥間溫度為20 26°C，乾燥間相對溼度為50 85%，層間乾燥時間 為12 24小時；
步驟2)中鋁礬土或煤矸石粉粒度為200 500目，背層強化層料漿流杯粘度為 20 50s，撒砂粒度為30 100目；
步驟2)中乾燥間溫度為20 26°C，乾燥間相對溼度為20 85%，層間乾燥時間 為12 24小時；
步驟3 ) 900 1300 V的高溫下燒結，保溫2 6小時，冷卻到室溫出爐。權利要求
1.一種鈦及鈦鋁基合金熔模精密鑄造鋯酸鈣模殼的製備方法，其特徵在於，製備步驟如下 1)惰性隔離層製備把鋯酸鈣粉倒入鋯溶膠中充分混合，攪拌均勻，粉液質量比為3:1 7:1，並加入潤溼劑和燒結助劑，混合均勻，充分潤溼，製備成惰性隔離層料漿，其中，潤溼劑為鋯溶膠總質量的0. 01 0. 6%。，燒結助劑的添加量為鋯溶膠總質量的0. I 1%，鋯酸鈣粉粒度為200 500目，惰性隔離層料漿流杯粘度為30 100s，把該料漿塗掛在蠟模上，撒鋯酸鈣砂，撒砂粒度為40 150目，乾燥；重複上述操作2 4次形成模殼的惰性隔離層； 2)背層強化層製備把鋁礬土粉或煤矸石粉和矽溶膠按粉液質量比2:1 6:1混合均勻，充分潤溼，製備成背層強化層料漿，鋁礬土或煤矸石粉粒度為200 500目，背層強化層料漿流杯粘度為20 50s，塗掛料漿，撒鋁礬土或煤矸石砂，撒砂粒度為30 100目；乾燥；重複上述操作3 8次，最後一層塗掛漿料後不撒砂，製成模殼的背層強化層； 3)蠟型脫除，高溫燒結。
2.根據權利要求I中所述鈦及鈦鋁基合金熔模精密鑄造鋯酸鈣模殼的製備方法，其特徵是，所述惰性隔離層製備中的乾燥間溫度為20 26°C，乾燥間相對溼度為50 85%，層間乾燥時間為12 24小時。
3.根據權利要求I中所述鈦及鈦鋁基合金熔模精密鑄造鋯酸鈣模殼的製備方法，其特徵是，所述背層強化層製備中的乾燥間溫度為20 26°C，乾燥間相對溼度為20 85%，層間乾燥時間為12 24小時。
4.根據權利要求I中所述鈦及鈦鋁基合金熔模精密鑄造鋯酸鈣模殼的製備方法，其特徵是，所述的蠟型脫除後的型殼在900 1300°C的高溫下燒結，保溫2 6小時，冷卻到室溫出爐。
全文摘要
本發明屬於熔模精密鑄造模殼領域，更進一步說，涉及一種鈦及鈦鋁基合金熔模精密鑄造鋯酸鈣模殼的製備方法。本發明採用鋯酸鈣作為惰性隔離層，由於鋯酸鈣原材料豐富、價格低廉，至使所製備的型殼成本較低；鋯酸鈣和鋯溶膠混合製備的料漿和蠟模間的塗敷性較好，料漿性能穩定，易於長期保存，適合鑄件的批量化生產；惰性隔離層的化學穩定性高，與鈦及鈦鋁基合金熔體間的界面反應較弱，汙染層薄，鑄件表面質量好；型殼強度高，鑄件冶金質量優異。該發明可以廣泛適用於航空航天、能源化工、海洋產業開發等領域的鈦及鈦鋁基合金熔模精密鑄件的研製和生產。
文檔編號B22C9/04GK102974761SQ20121051304
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月4日 優先權日2012年12月4日
發明者黃東, 南海, 劉晨光, 趙鵬, 李建崇 申請人:中國航空工業集團公司北京航空材料研究院