一种钛合金铸造用覆膜锆砂砂型的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钛合金铸造用覆膜锆砂砂型的制备方法，属于铸造技术领域。本发明专利技术首先取硅酸锆，粉碎、过筛后筛选，得两种粒径粉末混合得到的面层硅酸锆，再加入偶联剂、树脂、六亚甲基四胺水溶液等搅拌混合，干燥粉碎后再和氧化钇混合，置于砂模成型机中，烘烤、静置、风干再浸渗钇溶胶后喷涂氧化钇与钇溶胶混合液，焙烧后即得钛合金铸造用覆膜锆砂砂型。本发明专利技术以硅酸锆为原料，利用其化学性质稳定，耐高温，在其表面渗透喷涂一层氧化钇，弥补了传统熔融钛因具有很高的化学活性，铸造成形时极易与锆铸型材料发生界面反应的缺陷，具有较佳的机械性能，存在很高的生产价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术公开了一种钛合金铸造用覆膜锆砂砂型的制备方法，属于铸造

技术介绍
随着经济竞争日益全球化，新型材料在航空、军工、电子及汽车工业领域的研制及应用得到了快速发展，同时对材料性能及制造工艺提出了更高的要求和挑战。快速成形技术作为现代先进制造
中备受关注的焦点，它所具备的不受零件复杂程度的制约、成形工艺简单快捷、制件尺寸精确、性能稳定及市场响应速度快等特点开辟了复杂零件和快速模具制造的新途径，具有广泛的应用前景，必将成为推动先进材料研究和铸造模具行业发展的新动力。传统方法制备覆膜砂型常将砂芯分成几块分别制备，然后进行组装，需要考虑装配定位和精度问题，制作周期长，加工难度大，成本高，一些复杂型腔模具的制造非常困难，往往成为制约各企业开发新产品的瓶颈。尤其在航空、航天、国防、汽车等制造行业，其基础的核心部件大多是非对称的，具有不规则自由曲面或内部含有精细结构的复杂金属零件，模具的制造难度非常大。而锆砂覆膜砂具有较高的热态抗拉强度和常温抗拉强度，在生产表面质量要求高和尺寸精度高的铸件上具有较大的优越性。锆砂的特性是耐热性高，热膨胀系数小，激冷作用强，因此，锆砂覆膜砂壳型壳芯法生产工艺比硅砂覆膜砂生产工艺具有更大的优越性，生产的铸件尺寸精度高、表面质量好、内部组织致密。但是熔融钛因具有很高的化学活，铸造成形时极易与常规铸型材料发生界面反应，导致钛铸件表面产生较厚的氧化层、黏砂、表面夹杂及气孔等一系列的铸造缺陷，限制了覆膜砂型(芯) 在钛合金铸造中的应用。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题：针对熔融钛具有很高的化学活性，铸造成形时极易与常规铸型材料发生界面反应，导致钛铸件表面产生较厚的氧化层、黏砂、表面夹杂及气孔等一系列的铸造缺陷，提供了一种钛合金铸造用覆膜锆砂砂型的制备方法。本专利技术首先取硅酸锆，粉碎、过筛后筛选，得两种粒径粉末，混合两种粒径粉末得面层硅酸锆，再加入偶联剂、树脂、六亚甲基四胺水溶液等搅拌混合，干燥粉碎后再和氧化钇混合，置于砂模成型机中，烘烤、静置、风干再浸渗钇溶胶后喷涂氧化钇与钇溶胶混合液，焙烧后即得钛合金铸造用覆膜锆砂砂型。本专利技术以硅酸锆为原料，利用其化学性质稳定，耐高温，在其表面渗透喷涂一层氧化钇，弥补了传统熔融钛因具有很高的化学活性，铸造成形时极易与锆铸型材料发生界面反应的缺陷，具有较佳的机械性能，存在很高的生产价值。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：（1）称取300~500g硅酸锆，加入粉碎机中粉碎，将粉碎后的硅酸锆粉末置于振筛机上筛分，筛选出粒径为90~106μm与106~125μm硅酸锆，将两种粒径硅酸锆按质量比为2：3，混合均匀，得面层硅酸锆；（2）称取200~300g上述面层硅酸锆，加热至190~200℃，保持温度30~40min，倒入混砂机中以120~200r/min搅拌20~30s，加入20~30mL质量分数为10%硅烷偶联剂KH-550水溶液，降温至130~135℃，加入5~8g过120目筛的热塑性酚醛树脂，持续搅拌60~100s，降温至120~125℃，加入2~4g硬脂酸钙，持续搅拌60~80s，降温至90~95℃，加入60~90mL质量分数为50%六亚甲基四胺水溶液，继续搅拌40~80s，降温至80~85℃，取出覆膜硅酸锆，平铺晾干，转入60~70℃鼓风干燥箱中干燥4~5h，加入粉碎机粉碎，过100目筛，得覆膜面层硅酸锆粉末；（3）称取200~300g上述覆膜面层硅酸锆粉末与3~4g氧化钇混合，加入砂模成型机中，激光烧结成型，转入170~190℃烘干炉中，烘烤2~3h，得锆砂砂型，将质量分数为10%钇溶胶均匀喷洒在砂型型腔表面，再向砂型型腔中倒入质量分数为10%钇溶胶至完全浸没砂型型腔，转入0.2~0.3MPa压力罐中，静置10~12min，取出砂型，并置于20~25℃，湿度为55~65%，背阴条件下，自然风干，得浸渗处理砂型；（4）称取15~20g氧化钇，加入25~30g质量分数为10%钇溶胶中，以300~400r/min搅拌混合均匀，将混合液加入喷枪中，均匀喷涂在上述浸渗处理砂型型腔表面，并置于240~250℃焙烧炉中，焙烧3~4h，得钛合金铸造用覆膜锆砂砂型。本专利技术的应用方法是：取200~300g的金属熔液加入制得的钛合金铸造用覆膜锆砂砂型中，将砂型置于平稳的平面，直至冷却到室温，制得的金属表面平整，棱角清晰，尺寸精度高，金属成型性优良，本专利技术制备的型砂抗压强度为160~180Kpa，抗剪强度为40~42Kpa，抗拉强度为11~13Kpa。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术的砂型结构可以简化砂型制作难度，降低生产成本，提高砂型制作效率，缩短生产周期；（2）本专利技术制得的钛合金铸造用覆膜锆砂砂型整体机械性能较佳，脱壳现象显著减少；（3）本专利技术结构合理，设计巧妙，结实耐用，节约成本，出型快，不变形，光洁度高，对环境无污染。具体实施方式首先称取300~500g硅酸锆，加入粉碎机中粉碎，将粉碎后的硅酸锆粉末置于振筛机上筛分，筛选出粒径为90~106μm与106~125μm硅酸锆，将两种粒径硅酸锆按质量比为2：3，混合均匀，得面层硅酸锆；称取200~300g上述面层硅酸锆，加热至190~200℃，保持温度30~40min，倒入混砂机中以120~200r/min搅拌20~30s，加入20~30mL质量分数为10%硅烷偶联剂KH-550水溶液，降温至130~135℃，加入5~8g过120目筛的热塑性酚醛树脂，持续搅拌60~100s，降温至120~125℃，加入2~4g硬脂酸钙，持续搅拌60~80s，降温至90~95℃，加入60~90mL质量分数为50%六亚甲基四胺水溶液，继续搅拌40~80s，降温至80~85℃，取出覆膜硅酸锆，平铺晾干，转入60~70℃鼓风干燥箱中干燥4~5h，加入粉碎机粉碎，过100目筛，得覆膜面层硅酸锆粉末；称取200~300g上述覆膜面层硅酸锆粉末与3~4g氧化钇混合，加入砂模成型机中，激光烧结成型，转入170~190℃烘干炉中，烘烤2~3h，得锆砂砂型，将质量分数为10%钇溶胶均匀喷洒在砂型型腔表面，再向砂型型腔中倒入质量分数为10%钇溶胶至完全浸没砂型型腔，转入0.2~0.3MPa压力罐中，静置10~12min，取出砂型，并置于20~25℃，湿度为55~65%，背阴条件下，自然风干，得浸渗处理砂型；称取15~20g氧化钇，加入25~30g质量分数为10%钇溶胶中，以300~400r/min搅拌混合均匀，将混合液加入喷枪中，均匀喷涂在上述浸渗处理砂型型腔表面，并置于240~250℃焙烧炉中，焙烧3~4h，得钛合金铸造用覆膜锆砂砂型。实例1首先称取300g硅酸锆，加入粉碎机中粉碎，将粉碎后的硅酸锆粉末置于振筛机上筛分，筛选出粒径为90μm与106μm硅酸锆，将两种粒径硅酸锆按质量比为2：3，混合均匀，得面层硅酸锆；称取200g上述面层硅酸锆，加热至190℃，保持温度30min，倒入混砂机中以120r/min搅拌20s，加入20mL质量分数为10%硅烷偶联剂KH-550水溶液，降温至130℃，加入5g过120目筛的热塑性酚醛树脂，持续搅拌60s，降温至120℃，加入2g硬脂酸钙，持续搅拌60s，降温至90本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钛合金铸造用覆膜锆砂砂型的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）称取300~500g硅酸锆，加入粉碎机中粉碎，将粉碎后的硅酸锆粉末置于振筛机上筛分，筛选出粒径为90~106μm与106~125μm硅酸锆，将两种粒径硅酸锆按质量比为2：3，混合均匀，得面层硅酸锆；（2）称取200~300g上述面层硅酸锆，加热至190~200℃，保持温度30~40min，倒入混砂机中以120~200r/min搅拌20~30s，加入20~30mL质量分数为10%硅烷偶联剂KH‑550水溶液，降温至130~135℃，加入5~8g过120目筛的热塑性酚醛树脂，持续搅拌60~100s，降温至120~125℃，加入2~4g硬脂酸钙，持续搅拌60~80s，降温至90~95℃，加入60~90mL质量分数为50%六亚甲基四胺水溶液，继续搅拌40~80s，降温至80~85℃，取出覆膜硅酸锆，平铺晾干，转入60~70℃鼓风干燥箱中干燥4~5h，加入粉碎机粉碎，过100目筛，得覆膜面层硅酸锆粉末；（3）称取200~300g上述覆膜面层硅酸锆粉末与3~4g氧化钇混合，加入砂模成型机中，激光烧结成型，转入170~190℃烘干炉中，烘烤2~3h，得锆砂砂型，将质量分数为10%钇溶胶均匀喷洒在砂型型腔表面，再向砂型型腔中倒入质量分数为10%钇溶胶至完全浸没砂型型腔，转入0.2~0.3MPa压力罐中，静置10~12min，取出砂型，并置于20~25℃，湿度为55~65%，背阴条件下，自然风干，得浸渗处理砂型；（4）称取15~20g氧化钇，加入25~30g质量分数为10%钇溶胶中，以300~400r/min搅拌混合均匀，将混合液加入喷枪中，均匀喷涂在上述浸渗处理砂型型腔表面，并置于240~250℃焙烧炉中，焙烧3~4h，得钛合金铸造用覆膜锆砂砂型。...

【技术特征摘要】
1.一种钛合金铸造用覆膜锆砂砂型的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）称取300~500g硅酸锆，加入粉碎机中粉碎，将粉碎后的硅酸锆粉末置于振筛机上筛分，筛选出粒径为90~106μm与106~125μm硅酸锆，将两种粒径硅酸锆按质量比为2：3，混合均匀，得面层硅酸锆；（2）称取200~300g上述面层硅酸锆，加热至190~200℃，保持温度30~40min，倒入混砂机中以120~200r/min搅拌20~30s，加入20~30mL质量分数为10%硅烷偶联剂KH-550水溶液，降温至130~135℃，加入5~8g过120目筛的热塑性酚醛树脂，持续搅拌60~100s，降温至120~125℃，加入2~4g硬脂酸钙，持续搅拌60~80s，降温至90~95℃，加入60~90mL质量分数为50%六亚甲基四胺水溶液，继续搅拌40~80s，降温至80~85℃，取出覆...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭迎庆，王龙，陆娜，
申请(专利权)人：郭迎庆，
类型：发明
国别省市：江苏;32