熔模精铸高温合金铸件的方法技术

本发明专利技术公开了一种熔模精铸高温合金铸件的方法，包括将铝酸钴粉末与硅溶胶混合均匀，制得陶瓷型芯预处理剂，将预处理剂均匀喷涂在陶瓷型芯表面，晾干，将陶瓷型芯放入蜡模模具中，制备陶瓷型芯整体蜡模，在陶瓷型芯整体蜡模表面制备模壳，面层采用硅溶胶

【技术实现步骤摘要】
熔模精铸高温合金铸件的方法


[0001]本专利技术属于熔模铸造
，涉及一种熔模精铸高温合金铸件的方法。

技术介绍

[0002]近年来，铸造高温合金在航空发动机和燃气轮机领域得到了广泛的应用，主要应用于涡轮发动机的热端部件等。而且随着发动机性能提升的要求，高温合金部件结构复杂，对尺寸精度以及表面质量要求较高，多采用熔模精密铸造方法制备，对于复杂的内部气流空腔，难以通过模具抽芯方式制作，多采用陶瓷型芯代替，硅基陶瓷型芯耐受温度在1500℃左右。
[0003]在K648高温合金部件的制造过程中，高温合金熔体容易与硅基陶瓷型芯发生界面反应，特别是薄壁件为了提高充型效果而需要适当提高浇注温度，以及厚大件本身浇注后高温熔体降温较慢，另外陶瓷型芯被高温合金熔体包裹更加不利于散热等等因素造成界面反应较为剧烈，反应生成的复合氧化物或金属间化合物等复合产物，表现为在金属合金表面形成金属瘤状凸起，后期通过吹砂等手段无法清除，造成内腔金属表面质量降低甚至破坏，以致产品报废的问题难以解决，这也是陶瓷型芯在熔模铸造应用中面临的很现实课题。
[0004]对熔模精铸用陶瓷型芯预处理的方法开展了国内外技术查新，被搜索专利1《铝酸钴涂料、铝酸钴涂料制备方法及陶瓷型芯制造方法》技术方案是将铝酸钴、聚乙二醇、去离子水、磷酸二氢铵、氧化铝、消泡剂等分步混合后涂覆在陶瓷型芯表面进行烧结得到表面包覆细晶铝酸钴涂层的陶瓷型芯，与本专利方法效果有很大不同，本专利预处理配方为硅溶胶和铝酸钴混合液，且不需专门对陶瓷型芯尺寸进行设计以及烧结工序，本专利效果是解决K648高温合金与硅基陶瓷型芯的界面反应问题，而专利1为细化铸件表面晶粒度。
[0005]另外目前所见报道中可见高温合金/陶瓷界面反应相关研究方法、理论研究，如北京航空材料研究院郑亮等人成果《航空材料学报》2012 年6月第32卷第3期，高Cr铸造镍基高温合金K4648与陶瓷型芯的界面反应研究等，但还未见对陶瓷型芯进行表面预处理解决界面反应问题的系统的报道

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种熔模精铸高温合金铸件的方法，解决了现有熔模铸造方法制备的高温合金铸件表面具有难以整修的金属瘤状产物的问题。
[0007]本专利技术所采用的技术方案是，一种熔模精铸高温合金铸件的方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1，将铝酸钴粉末与硅溶胶混合均匀，制得陶瓷型芯预处理剂；
[0009]步骤2，将陶瓷型芯预处理剂均匀喷涂在陶瓷型芯表面，晾干；
[0010]步骤3，将陶瓷型芯放入蜡模模具中，制备陶瓷型芯整体蜡模；
[0011]步骤4，在陶瓷型芯整体蜡模表面制备模壳，面层采用硅溶胶
‑ꢀ
锆英砂粉，其他层采用硅溶胶
‑
上店砂粉；
[0012]步骤5，对制备的模壳进行脱蜡处理，然后装炉焙烧，形成陶瓷型壳；
[0013]步骤6，将高温合金置于真空熔炼炉中熔练成熔液，然后真空浇注在陶瓷型壳中，浇注温度为1530
‑
1550℃，铸件在炉内冷却5
‑
7min，取出置于砂盘内直至完全冷却，即获得熔模精铸高温合金铸件。
[0014]其中，步骤1包括将铝酸钴粉末与硅溶胶置于容器中，采用搅拌器进行搅拌，搅拌器转速为480
‑
600r/min，搅拌时间为1.5h
‑
3h，使混合均匀，即制得陶瓷型芯预处理剂。
[0015]步骤1中，铝酸钴粉末与硅溶胶的质量比为1:9。
[0016]步骤2中，将陶瓷型芯预处理剂均匀喷涂在陶瓷型芯表面，晾干，然后在进行喷涂，晾干。
[0017]步骤3中，采用中温蜡压蜡制备陶瓷型芯整体蜡模，蜡料温度 50
‑
60℃，射蜡压力20
‑
40Kg/cm2，保压时间15
‑
35s，空冷≥4h。
[0018]步骤4中，共制备模壳六层半，面层采用硅溶胶
‑
锆英砂粉，后五层半采用硅溶胶
‑
上店砂粉。
[0019]步骤5中，脱蜡完毕后，将模壳停放≥10h，然后装炉焙烧，焙烧前将过滤网放到浇口杯内，将整个模壳用25mm
‑
35mm厚耐火棉包裹。
[0020]本专利技术的有益效果是，通过在陶瓷型芯工作表面喷涂铝酸钴和硅溶胶混合溶液，在表面形成一层铝酸钴和硅溶胶涂层，铝酸钴具有优异的热稳定性和化学稳定性，使得高温合金中易与陶瓷型芯反应的元素(Cr、Al、Ti、C等活性元素)与硅基陶瓷型芯隔离开，从而解决陶瓷型芯与高温合金熔体的界面反应问题，避免了金属瘤状凸起物的生成(主要为金属间化合物、复合氧化物等)，生产的铸件型腔表面光滑，产品成品率高。
附图说明
[0021]图1是本专利技术实施例1中铸件的结构示意图；
[0022]图2是本专利技术实施例1中拱桥状陶瓷型芯的结构示意图；
[0023]图3是本专利技术实施例1中陶瓷型芯表面预处理后的产品效果图；
[0024]图4是对比例1制备的K648高温合金铸件的宏观形貌；
[0025]图5是实施例1制备的K648高温合金铸件的宏观形貌；
[0026]图6是对比例1制备的K648高温合金铸件的剖面形貌；
[0027]图7是实施例1制备的K648高温合金铸件的剖面形貌。
具体实施方式
[0028]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0029]实施例1
[0030]制备一种熔模精铸K648高温合金铸件，该铸件为燃气轮机嵌入件类铸件，如图1所示，其外形为弧形片状，铸件尺寸为120
×
35mm，整体壁厚为2mm，采用普通砂型铸造无法实现，采用熔模铸造，在模具制作过程中，零件复杂内腔无法抽芯，故设计拱桥状陶瓷型芯，如图2所示。
[0031]该熔模精铸K648高温合金高温合金铸件的准备方法包括以下步骤：
[0032]步骤1，将质量比为1:9的铝酸钴粉末与硅溶胶置于容器中，采用搅拌器进行搅拌，搅拌器转速为480r/min，搅拌时间为3h，使混合均匀，即制得陶瓷型芯预处理剂；
[0033]步骤2，将陶瓷型芯预处理剂均匀喷涂在陶瓷型芯表面，晾干，然后在进行喷涂，晾干，确保涂层均匀，无流痕后备用，预处理后的陶瓷型芯如图3所示，陶瓷型芯表面由原来的白色变成深蓝色(因附图要求是黑白图，故图3经黑白处理，深蓝色变为灰白色)；
[0034]步骤3，将陶瓷型芯放入蜡模模具中，采用中温蜡压蜡制备陶瓷型芯整体蜡模，蜡料温度50℃，射蜡压力40Kg/cm2，保压时间15s，空冷4h，即制得陶瓷型芯整体蜡模，修型至表面无气泡、缩陷、鼓胀、裂纹等缺陷后，备用；
[0035]步骤4，在陶瓷型芯整体蜡模表面制备六层半模壳，面层采用硅溶胶
‑
锆英砂粉，后五层半采用硅溶胶
‑
上店砂粉；
[0036]步骤5，对制备的模壳进行脱蜡处本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种熔模精铸高温合金铸件的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将铝酸钴粉末与硅溶胶混合均匀，制得陶瓷型芯预处理剂；步骤2，将陶瓷型芯预处理剂均匀喷涂在陶瓷型芯表面，晾干；步骤3，将陶瓷型芯放入蜡模模具中，制备陶瓷型芯整体蜡模；步骤4，在陶瓷型芯整体蜡模表面制备模壳，面层采用硅溶胶
‑
锆英砂粉，其他层采用硅溶胶
‑
上店砂粉；步骤5，对制备的模壳进行脱蜡处理，然后装炉焙烧，形成陶瓷型壳；步骤6，将高温合金置于真空熔炼炉中熔练成熔液，然后真空浇注在陶瓷型壳中，浇注温度为1530
‑
1550℃，铸件在炉内冷却5
‑
7min，取出置于砂盘内直至完全冷却，即获得熔模精铸高温合金铸件。2.根据权利要求1所述的一种熔模精铸高温合金铸件的方法，其特征在于，所述步骤1包括将铝酸钴粉末与硅溶胶置于容器中，采用搅拌器进行搅拌，搅拌器转速为480
‑
600r/min，搅拌时间为1.5h
‑
3h，使混合均匀，即制得陶瓷型芯预处理剂。3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：高磊，马敏团，巩红涛，王剑，张怀章，杨小建，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第十二研究所，
类型：发明
国别省市：