一种高透气性定向/单晶叶片陶瓷型壳及其制备方法技术

一种高透气性定向/单晶叶片陶瓷型壳及其制备方法，属于陶瓷材料制备领域。该高透气性定向/单晶叶片陶瓷型壳，从内向外依次为面层、过渡层、背层和封浆层；其中，面层、过渡层、背层均对应的原料有粉料、粘结剂、助剂和挂砂材料，封浆层对应的原料有粉料、粘结剂、助剂。将粉料、粘结剂、助剂配置成对应的浆料后，进行挂浆，然后涂撒挂砂材料后，干燥，面层和过渡层需要润湿处理，背层干燥后，进行多层背层的涂制，最后封浆，焙烧得到高透气性定向/单晶叶片陶瓷型壳。该方法可有效解决因陶瓷型壳透气性不佳导致的叶片欠铸、表面疏松等冶金缺陷，提高定向及单晶叶片的冶金质量和铸造合格率水平，可增加航空发动的安全可靠性，并降低废品损失。失。

【技术实现步骤摘要】
一种高透气性定向/单晶叶片陶瓷型壳及其制备方法


[0001]本专利技术属于陶瓷材料制备
，具体涉及一种高透气性定向/单晶叶片陶瓷型壳及其制备方法。

技术介绍

[0002]定向及单晶叶片是航空发动机热端零部件中的关键件，其铸造难度极大，对所用陶瓷型壳的要求也非常高。定向及单晶叶片的精铸成型需要陶瓷型壳具有较好的抗高温变形性能，同时要有良好的透气性。较高的透气性不仅使金属液在凝固的过程中有效排气，提高冶金质量，也可降低型壳的残余强度，增加脱壳性能。
[0003]目前增加陶瓷型壳透气性的方法为在背层粉料中添加有机纤维。但是此方法会影响型壳高温强度，易造成型壳跑火等缺陷。目前尚无从粉料和撒砂粒度级配、润湿层数、改性硅溶胶等方面进行改进的技术方法。所以对此类技术方法的研究与开发就显得十分必要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是在保证型壳强度的前提下，提高定向/单晶叶片陶瓷型壳的透气性，提升陶瓷型壳的综合性能。该方法可有效解决因陶瓷型壳透气性不佳导致的叶片欠铸、表面疏松等冶金缺陷，提高定向及单晶叶片的冶金质量和铸造合格率水平，可增加航空发动的安全可靠性，并降低废品损失。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]本专利技术提供的一种高透气性定向/单晶叶片陶瓷型壳，从内向外依次为面层、过渡层、背层和封浆层；
[0007]所述的面层，其采用的原料为面层粉料、粘结剂、助剂和面层挂砂材料；
[0008]面层粉料选用电熔刚玉粉或电熔莫来石粉，粒度范围为270～320目，粒度分布为D10粒度范围为(1～5)μm，D50粒度范围为(10～25)μm，D90粒度范围为(40～65)μm。
[0009]粘结剂选用改性硅溶胶或快干硅溶胶。
[0010]助剂选用润湿剂和消泡剂，所述润湿剂为脂肪醇聚氧乙烯醚，所述消泡剂为脂肪醇，优选为正辛醇。
[0011]面层挂砂材料选用电熔刚玉砂或电熔莫来石砂，粒度80目～100目。
[0012]所述的过渡层，其采用的原料为过渡层粉料、粘结剂、助剂和过渡层挂砂材料；
[0013]所述的过渡层粉料选用电熔莫来石粉，其中，电熔莫来石粉中SiO2的质量百分比为3％～8％，粒度范围为270～320目，粒度分布为D10粒度范围为(3～9)μm，D50粒度范围为(20～45)μm，D90粒度范围为(50～95)μm。
[0014]粘结剂选用改性硅溶胶或快干硅溶胶。
[0015]助剂选用润湿剂和消泡剂，所述润湿剂为脂肪醇聚氧乙烯醚，所述消泡剂为脂肪醇，优选为正辛醇。
[0016]过渡层挂砂材料为电熔刚玉砂或电熔莫来石砂，粒度36目～60目。
[0017]所述的背层，其采用的原料为背层粉料、粘结剂、助剂和背层挂砂材料；
[0018]所述的背层粉料选用电熔莫来石粉，其中，电熔莫来石粉中SiO2的质量百分比为3％～8％，粒度范围为270～320目，粒度分布为D10粒度范围为(3～9)μm，D50粒度范围为(20～45)μm，D90粒度范围为(50～95)μm。
[0019]粘结剂选用改性硅溶胶或快干硅溶胶。
[0020]助剂选用润湿剂和消泡剂，所述润湿剂为脂肪醇聚氧乙烯醚，所述消泡剂为脂肪醇，优选为正辛醇。
[0021]所述的背层挂砂材料为电熔刚玉砂或电熔莫来石砂，粒度16目～24目。
[0022]所述的封浆层，其采用的原料为封浆层粉料、粘结剂、助剂；
[0023]所述的封浆层粉料选用电熔莫来石粉，其中，电熔莫来石粉中SiO2的质量百分比为3％～8％，粒度范围为270～320目，粒度分布为D10粒度范围为(3～9)μm，D50粒度范围为(20～45)μm，D90粒度范围为(50～95)μm。
[0024]粘结剂选用改性硅溶胶或快干硅溶胶。
[0025]助剂选用润湿剂和消泡剂，所述润湿剂为脂肪醇聚氧乙烯醚，所述消泡剂为脂肪醇，优选为正辛醇。
[0026]所述的面层、过渡层和背层，其总层数，根据叶片结构和尺寸确定，优选为总层数为4层～6层，其中，面层为1层、过渡层为1层、背层为2
‑
4层。
[0027]本专利技术的一种高透气性定向/单晶叶片陶瓷型壳的制备方法，包括以下步骤：
[0028]S1：面层浆料配制：
[0029]将面层粉料、粘结剂和助剂进行混合，得到面层浆料；其中，按质量比，面层粉料：粘结剂：润湿剂：消泡剂为(2.6～3.9)：1：0.005：0.005；
[0030]S2：过渡层浆料的配制：
[0031]按质量比，过渡层粉料：粘结剂：润湿剂：消泡剂为(2.2～2.8)：1：0.005：0.005，将过渡层粉料和粘结剂混合，得到过渡层浆料；
[0032]S3：背层浆料的配制：
[0033]按质量比，背层粉料：粘结剂：润湿剂：消泡剂为(1.7～2.3)：1：0.005：0.005，将背层粉料和粘结剂混合，得到背层浆料；
[0034]S4：封浆层浆料的配制：
[0035]按质量比，封浆层粉料：粘结剂：润湿剂：消泡剂为(2～2.7)：1：0.005：0.005，将封浆层粉料和粘结剂混合，得到封浆层浆料；
[0036]S5：润湿剂准备：
[0037]润湿剂选用碱性硅溶胶或快干硅溶胶，其中，按质量百分比，润湿剂中，SiO2含量为29％～31％。
[0038]S6：润湿方式：
[0039]面层润湿方式:将涂制面层的模组浸入润湿剂中，浸润时间为1～4s，然后取出，静置10～40s。过渡层润湿方式:将涂制过渡层的模组浸入润湿剂中，浸润时间为2～5s，然后取出，静置20～50s，得到浸润后的模组。
[0040]涂制过程为熔模铸造用多层陶瓷型壳的方式，其中，涂制面层的过程为：模组经过
除油并干燥后进行面层浆料的挂浆，然后涂撒面层挂砂材料，干燥；
[0041]涂制过渡层过程为：进行过渡层的挂浆和撒砂过程。
[0042]涂制背层过程为：进行背层的挂浆和撒砂过程。
[0043]其中，涂制过程中涂制面层和涂制过渡层后需要进行润湿处理。
[0044]具体为：面层干燥完成后进行过渡层的涂制，将模组放入润湿液中进行润湿，时间(1～4)s，取出静置(10～40)s，然后涂挂过渡层浆料，控料后涂撒刚玉砂或电熔莫来石砂，然后进行干燥。
[0045]过渡层干燥完成后，将模组放入润湿液中进行润湿，时间(2～5)s，取出静置(20～50)s，然后涂挂背层浆料，控料后涂撒电熔刚玉砂或电熔莫来石砂，然后进行干燥。
[0046]之后依次进行2层～4层的背层的涂制并进行封浆，其中，背层和封浆层均不进行润湿，然后干燥至陶瓷型壳制壳完成。
[0047]S7：焙烧：
[0048]陶瓷型壳经脱蜡和焙烧后完成型壳制造过程，得到高透气性定向/单晶叶片陶瓷型壳。
[0049]所述的高透气性定向/单晶叶片本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高透气性定向/单晶叶片陶瓷型壳，其特征在于，从内向外依次为面层、过渡层、背层和封浆层。2.根据权利要求1所述的高透气性定向/单晶叶片陶瓷型壳，其特征在于，所述的面层，其采用的原料为面层粉料、粘结剂、助剂和面层挂砂材料；面层粉料选用电熔刚玉粉或电熔莫来石粉，粒度范围为270～320目，粒度分布为D10粒度范围为1～5μm，D50粒度范围为10～25μm，D90粒度范围为40～65μm；面层挂砂材料选用电熔刚玉砂或电熔莫来石砂，粒度80目～100目。3.根据权利要求1所述的高透气性定向/单晶叶片陶瓷型壳，其特征在于，所述的过渡层，其采用的原料为过渡层粉料、粘结剂、助剂和过渡层挂砂材料；所述的过渡层粉料选用电熔莫来石粉，其中，电熔莫来石粉中SiO2的质量百分比为3％～8％，粒度范围为270～320目，粒度分布为D10粒度范围为3～9μm，D50粒度范围为20～45μm，D90粒度范围为50～95μm；过渡层挂砂材料为电熔刚玉砂或电熔莫来石砂，粒度36目～60目。4.根据权利要求1所述的高透气性定向/单晶叶片陶瓷型壳，其特征在于，所述的背层，其采用的原料为背层粉料、粘结剂、助剂和背层挂砂材料；所述的背层粉料选用电熔莫来石粉，其中，电熔莫来石粉中SiO2的质量百分比为3％～8％，粒度范围为270～320目，粒度分布为D10粒度范围为3～9μm，D50粒度范围为20～45μm，D90粒度范围为50～95μm；所述的背层挂砂材料为电熔刚玉砂或电熔莫来石砂，粒度16目～24目。5.根据权利要求1所述的高透气性定向/单晶叶片陶瓷型壳，其特征在于，所述的封浆层，其采用的原料为封浆层粉料、粘结剂、助剂；所述的封浆层粉料选用电熔莫来石粉，其中，电熔莫来石粉中SiO2的质量百分比为3％～8％，粒度范围为270～320目，粒度分布为D10粒度范围为3～9μm，D50粒度范围为20～45μm，D90粒度范围为50～95μm。6.根据权利要求2
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5任意一项所述的高透气性定向/单晶叶片陶瓷型壳，其特征在于，粘结剂选用改性硅溶胶或快干硅溶胶；粘结剂中，SiO2所占的质量百分比为29％～31％；和/或，助剂选用润湿剂和消泡剂，所述润湿剂为脂肪醇聚氧乙烯醚，所述消泡剂为正辛醇。7.根据权利要求1或2所述的高透气性定向/单晶叶片陶瓷型壳，其特征在于，所述的面层、过渡层和背层，其总层数，根据叶片结构和尺寸确定，总层数为4层～6层，其中，面层为1层、过渡层为1层、背层为2<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王石磊，曲殿鹏，王延辉，黄静，马原，
申请(专利权)人：中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：