一种高化学惰性耐高温耐溃散陶瓷型芯及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高化学惰性耐高温耐溃散陶瓷型芯及其制备方法，满足

【技术实现步骤摘要】
一种高化学惰性耐高温耐溃散陶瓷型芯及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种陶瓷型芯，具体涉及一种高化学惰性耐高温耐溃散陶瓷型芯及其制备方法
。
属于精密铸造

。

技术介绍

[0002]精密铸造是现代工业复杂零部件的重要制造方式之一
。
其中，具有复杂内腔结构的空心铸件需要使用陶瓷型芯来保证零部件的内腔形状及尺寸
。
目前，较为成熟的陶瓷型芯主要以氧化铝和氧化硅为主要原材料，所制备的氧化铝和氧化硅基陶瓷型芯已经广泛应用于包括钢
、
高温合金等材料的精密铸造当中
。
但是，氧化铝基和氧化硅基陶瓷型芯在
1600℃
以上强度较低
、
易发生变形，且由于氧化铝和氧化硅在高温下化学活性高易于具有合金高温熔体发生界面反应，造成铸件质量下降或报废
。
但是，对于含有多种高活性元素的合金
(
诸如钛合金
、
锆合金
、
铌合金
)
，其精密铸造过程中浇铸温度均超过
1600℃
，这些合金空心铸造零部件的制造需要能够承受
1600℃
以上高温且具有较低化学活性的陶瓷型芯
。
由此可见，氧化铝基陶瓷型芯和氧化硅基陶瓷型芯已经无法满足
1600℃
以上的使用需求
。
[0003]氧化钙因具有对熔融钛合金具有良好的化学反应惰性以及优良的脱芯性能而引起了科研工作者的关注，如专利申请
CN102531648A
公开了一种钛合金铸造用氧化钙基体陶瓷型芯及制备方法，该专利中氧化钙的含量为
74.9
～
98.45wt
％，由于在钛合金精密铸造工艺较为复杂，型芯在使用过程中要与水基涂料相接触
。
上述专利制备出的型芯遇水后即发生水化反应而造成型芯的溃散，因此，上述型芯难以实际应用于钛合金精密铸造领域
。
专利申请
CN1793033A
公开了一种钛合金精密铸造用陶瓷型芯材料，主体成分为氧化锆，其含量为
60
～
85wt
％，其中氧化钙的含量为4～
20wt
％
。
上述型芯中氧化锆的含量较多，氧化锆又是一种稳定的化合物，不溶于酸碱溶液，因此，型芯的脱芯困难，且由于型芯中含有一定量的氧化钙，型芯同样面临着在使用过程中水化问题
。
[0004]专利申请
CN103159461A
则公开了一种氧化钙基陶瓷型芯的制备方法，该专利通过在纯氧化钙型芯坯料表面镀膜的方式来改变型芯的抗水化性能
。
该方法虽然可以改变型芯的抗水化性能，但通过磁控溅射表面镀膜对设备要求较高，不但需要先用砂纸打磨氧化钙基陶瓷型芯坯料表面，并将型芯坯料清洗
、
烘干，而且镀膜过程还需抽真空，镀膜成本较高
。
另外，氧化钙基陶瓷型芯坯料经过高温焙烧后会发生烧结，不利于后续水解脱芯过程
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种高化学惰性耐高温耐溃散陶瓷型芯及其制备方法，满足
1600℃
以上的使用需求，避免与水基涂料接触发生水化反应造成型芯溃散的问题，提高复杂内腔结构脱芯性能
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：
[0007]一种高化学惰性耐高温耐溃散陶瓷型芯的制备方法，具体步骤如下：
[0008](1)
先将氧化钙粉
、
塑化剂和活性炭纤维混合均匀，成型，烧结，得到基底坯料；
[0009](2)
然后将
2,6
‑
二叔丁基对甲酚与油酸酰胺利用无水乙醇配制成乙醇溶液，接着将基底坯料完全浸没于乙醇溶液中，待充分浸透后取出，自然干燥，重复该过程2～3次，在基底坯料表面形成防水涂层，得到防水坯料；
[0010](3)
再将氧化钇粉和钇溶胶混合制成料浆，最后在防水坯料表面均匀喷涂所述料浆，干燥，烧结，即得陶瓷型芯
。
[0011]优选的，步骤
(1)
中，氧化钙粉
、
塑化剂和活性炭纤维的质量比为
80
～
90
：5～
10
：5～
10。
[0012]优选的，步骤
(1)
中，所述氧化钙的粒径
D50
＝
10
～
20
μ
m。
[0013]优选的，步骤
(1)
中，所述塑化剂为邻苯二甲酸二辛酯与甘油三乙酸酯的混合物，两者质量比为
60
～
80
：
20
～
40。
[0014]优选的，步骤
(1)
中，所述活性炭纤维的直径为1～5μ
m
，比表面积为
1000
～
1500m2/g
，平均孔径为
1.0
～
2.0nm
，长度为
10
～
20
μ
m。
[0015]优选的，步骤
(1)
中，烧结的工艺条件为：先利用2小时由室温匀速升温至
670℃
，保温4小时；接着利用4小时继续匀速升温至
1000℃
，保温4小时；最后利用4小时继续匀速升温至
1500℃
，保温4小时即可
。
[0016]优选的，步骤
(2)
中，基底坯料与乙醇溶液的质量比为1：2～3，所述乙醇溶液的质量浓度为
15
～
20
％，其中，
2,6
‑
二叔丁基对甲酚与油酸酰胺的质量比为1～2：2～
3。
[0017]优选的，步骤
(2)
中，充分浸透所需时间为
30
～
60
分钟，自然干燥时间为
24
～
48
小时
。
[0018]优选的，步骤
(3)
中，氧化钇粉与钇溶胶的质量比为
2.5
～3：1，氧化钇粉的粒径
D50
＝
10
～
20
μ
m
，钇溶胶参考专利申请
CN115319018A
中实施例3方法制备得到
。
[0019]优选的，步骤
(3)
中，喷涂的工艺条件为：喷涂电压
40V
，喷涂电流
400A
，喷涂距离
150mm
，喷枪移动速度...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高化学惰性耐高温耐溃散陶瓷型芯的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)
先将氧化钙粉
、
塑化剂和活性炭纤维混合均匀，成型，烧结，得到基底坯料；
(2)
然后将
2,6
‑
二叔丁基对甲酚与油酸酰胺利用无水乙醇配制成乙醇溶液，接着将基底坯料完全浸没于乙醇溶液中，待充分浸透后取出，自然干燥，重复该过程2～3次，在基底坯料表面形成防水涂层，得到防水坯料；
(3)
再将氧化钇粉和钇溶胶混合制成料浆，最后在防水坯料表面均匀喷涂所述料浆，干燥，烧结，即得陶瓷型芯
。2.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤
(1)
中，氧化钙粉
、
塑化剂和活性炭纤维的质量比为
80
～
90
：5～
10
：5～
10。3.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤
(1)
中，所述塑化剂为邻苯二甲酸二辛酯与甘油三乙酸酯的混合物，两者质量比为
60
～
80
：
20
～
40。4.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤
(1)
中，所述活性炭纤维的直径为1～5μ
m
，比表面积为
1000
～
1500m2/g
，平均孔径为
1.0
～
2.0nm
，长度为
10
～
20
μ
m。5.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤
(1)
中，烧结的工艺条件为：先利用2小时由室温匀速升温至
670℃
，保温4小时；接着利用4小时继续匀速升温...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰石琨，夏楚平，刘强，
申请(专利权)人：湖南洛兰新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：