专利名称：一种钛及钛铝基合金熔模精密铸造锆酸钙模壳的制备方法
CN 102974761 A书明说1/3页一种钛及钛铝基合金熔模精密铸造锆酸钙模壳的制备方法技术领域
本发明属于熔模精密铸造模壳领域，更进一步说，涉及一种钛及钛铝基合金熔模 精密铸造锆酸钙模壳的制备方法。
背景技术：
钛及钛合金具有密度小、比强度高、抗腐蚀性好等特点，是一种优异的结构材料， 在航空航天、石油化工、海洋产业开发领域得到了广泛的应用，但是钛及钛合金比较难以加 工，尤其是复杂结构的零件，而钛及钛铝基合金熔模铸造可以制备任意复杂形状或结构的 铸件，可以无余量或近净成形，但是高温钛熔体几乎与所有接触到的材料发生反应，在铸件 表面生成污染层，恶化铸件表面质量，严重降低铸件的力学性能，目前在钛及钛合金熔模精 密铸造中用作惰性隔离层的耐火材料有氧化钇、氧化锆、氧化钙等，但是氧化钇、氧化锆成 本较高，氧化钙虽然惰性较好，但容易潮解严重恶化模壳质量。发明内容
为降低钛及钛铝基合金熔模精密铸造过程中高温熔体与模壳界面之间的相互作 用并降低模壳制备成本，本发明提出了一种适合于钛及钛铝基合金熔模精密铸造锆酸钙模 壳的制备方法。
本发明的技术解决方案是，制备步骤如下
I)惰性隔离层制备把锆酸钙粉倒入锆溶胶中充分混合，搅拌均匀，粉液质量比为 3:1 7:1，并加入润湿剂和烧结助剂，混合均匀，充分润湿，制备成惰性隔离层料浆，其中， 润湿剂为锆溶胶总质量的O. 01 O. 6%。，烧结助剂的添加量为锆溶胶总质量的O. I 1%， 锆酸钙粉粒度为200 500目，惰性隔离层料浆流杯粘度为30 100s，把该料浆涂挂在蜡 模上，撒锆酸钙砂，撒砂粒度为40 150目，干燥；重复上述操作2 4次形成模壳的惰性 隔离层；
2)背层强化层制备把铝矾土粉或煤矸石粉和硅溶胶按粉液质量比2:1 6:1混 合均匀，充分润湿，制备成背层强化层料浆，铝矾土或煤矸石粉粒度为200 500目，背层强 化层料浆流杯粘度为20 50s，涂挂料浆，撒铝矾土或煤矸石砂，撒砂粒度为30 100目； 干燥；重复上述操作3 8次，最后一层涂挂浆料后不撒砂，制成模壳的背层强化层；
3)蜡型脱除，高温烧结。
所述惰性隔离层制备中的干燥间温度为20 26°C，干燥间相对湿度为50 85%， 层间干燥时间为12 24小时。
所述背层强化层制备中的干燥间温度为20 26°C，干燥间相对湿度为20 85%， 层间干燥时间为12 24小时。
所述的蜡型脱除后的型壳在900 1300°C的高温下烧结，保温2 6小时，冷却到室温出炉。
本发明的模壳制备方法的优点本发明采用锆酸钙作为惰性隔离层，由于锆酸钙3CN 102974761 A书明说2/3页原材料丰富、价格低廉，至使所制备的型壳成本较低；锆酸钙和锆溶胶混合制备的料浆和蜡 模间的涂敷性较好，料浆性能稳定，易于长期保存，适合铸件的批量化生产；惰性隔离层的 化学稳定性高，与钛及钛合金熔体间的界面反应较弱，污染层薄，铸件表面质量好；型壳强 度高，铸件冶金质量优异。该发明可以广泛适用于航空航天、能源化工、海洋产业开发等领 域的钛及钛铝基合金熔模精密铸件的研制和生产。
具体实施方式
适合于钛及钛铝基合金熔模精密铸造锆酸钙模壳的制备方法，其步骤为
I)惰性隔离层制备把锆酸钙粉倒入锆溶胶中充分混合，搅拌均匀，粉液比为 3:1 7:1，并加入润湿剂和烧结助剂，混合均匀，充分润湿，制备成惰性隔离层料浆，把料 浆涂挂在蜡模上，撒锆酸钙砂，干燥；重复上述操作2 4次形成模壳的惰性隔离层；
2)背层强化层制备把铝矾土粉或煤矸石粉和硅溶胶按粉液比2:1 6:1混合均 匀，充分润湿，制备成背层强化层料浆，涂挂料浆，撒铝矾土或煤矸石砂，干燥；重复上述操 作3 8次，最后一层涂挂浆料后不撒砂，制成模壳的背层强化层；
3)蜡型脱除，高温烧结。
所述步骤I)中加入的润湿剂为锆溶胶总质量的O. 01 O. 6%0 ；
所述步骤I)中加入的烧结助剂的添加量为锆溶胶总质量的O. I 1% ；
所述步骤I)中锆酸钙粉粒度为200 500目，惰性隔离层料浆流杯粘度为30 100s，撒砂粒度为40 150目；
所述步骤I)中干燥间温度为20 26°C，干燥间相对湿度为50 85%，层间干燥 时间为12 24小时；
所述步骤2)中铝矾土或煤矸石粉粒度为200 500目，背层强化层料浆流杯粘度 为20 50s，撒砂粒度为30 100目；
所述步骤2)中干燥间温度为20 26°C，干燥间相对湿度为20 85%，层间干燥 时间为12 24小时；
所述在步骤3)中蜡型脱除后的型壳在900 1300°C的高温下烧结，保温2 6小 时，冷却到室温出炉。
实施例一
本实施方式的步骤及工艺流程如下
I)惰性隔离层制备把锆酸钙粉倒入锆溶胶中充分混合，搅拌均匀，粉液比为 3:1，并加入润湿剂和烧结助剂，混合均匀，充分润湿，制备成惰性隔离层料浆，把料浆涂挂 在蜡模上，撒锆酸钙砂，干燥；重复上述操作2次形成模壳的惰性隔离层；
2)背层强化层制备把铝矾土粉或煤矸石粉和硅溶胶按粉液比2:1 6:1混合均 匀，充分润湿，制备成背层强化层料浆，涂挂料浆，撒铝矾土或煤矸石砂，干燥；重复上述操 作6次，最后一层涂挂浆料后不撒砂，制成模壳的背层强化层；
3)蜡型脱除，高温烧结。
步骤I)中加入的润湿剂为锆溶胶总质量的O. 2 O. 3%0 ；
步骤I)中加入的烧结助剂的添加量为锆溶胶总质量的O. I 1% ；
步骤I)中锆酸钙粉粒度为200 500目，惰性隔离层料浆流杯粘度为30 100s，4CN 102974761 A书明说3/3页撒砂粒度为40 150目；
步骤I)中干燥间温度为20 26°C，干燥间相对湿度为50 85%，层间干燥时间 为12 24小时；
步骤2)中铝矾土或煤矸石粉粒度为200 500目，背层强化层料浆流杯粘度为 20 50s，撒砂粒度为30 100目；
步骤2)中干燥间温度为20 26°C，干燥间相对湿度为20 85%，层间干燥时间 为12 24小时；
步骤3 ) 900 1300 V的高温下烧结，保温2 6小时，冷却到室温出炉。
实施例二
I)惰性隔离层制备把锆酸钙粉倒入锆溶胶中充分混合，搅拌均匀，粉液比为 4:1，并加入润湿剂和烧结助剂，混合均匀，充分润湿，制备成惰性隔离层料浆，把料浆涂挂 在蜡模上，撒锆酸钙砂，干燥；重复上述操作3次形成模壳的惰性隔离层。
2)背层强化层制备把铝矾土粉或煤矸石粉和硅溶胶按粉液比2:1 6:1混合均 匀，充分润湿，制备成背层强化层料浆，涂挂料浆，撒铝矾土或煤矸石砂，干燥；重复上述操 作6次，最后一层涂挂浆料后不撒砂，制成模壳的背层强化层。
3)蜡型脱除，高温烧结。
步骤I)中加入的润湿剂为锆溶胶总质量的O. 2 O. 3%0 ；
步骤I)中加入的烧结助剂的添加量为锆溶胶总质量的O. I 1%。
步骤I)中锆酸钙粉粒度为200 500目，惰性隔离层料浆流杯粘度为30 100s， 撒砂粒度为40 150目；
步骤I)中干燥间温度为20 26°C，干燥间相对湿度为50 85%，层间干燥时间 为12 24小时；
步骤2)中铝矾土或煤矸石粉粒度为200 500目，背层强化层料浆流杯粘度为 20 50s，撒砂粒度为30 100目；
步骤2)中干燥间温度为20 26°C，干燥间相对湿度为20 85%，层间干燥时间 为12 24小时；
步骤3 ) 900 1300 V的高温下烧结，保温2 6小时，冷却到室温出炉。权利要求
1.一种钛及钛铝基合金熔模精密铸造锆酸钙模壳的制备方法，其特征在于，制备步骤如下 1)惰性隔离层制备把锆酸钙粉倒入锆溶胶中充分混合，搅拌均匀，粉液质量比为3:1 7:1，并加入润湿剂和烧结助剂，混合均匀，充分润湿，制备成惰性隔离层料浆，其中，润湿剂为锆溶胶总质量的0. 01 0. 6%。，烧结助剂的添加量为锆溶胶总质量的0. I 1%，锆酸钙粉粒度为200 500目，惰性隔离层料浆流杯粘度为30 100s，把该料浆涂挂在蜡模上，撒锆酸钙砂，撒砂粒度为40 150目，干燥；重复上述操作2 4次形成模壳的惰性隔离层； 2)背层强化层制备把铝矾土粉或煤矸石粉和硅溶胶按粉液质量比2:1 6:1混合均匀，充分润湿，制备成背层强化层料浆，铝矾土或煤矸石粉粒度为200 500目，背层强化层料浆流杯粘度为20 50s，涂挂料浆，撒铝矾土或煤矸石砂，撒砂粒度为30 100目；干燥；重复上述操作3 8次，最后一层涂挂浆料后不撒砂，制成模壳的背层强化层； 3)蜡型脱除，高温烧结。
2.根据权利要求I中所述钛及钛铝基合金熔模精密铸造锆酸钙模壳的制备方法，其特征是，所述惰性隔离层制备中的干燥间温度为20 26°C，干燥间相对湿度为50 85%，层间干燥时间为12 24小时。
3.根据权利要求I中所述钛及钛铝基合金熔模精密铸造锆酸钙模壳的制备方法，其特征是，所述背层强化层制备中的干燥间温度为20 26°C，干燥间相对湿度为20 85%，层间干燥时间为12 24小时。
4.根据权利要求I中所述钛及钛铝基合金熔模精密铸造锆酸钙模壳的制备方法，其特征是，所述的蜡型脱除后的型壳在900 1300°C的高温下烧结，保温2 6小时，冷却到室温出炉。
全文摘要
本发明属于熔模精密铸造模壳领域，更进一步说，涉及一种钛及钛铝基合金熔模精密铸造锆酸钙模壳的制备方法。本发明采用锆酸钙作为惰性隔离层，由于锆酸钙原材料丰富、价格低廉，至使所制备的型壳成本较低；锆酸钙和锆溶胶混合制备的料浆和蜡模间的涂敷性较好，料浆性能稳定，易于长期保存，适合铸件的批量化生产；惰性隔离层的化学稳定性高，与钛及钛铝基合金熔体间的界面反应较弱，污染层薄，铸件表面质量好；型壳强度高，铸件冶金质量优异。该发明可以广泛适用于航空航天、能源化工、海洋产业开发等领域的钛及钛铝基合金熔模精密铸件的研制和生产。
文档编号B22C9/04GK102974761SQ20121051304
公开日2013年3月20日 申请日期2012年12月4日 优先权日2012年12月4日
发明者黄东, 南海, 刘晨光, 赵鹏, 李建崇 申请人:中国航空工业集团公司北京航空材料研究院