一种钛合金熔模铸造用氧化钇复合涂料的制备方法与流程

本发明涉及一种熔模铸造用氧化钇涂料，具体涉及一种钛合金熔模铸造用氧化钇复合涂料的制备方法，属于钛合金熔模铸造型壳制备技术领域。

背景技术：

钛为高活性金属元素，熔融状态下易与常用的耐火材料发生反应。传统的以硅溶胶为粘结剂，氧化硅或氧化铝作为耐火材料制备的型壳，所得钛合金铸件表面或内部存在污染，不能得到高品质的钛合金精密铸件。

钛合金熔模铸造目前普遍采用氧化锆或氧化钇为耐火材料，醋酸锆、钇溶胶为粘结剂制备熔模型壳。氧化钇耐火材料的性能优于氧化锆耐火材料，在高温下与熔融钛合金的反应倾向更小，因此在航空航天等大型薄壁复杂钛合金的熔模铸造上取得了广泛应用。但采用醋酸锆、钇溶胶为粘结剂制备的氧化钇型壳遇水易回溶，因此不能蒸汽脱蜡，需采用特殊的脱蜡工艺，给生产过程带来了不便。且制备的氧化钇涂料易胶凝，保质时间不长，极大的提高了生产成本。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有的醋酸锆、钇溶胶作为粘结剂制备的氧化钇型壳不能蒸汽脱蜡，涂料易胶凝的问题，提供了一种钛合金熔模铸造用氧化钇复合涂料的制备方法。采用这种方法制备的型壳遇水不会回溶，可以蒸汽脱蜡，且涂料不易胶凝，保质期限大大延长，提高了生产效率，降低了生产成本。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种钛合金熔模铸造用氧化钇复合涂料的制备方法，包括以下步骤：

（1）复合粘结剂的制备：将氨水、NaOH粉末混合后均匀搅拌，制得强碱性氨水溶液，再将强碱性氨水溶液与碳酸锆铵进行混合，均匀搅拌5~30分钟，得到复合粘结剂；

（2）复合耐火粉的制备：将不同粒度的耐火粉进行混合，均匀搅拌30~60分钟，得到复合耐火粉；

（3）复合涂料的制备：将复合耐火粉、复合粘结剂、润湿剂和消泡剂进行混合，均匀搅拌12h~48h，得到钛合金熔模铸造用氧化钇复合涂料。

优选的，步骤（2）中的耐火粉为电熔氧化钇耐火粉。

优选的， 步骤（3）中制备氧化钇复合涂料的工作环境温度控制在15~30℃，相对湿度控制在40~80%，面层涂料湿度控制在10~25℃，面层涂料控制流杯粘度为15s~40s（4#詹氏杯）。

本发明的有益效果是：

1.所制氧化钇复合涂料主要用于钛合金熔模铸造型壳的面层和次面层。

2.采用复合粘结剂，主要成分为碳酸锆铵，制备的型壳可以蒸汽脱蜡，解决了现有的型壳制备、脱蜡过程中存在的材料遇水回溶以及型壳透气性差的缺点。脱蜡设备简单，操作简便。采用蒸汽脱蜡，对环境无污染，且制备的面层型壳对人体健康无影响。

3.氧化钇复合涂料性能稳定，不易胶凝，在持续搅拌条件下可保存30~60天，简化了生产过程中涂料制备的环节，加强了涂料制备过程中的工艺控制。

4.制备的氧化钇复合涂料悬浮率高达95~99%，涂料涂覆性优异，制备的型壳表面光滑无缺陷，完全复制了铸件形状，浇铸的钛合金精密铸件表面反应层薄，仅为0.03~0.05mm，从而简化了后续加工工序，提高了钛合金熔模铸造的生产效率和铸件质量。

附图说明

图1是本发明的一种钛合金熔模铸造用氧化钇复合涂料的制备方法流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

本发明的一种钛合金熔模铸造用氧化钇复合涂料的制备方法，包括以下步骤：

（1）复合粘结剂的制备：在氨水中加入NaOH粉末，配制强碱性氨水溶液，其中NaOH质量与氨水体积的比为：1：50~100，溶液pH值为11~13。然后将强碱性氨水溶液与碳酸锆铵粘结剂按体积比1：2~5的比例进行混合，混合涂料pH在10.5~12之间，均匀搅拌5~30分钟即得复合粘结剂。

（2）复合耐火粉的制备：称取粒度分别为200~325目的氧化钇耐火粉和小于325目的氧化钇耐火粉，将不同粒度的耐火粉进行混合，混合比例为粗粉：细粉为0.1：1~2，均匀搅拌30~60分钟即得复合耐火粉。

（3）复合涂料的制备：分别称取复合耐火粉、复合粘结剂、润湿剂和消泡剂，其中复合耐火粉的质量与复合粘结剂的体积比（粉液比）为2~5，润湿剂为复合粘结剂体积的0.05%~0.5%，消泡剂为粘结剂体积的0.1%~0.6%。润湿剂为JFC，消泡剂为正辛醇。将称取好的复合耐火粉加入到复合粘结剂中搅拌3h~8h，然后再将称取好的润湿剂和消泡剂加入到复合涂料中，继续搅拌12h~48h，得到钛合金熔模铸造用氧化钇复合涂料。

实施例1：

一种钛合金熔模铸造用氧化钇复合涂料的制备方法，包括以下步骤：

（1）复合粘结剂的制备：称取5g的NaOH粉末，量取300mL的氨水，将称取好的NaOH粉末加入到氨水中混合后均匀搅拌30分钟，得到强碱性氨水溶液。然后量取1L的碳酸锆铵粘结剂，将强碱性氨水溶液与碳酸锆铵进行混合，均匀搅拌30分钟，得到复合粘结剂。

（2）复合耐火粉的制备：称取0.3Kg的200~325目的电熔氧化钇耐火粉，4.5Kg的小于325目的电熔氧化钇耐火粉，混合后均匀搅拌60分钟即得复合耐火粉。

（3）复合涂料的制备：称取3.5Kg的复合耐火粉，量取1L的复合粘结剂、1mL的润湿剂和2mL消泡剂。润湿剂为JFC，消泡剂为正辛醇。将称取好的复合耐火粉加入到复合粘结剂中搅拌8h，然后再将称取好的润湿剂和消泡剂加入到复合涂料中，继续搅拌16h，得到钛合金熔模铸造用氧化钇复合涂料。氧化钇复合涂料制备的工作环境温度控制在20℃，相对湿度控制在50%，涂料温度控制在15℃，涂料控制流杯粘度为20s。

本发明的一种钛合金熔模铸造用氧化钇复合涂料的制备方法，采用碳酸锆铵粘结剂混合强碱性氨水溶液制备成复合粘结剂，不同焙烧的电熔氧化钇粉混合制成复合耐火粉，制备的复合涂料性能稳定，不易胶凝。型壳具有很好的抗水性，不会出现遇水回溶的情况，因此可选用蒸汽脱蜡法、热水脱蜡法等对环境具有很好的亲和性的脱蜡方法。制备的涂料悬浮率高，涂覆性好，型壳表面光滑无缺陷，界面反应层低，可制备大型薄壁复杂钛合金铸件。

上述通过具体的实施例对本发明的技术方案作了进一步描述，但本发明并不限于这些实施例，该领域的技术熟练人员可以根据上述内容对本发明作出一些非本质的改进和调整，都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。