本发明涉及精密铸造技术领域，尤其涉及一种耐高温高强度水溶性型芯及其制备方法。
背景技术：
水溶性型芯是指以水溶性材料为粘结剂并添加填料，然后通过浇注、压制烧结成型等不同的成型方式制成的型芯。铸件浇注后，该型芯能在水中溶解溃散，达到清理型芯的效果。水溶性型芯具有不发气，可降低铸件缺陷、容易清除等特点，清理时不损伤铸件，尤其适用于带有复杂内腔及弯曲孔道的铸件。此外，水溶性型芯容易再回收利用，节能环保，是一种较为先进的制芯技术，有着良好的应用前景。
目前，水溶性型芯的综合性能不佳，尚存在型芯强度差、耐温性低的缺陷，其只能用于低压力的低熔点合金铸造中，因此也大大限制了水溶性型芯的应用。
技术实现要素：
针对现有技术的上述问题，本发明的目的是提供一种耐高温高强度水溶性型芯及其制备方法，大大提高了水溶性型芯的综合性能，从而为高熔点合金的高压铸造提供了一种更加适用的水溶性型芯。
为解决上述问题，本发明第一方面提供一种耐高温高强度水溶性型芯，，所述水溶性型芯的配料中各组分的质量百分比为：水溶性盐75%~95%，陶瓷材料5%~25%，助剂0~5%，其中，
所述水溶性盐包括硫酸钾、硫酸钠、硫酸镁中的任意一种或几种的混合物，
所述陶瓷材料包括氮化铝、氮化钛、氮化钽、氮化硼、氮化铝硼、四氮化三硅中的任意一种或几种的混合物，
所述助剂包括聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、水玻璃中的任意一种或几种的混合物。
优选的，所述水溶性型芯的配料中，所述水溶性盐为硫酸钾，所述陶瓷材料为氮化硼，所述硫酸钾的质量百分比为75%，所述氮化硼的质量百分比为25%。
优选的，所述水溶性型芯的配料中，所述水溶性盐为硫酸镁，所述陶瓷材料为氮化钛，所述助剂为聚乙烯醇，所述硫酸镁的质量百分比为85%，所述氮化钛的质量百分比为12%，所述聚乙烯醇的质量百分比为3%。
本发明第二方面提供一种耐高温高强度水溶性型芯的制备方法，所述方法包括如下步骤：
1）按比例称取水溶性盐、陶瓷材料和助剂，然后加入混料机中，混合均匀得到配料；
2）将步骤1）中所述配料装填至坩埚中，然后转移到高温熔炼炉中进行熔化处理得到熔料；
3）将步骤2）中所述熔料进行浇铸成型，得到所述水溶性型芯，
其中，所述配料中各组分的质量百分比为：水溶性盐75%~95%，陶瓷材料5%~25%，助剂0~5%，
所述水溶性盐包括硫酸钾、硫酸钠、硫酸镁中的任意一种或几种的混合物，
所述陶瓷材料包括氮化铝、氮化钛、氮化钽、氮化硼、氮化铝硼、四氮化三硅中的任意一种或几种的混合物，
所述助剂包括聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、水玻璃中的任意一种或几种的混合物。
优选的，所述配料由水溶性盐和陶瓷材料组成，其中，所述水溶性盐为硫酸钾，所述陶瓷材料为氮化硼，所述硫酸钾的质量百分比为75%，所述氮化硼的质量百分比为25%。
优选的，步骤2）中所述熔化处理的温度为1000~1200℃，熔化时间为2~5h。更优选的，熔化处理的温度为1150℃，熔化时间为4h。
本发明第三方面还提供一种耐高温高强度水溶性型芯的制备方法，所述方法包括如下步骤：
1）按比例称取水溶性盐、陶瓷材料和助剂，然后加入混料机中，混合均匀得到配料；
2）将步骤1）中所述配料装填至模具中，并压实，待固化后脱模得到初品；
3）将步骤2）中所述初品进行烧结处理，得到所述水溶性型芯，
其中，所述配料中各组分的质量百分比为：水溶性盐75%~95%，陶瓷材料5%~25%，助剂0~5%，
所述水溶性盐包括硫酸钾、硫酸钠、硫酸镁中的任意一种或几种的混合物，
所述陶瓷材料包括氮化铝、氮化钛、氮化钽、氮化硼、氮化铝硼、四氮化三硅中的任意一种或几种的混合物，
所述助剂包括聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、水玻璃中的任意一种或几种的混合物。
优选的，所述配料由水溶性盐、陶瓷材料和助剂组成，其中，所述水溶性盐为硫酸镁，所述陶瓷材料为氮化钛，所述助剂为聚乙烯醇，所述硫酸镁的质量百分比为85%，所述氮化钛的质量百分比为12%，所述聚乙烯醇的质量百分比为3%。
优选的，步骤3）中所述烧结处理的温度为700~900℃，烧结时间为10~15h，更优选的，烧结处理的温度为800℃，烧结时间为12h。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明所制备的水溶性型芯能耐高温、强度高、无腐蚀、无毒无害，不仅可用于锌、铝、铜等高熔点合金的铸造成型，还可用于锌、铝、镁等合金的高压铸造。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种耐高温高强度水溶性型芯，所述水溶性型芯的配料中各组分的质量百分比为：水溶性盐75%~95%，陶瓷材料5%~25%，助剂0~5%，其中，所述水溶性盐包括硫酸钾、硫酸钠、硫酸镁中的任意一种或几种的混合物，所述陶瓷材料包括氮化铝、氮化钛、氮化钽、氮化硼、氮化铝硼、四氮化三硅中的任意一种或几种的混合物，所述助剂包括聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、水玻璃中的任意一种或几种的混合物。
本发明提供一种耐高温高强度水溶性型芯的制备方法，所述方法包括如下步骤：
1）按比例称取水溶性盐、陶瓷材料和助剂，然后加入混料机中，混合均匀得到配料；
2）将步骤1）中所述配料装填至坩埚中，然后转移到高温熔炼炉中进行熔化处理得到熔料；
3）将步骤2）中所述熔料进行浇铸成型，得到所述水溶性型芯，
其中，所述配料中各组分的质量百分比为：水溶性盐75%~95%，陶瓷材料5%~25%，助剂0~5%，所述水溶性盐包括硫酸钾、硫酸钠、硫酸镁中的任意一种或几种的混合物，所述陶瓷材料包括氮化铝、氮化钛、氮化钽、氮化硼、氮化铝硼、四氮化三硅中的任意一种或几种的混合物，所述助剂包括聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、水玻璃中的任意一种或几种的混合物。
本发明还提供一种耐高温高强度水溶性型芯的制备方法，所述方法包括如下步骤：
1）按比例称取水溶性盐、陶瓷材料和助剂，然后加入混料机中，混合均匀得到配料；
2）将步骤1）中所述配料装填至模具中，并压实，待固化后脱模得到初品；
3）将步骤2）中所述初品进行烧结处理，得到所述水溶性型芯，
其中，所述配料中各组分的质量百分比为：水溶性盐75%~95%，陶瓷材料5%~25%，助剂0~5%，所述水溶性盐包括硫酸钾、硫酸钠、硫酸镁中的任意一种或几种的混合物，所述陶瓷材料包括氮化铝、氮化钛、氮化钽、氮化硼、氮化铝硼、四氮化三硅中的任意一种或几种的混合物，所述助剂包括聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、水玻璃中的任意一种或几种的混合物。
下面结合具体的实施例对本发明的一种耐高温高强度水溶性型芯及其制备方法作进一步的叙述。
实施例1
1）称取硫酸钾和氮化硼，其中硫酸钾所占质量百分比为75%，氮化硼所占质量百分比为25%，将硫酸钾和氮化硼加入混料机中，利用混料机的高速旋转使之混合均匀得到配料，混合时间为10min。
2）将上述配料装填到坩埚中并转移到高温熔炼炉中进行熔化处理得到熔料，优选的，熔化处理温度为1150℃，熔化时间为4h。
3）将上述熔料浇铸到模具中进行成型，待冷却脱模后放入110℃烘箱中保温待用，即得耐高温高强度水溶性型芯。
经检验，上述所述制得的耐高温高强度水溶性型芯的性能如下：
抗拉强度：30mpa；
耐热性：可在1000℃下使用；
溃散性能：在高压水枪中完全溃散时间≤10min；
抗吸湿性能：在空气湿度80%的条件下放置24h，抗拉强度降低3%。
实施例2
1）称取硫酸镁、氮化钛和聚乙烯醇，其中硫酸镁所占质量百分比为85%，氮化钛所占质量百分比为12%，聚乙烯醇所占质量百分比为3%，将硫酸镁、氮化钛和聚乙烯醇加入混料机中，利用混料机的高速旋转使之混合均匀得到配料，混合时间为10min。
2）将上述配料装填到模具中进行压实，待其固化后脱模得到初品。
3）将上述初品于800℃下烧结12h，烧结成型后放入110℃烘箱中保温待用，即得耐高温高强度水溶性型芯。
经检验，上述所述制得的耐高温高强度水溶性型芯的性能如下：
抗拉强度：28mpa；
耐热性：可在1050℃下使用；
溃散性能：在高压水枪中完全溃散时间≤10min；
抗吸湿性能：在空气湿度80%的条件下放置24h，抗拉强度降低2.8%。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明所制备的水溶性型芯能耐高温、强度高、无腐蚀、无毒无害，不仅可用于锌、铝、铜等高熔点合金的铸造成型，还可用于锌、铝、镁等合金的高压铸造。
上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。