本发明涉及一种易脱芯陶瓷型芯的制备方法，主要应用于熔模精密铸造技术领域。
背景技术：
陶瓷型芯主要用于熔模精密铸造工艺中形成铸件的复杂精密内腔。铸件浇铸完成后，一般需要通过机械或化学溶蚀将陶瓷型芯从铸件中清除，从而得到空心精铸件，这一工序被称为脱芯。脱芯时间过长，难度过大会大幅度提高铸件的生产成本，甚至有可能导致浇铸失败。脱芯性能的好坏主要由陶瓷型芯的内部结构和基体材料材质决定。
技术实现要素：
鉴于此，本发明提供了一种新型的陶瓷型芯制备方法，通过该方法制备的陶瓷型芯弥补了现有技术脱芯时间过长，难度过大而致使铸件的生产成本提高等缺陷。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种易脱芯陶瓷型芯制备方法，该方法是通过下述步骤实现的：
(1)石墨芯的制备
a.浆料制备
按重量比例称取：球形石墨325目10-20％，球形石墨500目70-80％，球形石墨800目5-10％。将上述球形石墨粉混合均匀后放入烘箱中在120℃下烘干12h。按重量比例称取：上述经过烘干后的球形石墨粉60-75％，石英玻璃纤维0.5-2％，莫来石纤维0-1％，陶瓷型芯增塑剂24-40％。将混料机升温到100℃，加入陶瓷型芯增塑剂，待其完全熔化后，将经过烘干处理的石墨按比例分批加入混料机中，搅拌4h后取出得到石墨芯浆料。
上述增塑剂的原料按重量％配制：石蜡93％，蜂蜡5％，聚乙烯2％，在130℃下混合均匀，过325目标准筛制成增塑剂备用。
b.成型
将制备好的石墨芯浆料放入陶瓷型芯注射成型机中制备石墨芯生坯。
c.石墨芯烧成
将石墨芯生坯埋入200目氧化铝粉中焙烧，烧成温度为300-450℃，升温速率为1-1.5℃/min。炉温冷却到60℃以下出炉并清理表面的氧化铝粉得到石墨芯。
(2)外部涂料制备及挂浆
第一层外部涂料：原料组成：240目石英玻璃粉45-55wt％，325目石英玻璃粉20-30wt％，硅溶胶25-40wt％。
第二层外部涂料：原料组成：325目石英玻璃粉或氧化铝粉10-20wt％，800目石英玻璃粉或氧化铝粉50-60wt％，纳米氧化硅或纳米氧化铝0.5-1wt％，硅溶胶或铝溶胶25-40wt％。
上述两层涂料的制备工艺均为：将原料放入行星磨中处理30min混合均匀，待用。
首先将石墨芯先浸入第一层外部涂料中挂浆，取出在室温下干燥24小时，然后在鼓风干燥箱中于120℃烘干3h。接下来将其浸入第二层外部涂料中挂浆，取出在室温下干燥24小时，然后在鼓风干燥箱中于120℃烘干3h。如有必要可重复以上工序。
(3)烧成
将上述表面挂浆的石墨芯埋入200目氧化铝粉中焙烧，升温速度为3-3.5℃/min，烧成温度为1200-1350℃，保温时间为2-4h。烧成完毕后，随炉冷却至200℃，打开炉门，冷却至60℃以下出窑，得到陶瓷型芯。由于在烧成过程中内部的石墨芯会氧化脱除，同时外部浆料经过烧结形成致密外壳，因此陶瓷型芯的结构呈现内部疏松多孔，外表致密的特点。
本发明的特点及有益效果
本发明制备的陶瓷型芯呈现内部疏松多孔，外表致密的结构特点，可显著缩短脱芯时间，可显著降低脱芯难度，方法简单易实现，可有效地降低铸件的生产成本，应用前景广泛。
具体实施方式
实施例一
(1)石墨芯的制备
a.浆料制备
按重量比例称取：球形石墨325目20％，球形石墨500目70％，球形石墨800目10％。将上述球形石墨粉混合均匀后放入烘箱中在120℃下烘干12h。按重量比例称取：上述经过烘干后的球形石墨粉70％，石英玻璃纤维2％，陶瓷型芯增塑剂28％。将混料机升温到100℃，加入陶瓷型芯增塑剂，待其完全熔化后，将经过烘干处理的石墨按比例分批加入混料机中，搅拌4h后取出得到石墨芯浆料。
b.成型
将制备好的石墨芯浆料放入陶瓷型芯注射成型机中制备石墨芯生坯。
c.石墨芯烧成
将石墨芯生坯埋入200目氧化铝粉中焙烧，烧成温度为450℃，升温速率为1.5℃/min。炉温冷却到60℃以下出炉并清理表面的氧化铝粉得到石墨芯。
(2)外部涂料制备及挂浆
第一层外部涂料：原料组成：240目石英玻璃粉45wt％，325目石英玻璃粉25wt％，硅溶胶30wt％。
第二层外部涂料：原料组成：325目石英玻璃粉10wt％，800目石英玻璃粉60wt％，纳米氧化硅0.5wt％，硅溶胶29.5wt％。
上述两层涂料的制备工艺均为：将原料放入行星磨中处理30min混合均匀，待用。
首先将石墨芯先浸入第一层外部涂料中挂浆，取出在室温下干燥24小时，然后在鼓风干燥箱中于120℃烘干3h。接下来将其浸入第二层外部涂料中挂浆，取出在室温下干燥24小时，然后在鼓风干燥箱中于120℃烘干3h。
(3)烧成
将上述表面挂浆的石墨芯埋入200目氧化铝粉中焙烧，升温速度为3℃/min，烧成温度为1200℃，保温时间为4h。烧成完毕后，随炉冷却至200℃，打开炉门，冷却至60℃以下出窑得到陶瓷型芯。
实施例二
(1)石墨芯的制备
a.浆料制备
按重量比例称取：球形石墨325目10％，球形石墨500目80％，球形石墨800目10％。将上述球形石墨粉混合均匀后放入烘箱中在120℃下烘干12h。按重量比例称取：上述经过烘干后的球形石墨粉60％，石英玻璃纤维1％，莫来石纤维1％，陶瓷型芯增塑剂38％。将混料机升温到100℃，加入陶瓷型芯增塑剂，待其完全熔化后，将经过烘干处理的石墨按比例分批加入混料机中，搅拌4h后取出得到石墨芯浆料。
b.成型
将制备好的石墨芯浆料放入陶瓷型芯注射成型机中制备石墨芯生坯。
c.石墨芯烧成
将石墨芯生坯埋入200目氧化铝粉中焙烧，烧成温度为300℃，升温速率为1℃/min。炉温冷却到60℃以下出炉并清理表面的氧化铝粉得到石墨芯。
(2)外部涂料制备及挂浆
第一层外部涂料：原料组成：240目石英玻璃粉55wt％，325目石英玻璃粉20wt％，硅溶胶25wt％。
第二层外部涂料：原料组成：325目氧化铝粉20wt％，800目氧化铝粉54.5wt％，纳米氧化铝0.5wt％，铝溶胶25wt％。
上述两层涂料的制备工艺均为：将原料放入行星磨中处理30min混合均匀，待用。
首先将石墨芯先浸入第一层外部涂料中挂浆，取出在室温下干燥24小时，然后在鼓风干燥箱中于120℃烘干3h。接下来将其浸入第二层外部涂料中挂浆，取出在室温下干燥24小时，然后在鼓风干燥箱中于120℃烘干3h。
(3)烧成
将上述表面挂浆的石墨芯埋入200目氧化铝粉中焙烧，升温速度为3.5℃/min，烧成温度为1350℃，保温时间为2h。烧成完毕后，随炉冷却至200℃，打开炉门，冷却至60℃以下出窑，得到陶瓷型芯。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。