专利名称：水泵叶轮用复合陶瓷型芯及其制法的制作方法
技术领域：
本发明属于材料加工工程技术领域，具体涉及一种水泵叶轮用复合陶瓷型芯及其 制法。
背景技术：
水泵叶轮在水泵机械中是重要的零件，其内部的复杂结构都是通过在铸型中放置 型芯来铸造出来的。以往制造水泵叶轮时用的型芯是树脂砂或是油砂材料，虽然其制作过 程不复杂，但是制成的型芯由于室温及高温强度都比较低，容易出现裂纹和断裂等缺陷，成 品率不高，而且由于使用的砂子粒度偏高，导致型芯的表面光洁度不高，所以得到的叶轮铸 件的表面光洁度和尺寸精度也不高。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺简单、便于操作，型芯光洁度和尺寸精度高的水泵 叶轮用复合陶瓷型芯及其制法。本发明是通过如下技术方案来实现的即一种水泵叶轮用复合陶瓷型芯，其特征在于各组分在复合陶瓷型芯中所占的质 量份数为SiO2质量分数为30%的硅溶胶12 14份；280目 400目的耐火材料粉料32 36份；长度为3 5mm的玻璃纤维短切原丝2 4份；消泡剂15 17份；溃散剂1 2份；晶粒细化剂1 2份；上述原料中的溃散剂为食用葡萄糖粉。耐火材料粉料为电熔刚玉和碳酸钙，两者的份数比为电熔刚玉碳酸钙= 1 0. 1 1。消泡剂为有机硅消泡剂、正辛醇和乙二醇丁醚磷酸酯中的任一种。晶粒细化剂为铝酸钴及其氧化物、铝酸铁及其氧化物、铝酸镍及其氧化物和硅酸 盐及其氧化物中的任一种。一种水泵叶轮用复合陶瓷型芯的制造方法，其特征在于包括如下步骤①采用12 14份S^2质量分数为30%的硅溶胶作为复合陶瓷型芯涂料的粘结 剂，采用32 36份的观0目 400目的耐火材料粉料作为复合陶瓷型芯涂料的基本材料， 再加入2 4份长度为3 5mm的玻璃纤维短切原丝、15 17份的消泡剂、1 2份溃散 剂、1 2份晶粒细化剂，配制出复合陶瓷型芯的涂料；②采用干燥硬化的胶凝方法，步骤为上涂料、撒砂、干燥，如此重复多次以得到所 需厚度的型芯；
③焙烧焙烧温度为950 1050°C，时间为0. 5 1小时。焙烧好的型壳应为白色或蔷薇色，经焙烧后的复合陶瓷型芯具有水溶性的特点， 可用水予以去除。本发明与现有技术相比，具有如下优点1)采用硅溶胶作为复合陶瓷型芯的粘结剂，硅溶胶使用方便，易配成高粉液比的 优质涂料，涂料稳定性好，可简化型芯的制作工艺，所制型壳高温性能好；2)采用高耐火度的耐火材料粉料作为复合陶瓷型芯制芯的基本材料，可有效避免 在叶轮铸造过程中出现粘沙等铸造缺陷；3)在复合陶瓷型芯的配方中加入玻璃纤维短切丝、消泡剂、溃散剂以及晶粒细化 剂等成分，可有效提高复合陶瓷型芯的制备和使用性能；4)复合陶瓷型芯的制备过程采用干燥硬化的胶凝方法，步骤为上涂料、撒砂、干 燥。如此重复多次以得到所需厚度的型芯，使得型芯的制造工艺比较简单，便于操作；5)复合陶瓷型芯的焙烧过程采用950 1050°C温度下，焙烧0. 5 1小时的焙烧 工艺，可得到高温性能优良的复合陶瓷型芯。经焙烧后的复合陶瓷型芯具有水溶性的特点， 可用水予以去除。
具体实施例方式以下是制作水泵叶轮用复合陶瓷型芯的具体操作步骤实施例11)采用12份硅溶胶(ω (SiO2 = 30% /Kg))作为复合陶瓷型芯涂料的粘结剂，采 用32份观0目的高耐火度的耐火材料粉料(电熔刚玉碳酸钙=1 0. 1)作为复合陶瓷 型芯涂料的基本材料，再加入2份低碱的长度为3 5mm玻璃纤维短切原丝、15份消泡剂 (如ZF-100型有机硅消泡剂)、1份溃散剂(食用葡萄糖粉)以及1份晶粒细化剂(铝酸钴 及其氧化物)，将以上各组分均勻分散，充分相互混合和润湿，采用低速连续式搅拌机来搅 拌涂料，经M小时不间断的搅拌，配制出复合陶瓷型芯的涂料供制型芯时上涂料用。2)在复合陶瓷型芯的制备过程中采用采用干燥硬化的胶凝方法。首先利用型芯模 具，将复合陶瓷型芯的涂料均勻涂抹在型芯模具的表面，然后撒砂(砂子的成分为电熔刚 玉及碳酸I丐，两者的配比和涂料中两者的配比相同)、再干燥。如此重复多次可以得到所需 厚度的型芯。3)复合陶瓷型芯干燥后需要经过焙烧的步骤，其焙烧过程采用950 1050°C焙烧 温度，为使型芯烧透，达到温度后应保温0. 5 1小时。焙烧好的型壳应为白色或蔷薇色， 经焙烧后的复合陶瓷型芯具有水溶性的特点，可用水予以去除。实施例21)采用13份硅溶胶(ω (SiO2 = 30% /Kg))作为复合陶瓷型芯涂料的粘结剂，采 用34份340目的高耐火度的耐火材料粉料(电熔刚玉碳酸钙=1 0.5)作为复合陶瓷 型芯涂料的基本材料，再加入3份低碱的长度为3 5mm玻璃纤维短切原丝、16份消泡剂 (正辛醇)、1.5份溃散剂(食用葡萄糖粉)以及1.5份晶粒细化剂(铝酸铁及其氧化物)， 将以上各组分均勻分散，充分相互混合和润湿，采用低速连续式搅拌机来搅拌涂料，经M 小时不间断的搅拌，配制出复合陶瓷型芯的涂料供制型芯时上涂料用。
2)在复合陶瓷型芯的制备过程中采用采用干燥硬化的胶凝方法。首先利用型芯模 具，将复合陶瓷型芯的涂料均勻涂抹在型芯模具的表面，然后撒砂(砂子的成分为电熔刚 玉及碳酸I丐，两者的配比和涂料中两者的配比相同)、再干燥。如此重复多次可以得到所需 厚度的型芯。3)复合陶瓷型芯干燥后需要经过焙烧的步骤，其焙烧过程采用950 1050°C焙烧 温度，为使型芯烧透，达到温度后应保温0. 5 1小时。焙烧好的型壳应为白色或蔷薇色， 经焙烧后的复合陶瓷型芯具有水溶性的特点，可用水予以去除。实施例31)采用14份硅溶胶(ω (SiO2 = 30% /Kg))作为复合陶瓷型芯涂料的粘结剂，采 用36份400目的高耐火度的耐火材料粉料(电熔刚玉碳酸钙=1 1)作为复合陶瓷型 芯涂料的基本材料，再加入4份低碱的长度为3 5mm玻璃纤维短切原丝、17份消泡剂(消 泡剂GP (乙二醇丁醚磷酸酯))、2份溃散剂(食用葡萄糖粉)以及2份晶粒细化剂(铝酸 镍及其氧化物)，将以上各组分均勻分散，充分相互混合和润湿，采用低速连续式搅拌机来 搅拌涂料，经M小时不间断的搅拌，配制出复合陶瓷型芯的涂料供制型芯时上涂料用。2)在复合陶瓷型芯的制备过程中采用采用干燥硬化的胶凝方法。首先利用型芯模 具，将复合陶瓷型芯的涂料均勻涂抹在型芯模具的表面，然后撒砂(砂子的成分为电熔刚 玉及碳酸I丐，两者的配比和涂料中两者的配比相同)、再干燥。如此重复多次可以得到所需 厚度的型芯。3)复合陶瓷型芯干燥后需要经过焙烧的步骤，其焙烧过程采用950 1050°C焙烧 温度，为使型芯烧透，达到温度后应保温0. 5 1小时。焙烧好的型壳应为白色或蔷薇色， 经焙烧后的复合陶瓷型芯具有水溶性的特点，可用水予以去除。以上3个实施例中硅溶胶涂料的涂料密度和涂料粘度值分列如下
权利要求
1.一种水泵叶轮用复合陶瓷型芯，其特征在于各组分在复合陶瓷型芯中所占的质量份 数为SiO2质量分数为30%的硅溶胶12 14份；280目 400目的耐火材料粉料32 36份；长度为3 5mm的玻璃纤维短切原丝2 4份；消泡剂15 17份；溃散剂1 2份；晶粒细化剂1 2份；上述原料中的溃散剂为食用葡萄糖粉。
2.根据权利要求1所述的水泵叶轮用复合陶瓷型芯，其特征在于耐火材料粉料为电熔 刚玉和碳酸钙，两者的份数比为电熔刚玉碳酸钙=1 0. 1 1。
3.根据权利要求1所述的水泵叶轮用复合陶瓷型芯，其特征在于消泡剂为有机硅消泡 剂、正辛醇和乙二醇丁醚磷酸酯中的任一种。
4.根据权利要求1所述的水泵叶轮用复合陶瓷型芯，其特征在于晶粒细化剂为铝酸钴 及其氧化物、铝酸铁及其氧化物、铝酸镍及其氧化物和硅酸盐及其氧化物中的任一种。
5.一种水泵叶轮用复合陶瓷型芯的制造方法，其特征在于包括如下步骤①采用12 14份SiO2质量分数为30%的硅溶胶作为复合陶瓷型芯涂料的粘结剂，采 用32 36份的观0目 400目的耐火材料粉料作为复合陶瓷型芯涂料的基本材料，再加入 2 4份长度为3 5mm的玻璃纤维短切原丝、15 17份的消泡剂、1 2份溃散剂、1 2份晶粒细化剂，配制出复合陶瓷型芯的涂料；②采用干燥硬化的胶凝方法，步骤为上涂料、撒砂、干燥，如此重复多次以得到所需厚 度的型芯；③焙烧焙烧温度为950 1050°C，时间为0.5 1小时。
全文摘要
本发明属于材料加工工程技术领域，具体涉及一种水泵叶轮用复合陶瓷型芯及其制法，其特征在于各组分的质量份数为SiO2质量分数为30％的硅溶胶12～14份；280目～400目的耐火材料粉料32～36份；长度为3～5mm的玻璃纤维短切原丝2～4份；消泡剂15～17份；溃散剂1～2份；晶粒细化剂1～2份；上述原料中的溃散剂为食用葡萄糖粉。本发明具有如下优点1)涂料稳定性好，所制型壳高温性能好；2)可有效避免在叶轮铸造过程中出现粘沙等铸造缺陷；3)可有效提高复合陶瓷型芯的制备和使用性能；4)型芯的制造工艺比较简单，便于操作；5)高温性能优良。经焙烧后的复合陶瓷型芯具有水溶性的特点，可用水予以去除。
文档编号C04B35/101GK102093040SQ20101057714
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月7日 优先权日2010年12月7日
发明者张勇, 王超 申请人:山东理工大学