专利名称：熔模铸造型壳微波快干法的制作方法
熔模铸造型壳微波快干法
熔模(失蜡)铸造在发达国家一般采用水基硅溶胶(COIXOIDAC SILICA 也称聚硅胶)，作为粘接剂与耐火材料(砂、粉)结合，覆盖在由蜡料制成的蜡 模与浇注系统表面且重复若干层，构成约5""8mm厚的壳甲，经脱蜡(失蜡) 之后壳甲内腔成为液态金属注入的容器，此时壳甲的一般学术名称为型壳(或 模壳)，在我国自上世纪90年代开始的十几年来，己有不少于邻O家企业采用 了水基硅溶胶工艺。
水基硅溶胶是二氧化硅的溶胶，由无定形二氧化硅的微小颗粒分散在水中 而形成的稳定胶体溶液，又称胶体二氧化硅。其粘结机理是在减少、弱化胶体 二氣化硅颗粒表面的电荷相斥作用下或在水蒸发作用下使分散颗粒不断接近 (也称为聚硅)而成固态二氧化硅(凝胶)，其过程物理形态分别为溶胶一软 冻胶一弹性冻胶一凝胶。
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。型壳制造 时不需化学硬化，工序简单，所制型壳高温性能好，有高的型壳高温强度及高 温抗变形能力。
水基硅溶胶除了优良的技术特征与特性外，更在各类粘接剂中突显环保优 势，固在全世界的熔模(失蜡)铸造及当今中国的精铸进程中被迅速采纳与推 广。
但用水基硅溶胶制造型壳的缺点是工艺周期中99%的时间在等待干燥，一 般需要5~6天，甚至更长时间。采用由水基硅溶胶与耐火材料粉混合而成的涂 料层， 一般仅厚约0.6mm,且涂料中仅25%-45%为水基硅溶胶。如不在其表 面淋耐火材料砂粒,涂料一般仅需自然干燥2--5分钟即可进入弹性冻胶状态(已 不能挂住耐火砂粒)，自然干燥1--2小时，即可进入不可回溶的凝胶状态(有 深孔、盲孔、槽时间要长)，但如果(也是必须的)在此层涂料表面淋挂并部分 镶嵌耐火砂粒后，由于阻碍了水基硅溶胶中的水分挥发，其进入凝胶状态的时 间面层为自然干燥3—8小时后，过渡层与加固层、末层的平均干燥时间大于12 小时(此过程一般累计重复6 7个层面)，特别是深孔、盲孔、槽凹坑等处，有 时会延长千燥时间一倍以上，造成效率较低，同时占用厂房、场地面积较大，现水基硅溶胶的改进快干型，仍需用约3^4天时间，而采用真空快干法，可较 大幅降低干燥时间，但提高了制造型壳的作业时间， 一般得不偿失，业界内少 有采用。
本办法(如图1、图2所示)在型壳干燥过程，采用2450MHZ (家用)安 全微波频率对涂料的水基硅溶胶中的颗粒实施震荡干扰其表面电荷的相斥能 力，同时水分子在震荡作用下快速逃逸，使硅溶胶颗粒快速靠拢，形成共价键 而结合(如图3所示)达到Si02的质量分数(亦称固态含量)超过不可回溶(凝 胶)的临界点(即俗称"已干燥")。
其实施微波过程为间断重复进行微波 30秒 风干抽湿 5至10分 钟左右,一般3 5次即可，使型壳的全部"干燥"时间縮短至4 6小时.
注:间断重复的原因在于避免较长时间的微波作用造成型壳升温至影响蜡 模尺寸精度的范围。
一、 型壳的过程结构材料有;蟮料、水基硅溶胶、耐火材料(砂、粉)、部 分金属钩架，其中;蜡料(通常的)、耐火材料均为非吸收而穿透微波的材料,微 波过程不升温,仅有水基硅溶胶中的水分子为吸收材料.水分子在微波震荡过程 不能及时、全部转换震荡形成的热能为逃逸的动能,虽然在型壳结构中水份含量 很少,但长时间微波也有可能使型壳升温而影响有高精度要求的蜡模尺寸。
二、 极少数品牌的蜡原料中含有微量的吸收微波物质如牛油，这些物质长 时间在微波作用下震荡产生的热能也可能会使蜡型升温而影响高品质要求的蜡 型尺寸精度。(是否次类蜡料可家用微波炉验证，如是可适当縮短微波作用时间 至20秒/每次，增加重复次数)。
三、 金属结构涂覆蜡料后绝缘，不会放电、打火。
图1是本发明在微波装置中实现型壳快干的示意图 图2是作用于型壳结构的微波状态示意图 图3是型壳涂料水基硅溶胶中二氧化硅粒子(Si02)聚合原理图
图l中l.l是送风口. 1.2是微波磁控管1.3是保护与反射装置
1.4是转动电机1.5是抽湿通风口 1.6是转动机构1.7是吊挂钩1.8是在制型壳 图2中2.1是蜡模2.2是耐火砂粒2.3是涂料(水基硅溶胶+耐火粉)
2.4是蜡浇注系统2.5是微波吸收示意2.6是微波穿透示意
2.7是微波反射穿透示意 图3中3.1是硅溶胶胶体颗粒示意图3. 2是二氧化硅粒子表面电荷分布 示意图3.3是两个颗粒接近而组成共价键示意图。
权利要求
水基硅溶胶在2450MHE微波作用下快速胶凝提高熔模铸造型壳中耐火材料的粘结效率，缩短获得型壳湿强度作业周期。
全文摘要
一种用于熔模铸造型壳快干的方法，利用型壳结构材料中仅有粘接剂中的水基硅溶胶可以吸收微波，而耐火材料、蜡料不阻碍微波瞬间反复穿透的作用使型壳快速干燥，提高型壳的制造效率。
文档编号B22C7/02GK101417325SQ200710164280
公开日2009年4月29日 申请日期2007年10月23日 优先权日2007年10月23日
发明者伟 张, 苏章仁 申请人:张 伟;苏章仁