具有抗冷热急变性质的陶瓷铸型组合物及其制备方法
【专利摘要】本发明提供一种具有抗冷热急变性质的陶瓷铸型(ceramic?mold)组合物，用于盛接熔融金属，所述陶瓷铸型组合物为堇青石-莫来石晶相，实质上包含下列按重量计至少96％的氧化物，其中SiO2为51-52%、AL2O3为34.5-35.5%、CaO为0.5-0.8%、MgO为5.0-5.5%、K2O为0.45-0.55%、Na2O为0.9-1.0%、Fe2O3为1.0-1.05%、以及TiO2为0.96-0.98%。所述陶瓷铸型组合物是以按重量计45-55%的煅烧高岭土、15-25%的球土、15-25%的烧滑石以及5-15%的石英砂配比，在1200℃烧结(sintering)成。上述具有抗冷热急变性质的陶瓷铸型耐热性能佳，耐冷热急变性能强，具有减小制品变形，提高制品强度的效果。
【专利说明】具有抗冷热急变性质的陶瓷铸型组合物及其制备方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及陶瓷铸型及其制备方法，尤其涉及一种用于盛接熔融金属的陶瓷铸型及其制备方法。
【背景技术】
[0002]目前在水龙头等卫浴五金行业,主要利用金属型铸造(metal mold casting)和砂型铸造(sand mold casting)技术来生产水龙头等卫浴五金铸件,这两种铸造技术均存在耗材多、成本高等缺陷。
[0003]金属型(metal mold)是由耐热金属材料制作而成(如:钢、紫铜、红铜等),价格昂贵，且模具加工周期长、加工过程中刀具磨损及刀具修复次数多、模具材料回收利用较低，因此使用金属型模具生产费用过高。此外金属型铸造具有导热快、无退让性及无透气性等性质，因此使铸件容易出现冷隔与浇不到、裂纹、气孔等缺陷。目前卫浴五金一般以黄铜、低铅铜或者无铅铜等合金铜制成，由于金属型模具导热性能强，当合金铜熔液注入金属模具浇道时，迅速进行热传递，使合金铜熔液温度大幅度的下降而导致合金铜熔液的流动性变慢，为了做出完整的产品及提高良品率，以目前的卫浴五金行业的铸造技术，产品的壁厚一般在2.8 mm-3 mm，耗材多，成本较高。
[0004]砂型(sand mold casting)是一种以砂作为主要造型材料,制作铸型的传统铸造工艺。然而，每个砂质铸型只能浇注一次，获得铸件后铸型即损坏，必须重新造型，因此砂型铸造的生产效率较低；砂的整体性质软而多孔，刚度不高，因此砂型铸造的铸件尺寸精度较低，表面也较粗糖；砂型铸造的铸件易于广生冲砂、夹砂、气孔等缺陷；砂型铸造占用场地大，生产效率低，粉尘大。
[0005]鉴于以上铸造技术的不足，卫浴五金行业又面临少量多样生产、铜等金属材料价格上涨(合金铜等材料成本占企业资金60%以上)，人工成本日M提升等等。因此，提闻生广效率、减少耗材，降低生产成本，成为卫浴五金行业不得不面对的问题。
【发明内容】
[0006]本发明的主要目的在于，提供一种具有抗冷热急变性质的陶瓷铸型组合物，用于盛接熔融金属，克服现有金属型铸造中出现的开裂、应力集中等问题，可以将铸件的壁厚降到1.9-2.2 mm，可降低耗材成本，非常适于实用。
[0007]本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明，提出的具有抗冷热急变性质的陶瓷铸型组合物为堇青石-莫来石晶相，实质上包含下列按重量计至少 96% 的氧化物，其中 SiO2:45-55%, AL2O3:30-40%, CaO:0.5-1.2%, MgO:4-9%, K2O:
0.3-0.8%、Na2O:0.5-1.0%、Fe2O3:0.8-1.5%、以及 TiO2:0.5-1.2%。
[0008]本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术方案来实现。
[0009]为达到上述目的，前述的陶瓷铸型组合物实质上包含下列氧化物，按重量计为SiO2:51.64%,AL2O3:35.17%、CaO:0.69%,MgO:5.25%,K2O:0.51%,Na2O:0.95%,Fe2O3:1.04%、以及 TiO2:0.97%。
[0010]为达到上述目的，前述的陶瓷铸型组合物是以按重量计45-55%的煅烧高岭土、15-25%的球土、15-25%的烧滑石以及5-15%的石英砂配比，在1200°C烧结成。前述的原料烧结成的陶瓷铸型组合物的吸水率为19.2%。
[0011]为达到上述目的，前述的陶瓷铸型组合物的原料按重量计为50%的煅烧高岭土、20%的球土、20%的烧滑石以及10%的石英砂。
[0012]本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术方案来实现。制备具有抗冷热急变性质的陶瓷铸型的方法，包含以下步骤:以原料:球:水=1:2:0.5的配比，球磨成细度为3至5 g/100 ml (325目筛上物)的浆料，其中所述原料组成按重量计为:煅烧高岭土:45-55% ;球土:15-25% ;烧滑石:15-25% ;以及石英砂:5_15% ;将磨好的浆料灌入铸模(pattern)中形成陶瓷铸型腔并干燥；以及在1200°C烧结成具有抗冷热急变性质的陶瓷铸型。
[0013]为达到上述目的，具有抗冷热急变性质的陶瓷铸型原料按重量计为50%的煅烧高岭土、20%的球土、20%的烧滑石以及10%的石英砂。
[0014]为达到上述目的，所述浆料细度为3.5g/100 ml。
[0015]为达到上述目的，所述铸模为石膏铸模(plaster pattern)。
[0016]通过上述技术方案，本发明的具有抗冷热急变性质的陶瓷铸型组合物至少具有下列优点及有益效果:
[0017]第一，本发明的陶瓷铸型是由陶瓷质耐火材料制成，透气性、退让性好，可改善目前金属型铸造中出现的浇铸难点，如开裂、应力集中等问题；
[0018]第二，本发明的陶瓷铸型可应用于重力铸造和砂铸，因为导热性较低，在浇铸过程中合金铜等金属材料熔液的热量不会迅速流失，能减少工件壁厚到1.9-2.2mm,降低耗材成本；
[0019]第三，本发明的陶瓷铸型成形模具有良好的抗热疲劳强度，可重复多次使用；
[0020]第四，陶瓷铸型成形模的材料便宜、加工周期短、加工过程中刀具磨损率低且刀具修复次数少，因此，模具加工成本低廉。与金属型模相比，陶瓷铸型成形模的费用较低，可适用于大批量生产，也可以用于少量多样生产。
[0021]综上所述，本发明陶瓷铸型模具及其铸造方法克服了目前铸型铸造的缺陷、减少了材料的消耗，并且降低了生产成本。
[0022]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为采用现有工艺的铸造结果示意图；
[0024]图2为采用本发明【具体实施方式】的工艺的铸造结果示意图。
[0025]本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
【具体实施方式】[0026]为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟习此技艺的的人士可由本说明书所揭示的的内容了解本发明的其它优点与功效。
[0027]于本说明书中，除非另有说明，否则具有抗冷热急变性质的陶瓷铸型配方所包含的组成分皆以合金总重量为基准，并以重量百分比(wt% )表示。
[0028]于本说明书中，所述“陶瓷铸型”(ceramic mold)指用陶瓷材料烧制而成的铸型。用陶瓷浆料灌注到模板上或芯盒中、硬化、起模、烧结以形成陶瓷铸型的方法，称为“陶瓷铸型制备”(ceramic molding)。所述“烧结”(sintering)指陶瓷铸型制备的工序，陶瓷铸型在浇注前加热到一定温度烧结成型以增加铸型的强度。在陶瓷铸型中浇注铸件的铸造方法，称为“陶瓷铸型铸造” (ceramic mold casting)。
[0029]于本说明书中，所述“铸模”(pattern)指由材料(例如石膏)制成，用来形成铸型型腔的工艺装备。
[0030]以下，将以示例性实施例详细阐述本发明。
[0031]根据本发明一实施例，具有抗冷热急变性质的陶瓷铸型组合物是以按重量计50%的锻烧高岭土(Calcined alumina)、20% 的球土 (Ball clay)、20% 的烧滑石(Calcinedtalc)以及10%的石英砂(Quartz sand)配比，以原料:球:水=I:2:0.5的配比，球磨成细度约为3.5 g/100 ml的浆料，磨好的浆料灌入石膏铸模中形成陶瓷铸型腔并干燥；在1200°C烧结成具有抗冷热急变性质的陶瓷铸型。
[0032]本发明实施例的陶瓷铸型是用在浇铸熔融金属(例如铜水)，必需具有耐高温冷热急变性的能力，一般生产卫生瓷器的泥浆配方无法满足此条件。因此需要高温耐火的配方。因此原料配方是依据耐火材料的成分所选定，原料化学成分如下表一所示:
[0033]表一
[0034]
【权利要求】
1.一种具有抗冷热急变性质的陶瓷铸型组合物，用于盛接熔融金属，其特征在于，所述陶瓷铸型组合物为堇青石-莫来石晶相，实质上包含下列按重量计至少96%的氧化物，其中 SiO2:45-55%, AL2O3:30-40%, CaO:0.5-1.2%、MgO:4_9%、K2O:0.3-0.8%、Na2O:0.5-1.0%、Fe2O3:0.8-1.5%、以及 TiO2:0.5-1.2%。
2.根据权利要求1所述的具有抗冷热急变性质的陶瓷铸型组合物，其特征在于，所述陶瓷铸型组合物实质上包含下列氧化物，按重量计为SiO2:51.64%、AL2O3:35.17%、CaO:0.69%、MgO:5.25%、K2O:0.51%、Na2O:0.95%、Fe2O3:1.04%、以及 TiO2:0.97%。
3.根据权利要求1所述的具有抗冷热急变性质的陶瓷铸型组合物，其特征在于，所述陶瓷铸型组合物是以下列原料配比在1200°C烧结成，所述原料按重量计为: 煅烧高岭土:45-55% ；
球土:15-25% ； 烧滑石:15-25%;以及 石英砂:5-15%。
4.根据权利要求3所述的具有抗冷热急变性质的陶瓷铸型组合物，其特征在于，所述原料按重量计为: 煅烧高岭土:50% ；
球土:20% ； 烧滑石:20%;以及 石英砂:10%。
5.根据权利要求3所述的具有抗冷热急变性质的陶瓷铸型组合物，其特征在于，所述烧结成的陶瓷铸型组合物的吸水率为19.2%。
6.一种制备具有抗冷热急变性质的陶瓷铸型的方法，其特征在于，包含以下步骤: 以原料:球:水=I:2:0.5的配比，球磨成细度为3至5 g/100 ml (325目筛余)的浆料，其中所述原料组成按重量计为:煅烧高岭土:45-55% ;球土:15-25% ;烧滑石:15-25% ；以及石英砂:5_15% ； 将磨好的浆料灌入铸模中形成陶瓷铸型腔并干燥；以及 在1200°C烧结成具有抗冷热急变性质的陶瓷铸型。
7.根据权利要求6所述的制备具有抗冷热急变性质的陶瓷铸型的方法，其特征在于，所述原料按重量计为:煅烧高岭土:50% ;球土:20% ;烧滑石:20% ;以及石英砂:10%。
8.根据权利要求6所述的制备具有抗冷热急变性质的陶瓷铸型的方法，其特征在于，所述浆料细度为3.5g/100 ml。
9.根据权利要求6所述的制备具有抗冷热急变性质的陶瓷铸型的方法，其特征在于，所述铸模为石骨铸模。
【文档编号】B22C1/00GK103769528SQ201210413197
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年10月25日 优先权日:2012年10月25日
【发明者】侯锨锠 申请人:成霖企业股份有限公司