利用陶瓷型制备金属钛及钛合金铸件的方法
【专利摘要】利用陶瓷型制备金属钛及钛合金铸件的方法，涉及一种制备合金铸件的方法，所述方法利用陶瓷型来生产金属钛及钛合金铸件，生产金属钛及钛合金铸件所用的陶瓷型材料包括氧化钇陶瓷型、或氧化锆陶瓷型、或锆酸钙陶瓷型及氧化钙陶瓷型；钛合金铸件用陶瓷型的素坯成型方法，包括模压成型、等静压成型、注浆成型、注凝成型及热芯盒射芯机注射成型；而陶瓷型再生循环使用，或作为熔模精密铸造的面层材料使用。本方法可使得陶瓷型在高温下不与钛合金发生反应，生产出表面光洁的近净成型的钛合金铸件，且可降低生产成本，改善生产环境。
【专利说明】利用陶瓷型制备金属钛及钛合金铸件的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制备合金铸件的方法，特别是涉及一种利用陶瓷型制备金属钛及钛合金铸件的方法。
【背景技术】
[0002]钛及钛合金由于具有优异的特性，被广泛地应用于各个领域。石墨型和熔模精密铸造是钛合金铸件成型的重要方法，而钛合金零件的生产成本居高不下，因此人们探索降低钛合金零件的生产成本的方法。
[0003]熔模精密铸造工艺主要优点有:铸件的尺寸精度高和表面质量好,可生产各种结构复杂的铸件和合金适用性广等，因此，在中小型钛及钛合金铸件中得以广泛应用。从压制蜡模、组树、制型、脱蜡 、焙烧，再浇注成铸件，复杂而周期长的工艺过程是熔模铸造的主要缺点。
[0004]而石墨型存在加工复杂，工作环境差，污染严重等问题。
[0005]但由于钛具有很高的化学活性，常用的耐火材料，都会与熔融钛发生剧烈反应，而无法用于钛合金的熔模精密铸造面层造型材料。目前所有的材料中，只有氧化钙、锆酸钙、氧化钇、氧化锆或钨粉可以做熔融金属钛的面层材料，但是目前钛合金熔模精密铸造中常用的造型材料氧化钇、氧化锆或钨粉，存在着售价昂贵和生产工艺复杂的问题，氧化钙是不与熔融金属钛反应的最佳材料，但因为吸水性问题而无法应用，锆酸钙还没有引起重视。
[0006]采用陶瓷型铸造，可以避免氧化钙陶瓷和锆酸钙陶瓷的吸水问题，使用氧化钇和氧化锆陶瓷型，还可避免熔模精密铸造的缺点，因此本方法可代替石墨型及精密铸造法生产金属钛及钛合金铸件，保证陶瓷型在高温下不与钛合金发生反应，生产出表面光洁的、近净成型的金属钛及钛合金铸件，降低生产成本，改善生产环境，提高生产效率。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种利用陶瓷型制备金属钛及钛合金铸件的方法，本方法可使得陶瓷型在高温下不与钛合金发生反应，生产出表面光洁的近净成型的钛合金铸件，且可降低生产成本，改善生产环境。
[0008]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
本发明的优点与效果是:
本方法可代替石墨型及精密铸造法生产金属钛及钛合金铸件，保证陶瓷型在高温下不与钛合金发生反应，生产出表面光洁的、近净成型的钛合金铸件，降低生产成本，改善生产环境，提高生产效率，工艺制备简单，降低生产成本，带来可观的经济效益和社会效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为本发明氧化钇陶瓷型芯法生产钛镍合金铸件的工艺流程图；
图2为本发明氧化锆陶瓷型芯法生产钛镍合金铸件的工艺流程图； 图3为本发明氧化锆陶瓷型芯法生产T1-10V-2Fe-3Al合金铸件的工艺流程图；
图4为本发明氧化锆陶瓷型芯法生产ZTAl合金铸件的工艺流程图；
图5为本发明氧化锆陶瓷型芯法生产T1-5Al-2.5Sn合金铸件的工艺流程图；
图6为本发明锆酸钙陶瓷型芯法生产T1-5Al-2.5Sn合金铸件的工艺流程图；
图7为本发明氧化锆陶瓷型芯法生产工业纯钛铸件的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图所示实施例，对本发明作进一步详述。
[0011]实施实例I
见图1氧化钇陶瓷型芯法生产T1-6A1-4V合金铸件的工艺流程图。
[0012]将电熔氧化钇微粉及稳定剂、粘结剂和分散剂均匀混合后，采用等静压技术制备陶瓷素坯成型，经过1500-190(TC的条件下烧结成氧化锆陶瓷型。
[0013]将T1-6A1_4V合金浇入氧化锆陶瓷型中生产钛合金铸件，生产的中小型钛合金铸件组织致密，表面光洁、无粘砂，尺寸精度高、无需进行加工。
[0014]氧化钇陶瓷型经清理、破碎后回收使用，或回收作为精密铸造钛合金的面砂。
[0015]实施实例2
见图2氧化锆陶瓷型芯法生产钛镍合金铸件的工艺流程图。
[0016]将氧化锆微粉及稳定剂、粘结剂和分散剂均匀混合后，采用注浆成型制备陶瓷素坯成型，经烘干、排胶后，在1500-1900°C的条件下烧结成氧化锆陶瓷型。
[0017]将钛镍合金浇入氧化锆陶瓷型中生产钛镍合金铸件，生产的中小型钛镍合金铸件组织致密，表面光洁、无粘砂，尺寸精度高、无需进行加工。
[0018]氧化锆陶瓷型经清理、破碎后回收使用，或回收作为精密铸造钛合金的面砂。
[0019]实施实例3
见图3锆酸钙陶瓷型芯法生产钛合金铸件的工艺流程图。
[0020]分散剂为聚丙烯酸铵，有机单体为丙烯酸单体(DMAA)，交联剂为MBAM(N，N 亚甲基双丙烯酰胺)，引发剂为过硫酸铵(APS)，分散介质为去离子水，聚乙二醇(PEG)。
[0021]将一定量的分散剂加入到预混液中(预混液为加人单体和交联剂的水溶液,其中DMAA =MBAM=IO:1，质量比)，分散剂的加入量为锆酸钙粉体质量的0.6%，用氨水调节pH值到9-10，固相体积分数为50 vol %，按照要求把所需药品连同氧化锆球放人尼龙罐中进行球磨，转速为200 r / min，球料比为2:1(质量比)，球磨时问为6 h。将制备的浆料加入Iwt % (单体的质量分数)的引发剂，经10 r/min真空除气，在室温下浇注成陶瓷膜素坯，并在一定温度下成型，固化0.5-1 h后脱模，然后干燥至恒重。
[0022]烧结温度为1500-1800°C的条件下烧结成锆酸钙陶瓷型。
[0023]将T1-10V-2Fe_3Al合金浇入锆酸钙陶瓷型中生产钛合金铸件，生产的中小型钛合金铸件组织致密，表面光洁、无粘砂，尺寸精度高、无需进行加工。
[0024]锆酸钙陶瓷型经清理、破碎后回收使用，或回收作为精密铸造钛合金的面砂。
[0025]实施实例4
见图4氧化钙陶瓷型芯法生产ZTAl钛合金铸件的工艺流程图。
[0026]将氧化钙微粉及稳定剂、烧结助剂、酚醛树脂、硬脂酸钙和分散剂均匀混合后，采用热芯盒射芯机注射成型制备陶瓷素坯成型，经烘干、排胶后，在1400-1900°C的条件下烧结成氧化钙陶瓷型。
[0027]将ZTAl钛合金浇入氧化钙陶瓷型中生产钛合金铸件，生产的钛合金铸件组织致密，表面光洁、无粘砂，尺寸精度高、无需进行加工。
[0028]氧化钙陶瓷型经清理、破碎后回收使用，或回收作为精密铸造钛合金的面砂。
[0029]实施实例5
见图5氧化钙陶瓷型芯法生产T1-5Al-2.5Sn钛合金铸件的工艺流程图。
[0030]将氧化钙微粉及稳定剂、烧结助剂、酚醛树脂、硬脂酸钙和分散剂均匀混合后，采用热芯盒射芯机注射成型制备陶瓷素坯成型，经烘干、排胶后，在1400-1900°C的条件下烧结成氧化钙陶瓷型。
[0031]将T1-5A1_2.5Sn钛合金浇入氧化钙陶瓷型中生产钛合金铸件，生产的中小型钛合金铸件组织致密，表面光洁、无粘砂，尺寸精度高、无需进行加工。
[0032]氧化钙陶瓷型经清理、破碎后回收使用，或回收作为精密铸造钛合金的面砂。
[0033]实施实例6
见图6锆酸钙陶瓷型芯法生产T1-5Al-2.5Sn钛合金铸件的工艺流程图。
[0034]将Ca0、Zr02及烧结助剂、分散剂等原料按一定比例混匀。以无水乙醇为介质，将配好的原料球磨，然后在110 °c干燥。在混匀烘干的原料中加入黏结剂，过筛造粒，然后在模具中压制成陶瓷型坯体。将坯体在800 °C素烧，得到素坯。素坯在1500-1900 °C烧结成陶瓷型。
[0035]将T1-5A1_2.5Sn钛合金浇入锆酸钙陶瓷型中生产钛合金铸件，生产的中小型钛合金铸件组织致密，表面光洁、无粘砂，尺寸精度高、无需进行加工。
[0036]锆酸钙陶瓷型经清理、破碎后回收使用，或回收作为精密铸造钛合金的面砂。
[0037]实施实例7
见图7氧化钙陶瓷型芯法生产工业纯钛铸件的工艺流程图
将氧化钙微粉及稳定剂、烧结助剂、酚醛树脂、硬脂酸钙和分散剂均匀混合后，采用热芯盒射芯机注射成型制备陶瓷素坯成型，经烘干、排胶后，在1400-1900°C的条件下烧结成氧化钙陶瓷型。
[0038]将工业纯钛合金浇入氧化钙陶瓷型中生产钛铸件，生产的中小型钛铸件组织致密，表面光洁、无粘砂，尺寸精度高、无需进行加工。
[0039]氧化钙陶瓷型经清理、破碎后回收使用，或回收作为精密铸造钛合金的面砂。
【权利要求】
1.利用陶瓷型制备金属钛及钛合金铸件的方法，其特征在于，所述方法利用陶瓷型来生产金属钛及钛合金铸件，生产金属钛及钛合金铸件所用的陶瓷型材料包括氧化钇陶瓷型、或氧化锆陶瓷型、或锆酸钙陶瓷型及氧化钙陶瓷型；钛合金铸件用陶瓷型的素坯成型方法，包括模压成型、等静压成型、注浆成型、注凝成型及热芯盒射芯机注射成型；而陶瓷型再生循环使用，或作为熔模精密铸造的面层材料使用。
【文档编号】B22D21/02GK103639396SQ201310619208
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】曹大力 申请人:沈阳化工大学