一种盐芯及其制备方法和盐芯材料与流程

本发明属于材料领域，尤其涉及一种盐芯及其制备方法和盐芯材料。
背景技术：
随着柴油机热强化程度的提高，活塞头部散热问题成为了制约发动机性能可靠性的关键，而带内冷却油道活塞的出现显著增强了活塞头部散热速率，降低了头部热负荷，使得柴油机强化成为了可能。带内冷却油道活塞的结构如图1所示，其中a表示胃口，b表示活塞头部，c表示镶圈，d表示内冷油道，e表示进出油孔，f表示销孔，g表示进出油孔平台，h表示活塞裙部。由于内冷油道存在于活塞内部，用机械加工的方式很难实现，因此只能在活塞毛坯铸造的过程形成内冷油道，且只能一次成型。目前，比较成熟的方法是按照内冷油道的尺寸事先加工制造出形状相同的盐芯；再将盐芯安装固定在活塞浇铸内模的盐芯支撑杆上浇铸出活塞毛坯，如图2所示，其中i表示盐芯，ii表示盐芯支撑杆，iii表示活塞浇铸内模；最后再用高压水(水压2～6mpa)通过活塞内腔中进出油孔将盐芯冲洗出来，冲洗后留下的空腔便是活塞内冷油道。通过上述可知，浇铸一只活塞毛坯就需消耗一只盐芯，因此，盐芯质量的可靠性和尺寸变化量在带内冷油道活塞生产制造过程中至关重要，但现有的盐芯制品存在着强度低、强度一致性差、切削性能不理想、脱模难度大以等一系列急需解决问题。技术实现要素：有鉴于此，本发明的目的在于提供一种盐芯及其制备方法和盐芯材料，本发明提供的盐芯强度高，强度一致性好，表面光洁度高，微裂纹少，且其强度受盐粉颗粒度影响较小；同时该盐芯在制备时脱膜流畅，易切削。本发明提供了一种盐芯材料，由混合盐粉制成，所述混合盐粉包括：所述增强剂包括氯化铜、氟硅酸钠、氯化铝、钛酸铝和聚丙烯酸钠中的一种或多种。优选的，所述混合盐粉中氯化钠的含量为余量。优选的，所述氯化钠为工业级氯化钠。优选的，所述氯化钠的粒度为50～120目。本发明提供了一种盐芯，所述盐芯的材质为上述技术方案所述的盐芯材料。本发明提供了一种上述技术方案所述盐芯的制备方法，包括以下步骤：a)混合盐粉在模具中进行压制，脱膜，得到盐芯毛坯；b)将所述盐芯毛坯依次进行切削和烧结，得到盐芯。优选的，所述压制的压力为10～20mpa。优选的，所述压制的时间为5～15s。优选的，所述烧结的温度为600～750℃。优选的，所述烧结的时间为1～5h。与现有技术相比，本发明提供了一种盐芯及其制备方法和盐芯材料。本发明提供的盐芯由混合盐粉制成，所述混合盐粉包括：偏硅酸钠0.1～2wt％；滑石粉0.1～3wt％；硫酸锶0.05～1wt％；增强剂0.05～1.5wt％；氯化钠92.5～99.7wt％；所述增强剂包括氯化铜、氟硅酸钠、氯化铝、钛酸铝和聚丙烯酸钠中的一种或多种。本发明通过对制备盐芯的配方进行优化选择，在盐粉(氯化钠)中添加了一定量的偏硅酸钠、滑石粉、硫酸锶和特定增强剂，不仅增强了盐粉之间的粘接性、还增加了盐粉的流动性和润滑性，从而提高了盐芯的强度和强度一致性，改善了盐芯的表面光洁度，降低了盐芯的表面微裂纹，减少了盐芯强度对盐粉颗粒度的依赖。而且，本发明采用的盐芯配方还可改善盐芯制备过程中的脱膜流畅性和切削性能，从而提高盐芯成品的合格率。实验结果表明，本发明制备的盐芯表面没有裂纹存在，光洁度ra＞3，拉伸强度≥1.2mpa，强度一致性良好，烧结过程中的尺寸变化量在8～12‰之间。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1是本发明
背景技术：
提供的带内冷油道铝活塞的结构示意图；图2是本发明
背景技术：
提供的安装固定有盐芯的活塞浇铸内模的结构示意图；图3是本发明实施例提供的盐芯结构示意图；图4是本发明实施例4提供的盐芯制品的数码照片图；图5是本发明对比例1提供的盐芯制品的数码照片图；图6是本发明对比例2提供的盐芯毛坯的数码照片图。具体实施方式下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明提供了一种盐芯材料，由混合盐粉制成，所述混合盐粉包括：所述增强剂包括氯化铜、氟硅酸钠、氯化铝、钛酸铝和聚丙烯酸钠中的一种或多种。本发明提供的盐芯材料由混合盐粉制成，所述混合盐粉包括偏硅酸钠(na2sio3)、滑石粉、硫酸锶(srso4)、增强剂和氯化钠。其中，所述偏硅酸钠可采用偏硅酸钠的水合物，例如五水合偏硅酸钠(na2sio3·5h2o)和/或九水合偏硅酸钠(na2sio3·9h2o)；所述偏硅酸钠的粒度优选≥120目。在本发明中，所述偏硅酸钠在混合盐粉中的含量为0.1～2wt％，具体可为0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％或2wt％。在本发明中，所述滑石粉的粒度优选≥150目。在本发明中，所述滑石粉在混合盐粉中的含量为0.1～3wt％，具体可为0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％、2wt％、2.1wt％、2.2wt％、2.3wt％、2.4wt％、2.5wt％、2.6wt％、2.7wt％、2.8wt％、2.9wt％或3wt％。在本发明中，所述硫酸锶的粒度优选≥150目。在本发明中，所述硫酸锶在混合盐粉中的含量为0.05～1wt％，具体可为0.05wt％、0.1wt％、0.15wt％、0.2wt％、0.25wt％、0.3wt％、0.35wt％、0.4wt％、0.45wt％、0.5wt％、0.55wt％、0.6wt％、0.65wt％、0.7wt％、0.75wt％、0.8wt％、0.85wt％、0.9wt％、0.95wt％或1wt％。在本发明中，所述增强剂包括氯化铜、氟硅酸钠、氯化铝、钛酸铝和聚丙烯酸钠中的一种或多种；所述增强剂的粒度优选≥120目。在本发明中，所述增强剂在混合盐粉中的含量为0.05～1.5wt％，具体可为0.05wt％、0.1wt％、0.15wt％、0.2wt％、0.25wt％、0.3wt％、0.35wt％、0.4wt％、0.45wt％、0.5wt％、0.55wt％、0.6wt％、0.65wt％、0.7wt％、0.75wt％、0.8wt％、0.85wt％、0.9wt％、0.95wt％、1wt％、1.05wt％、1.1wt％、1.15wt％、1.2wt％、1.25wt％、1.3wt％、1.35wt％、1.4wt％、1.45wt％或1.5wt％。在本发明中，所述氯化钠可采用工业级氯化钠；所述氯化钠的粒度优选为50～120目，具体可为50目、55目、60目、65目、70目、75目、80目、85目、90目、95目、100目、105目、110目、115目或120目。在本发明中，所述氯化钠在混合盐粉中的含量为92.5～99.7wt％，具体可为92.5wt％、93wt％、93.5wt％、94wt％、94.5wt％、95wt％、95.5wt％、96wt％、96.5wt％、97wt％、97.5wt％、98wt％、98.5wt％、99wt％、99.5wt％或99.7wt％。在本发明提供的一个实施例中，在混合盐粉中偏硅酸钠、滑石粉、硫酸锶和增强剂已经确定的情况下，所述氯化钠的含量为余量。在本发明中，混合盐粉经过依次经过压制、烧结等工序后即可得到所述盐芯材料，其中，所述压制的压力优选为10～20mpa，时间优选为5～15s；所述烧结的温度优选为600～750℃，时间优选为2～5h。本发明通过对制备盐芯材料的配方进行优化选择，在盐粉(氯化钠)中添加了一定量的偏硅酸钠、滑石粉、硫酸锶和特定增强剂，不仅增强了盐粉之间的粘接性、还增加了盐粉的流动性和润滑性，从而提高了盐芯材料的强度和强度一致性，改善了盐芯材料的表面光洁度，降低了盐芯材料的表面微裂纹，减少了盐芯材料强度对盐粉颗粒度的依赖。而且，本发明采用的盐芯配方还可改善盐芯材料制备过程中的脱膜流畅性和切削性能。实验结果表明，本发明制备的盐芯材料表面没有裂纹存在，光洁度ra＞3，拉伸强度≥1.2mpa，强度一致性良好，烧结过程中的尺寸变化量在8～12‰之间。本发明还提供了一种盐芯，所述盐芯的材质为上述技术方案所述的盐芯材料。在本发明中，对所述盐芯的具体结构、尺寸没有特别限定，本领域技术人员根据其实际需求设计合适结构、尺寸的盐芯即可。在本发明提供的一个实施例中，所述盐芯为铝活塞内冷油道用盐芯，其结构如图3所示。图3是本发明实施例提供的盐芯结构示意图，左侧大图为盐芯的俯视结构示意图，1表示盐芯，右侧小图为盐芯沿q—q切面的剖视图，2表示安装定位孔。本发明还提供了一种上述技术方案所述盐芯的制备方法，包括以下步骤：a)混合盐粉在模具中进行压制，脱膜，得到盐芯毛坯；b)将所述盐芯毛坯依次进行切削和烧结，得到盐芯。在本发明提供的制备方法，首先将混合盐粉在模具中进行压制。其中，所述混合盐粉在上文中已经介绍，在此不再赘述。在本发明中，所述压制的压力优选为10～20mpa，具体可为10mpa、11mpa、12mpa、13mpa、14mpa、15mpa、16mpa、17mpa、18mpa、19mpa或20mpa；所述压制的时间优选为5～15s，具体可为5s、6s、7s、8s、9s、10s、11s、12s、13s、14s或15s。压制结束后，脱膜，得到盐芯毛坯。得到盐芯毛坯后，将所述盐芯毛坯依次进行切削和烧结。其中，所述切削的方式优选为车削；所述烧结的温度优选为600～750℃，具体可为600℃、610℃、620℃、630℃、640℃、650℃、660℃、670℃、680℃、690℃、700℃、710℃、720℃、730℃、740℃或750℃；所述烧结的时间优选为1～5h，具体可为1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h或5h。烧结结束后，得到盐芯制品。在本发明提供的一个实施例中，为了得到图1所示结构的盐芯，还需要对烧结得到的盐芯制品表面进行开孔，所述开孔的方式优选为钻孔。本发明通过对制备盐芯的配方进行优化选择，在盐粉(氯化钠)中添加了一定量的偏硅酸钠、滑石粉、硫酸锶和特定增强剂，不仅增强了盐粉之间的粘接性、还增加了盐粉的流动性和润滑性，从而提高了盐芯的强度和强度一致性，改善了盐芯的表面光洁度，降低了盐芯的表面微裂纹，减少了盐芯强度对盐粉颗粒度的依赖。而且，本发明采用的盐芯配方还可改善盐芯制备过程中的脱膜流畅性和切削性能，从而提高盐芯成品的合格率。实验结果表明，本发明制备的盐芯表面没有裂纹存在，光洁度ra＞3，拉伸强度≥1.2mpa，强度一致性良好，烧结过程中的尺寸变化量在8～12‰之间。为更清楚起见，下面通过以下实施例进行详细说明。在本发明的下述实施例和对比例中，所使用的偏硅酸钠粒度为120目，所使用的滑石粉的粒度为150目，所使用的硫酸锶的粒度为150目，所使用的氯化铜的粒度为120目，所使用的工业盐的粒度为50目。实施例11、盐芯配方比例表材料偏硅酸钠氯化铜滑石粉硫酸锶工业盐比例0.4wt％0.2wt％0.6wt％0.1wt％其余2、制备过程按步骤1中的配方配制完成后的混合盐粉在搅拌设备中搅拌均匀，之后将混合盐粉填充到盐芯压模型腔中，使用油压机(压力f＝15mpa)对混合盐粉进行压制(压制时间8秒)，压制完成后利用成型车刀车削盐芯毛坯，再将车削后盐芯放入烧结炉中进行烧结(烧结温度680℃，时长3小时)。3、性能测试取烧结后的盐芯10只观察其表面，未发现有表面裂纹存在，且表面光洁度ra均在3.2～6.3之间；对其外形尺寸进行测量，经过统计后发现按本配方压制的盐芯在烧结过程中尺寸变化范围稳定，盐芯尺寸变化量均在8～12‰之间(普通盐芯的尺寸变化量则在8～20‰之间)；再取烧结后的盐芯6只进行拉伸试验(盐芯截面积s＝76.6mm2)，结果如下表所示：123456拉力f平均值(单位n)141.5138.2135.3140.4145128.1138.1通过上表可以看出，本实施例制备的上述6只盐芯强度一致性良好，平均拉伸强度为p＝1.8mpa(p＝f/s)。实施例21、盐芯配方比例表材料偏硅酸钠氯化铜滑石粉硫酸锶工业盐比例0.3wt％0.15wt％0.6wt％0.1wt％其余2、制备过程按步骤1中的配方配制完成后的混合盐粉在搅拌设备中搅拌均匀，之后将混合盐粉填充到盐芯压模型腔中，使用油压机(压力f＝15mpa)对混合盐粉进行压制(压制时间8秒)，压制完成后利用成型车刀车削盐芯毛坯，再将车削后盐芯放入烧结炉中进行烧结(烧结温度680℃，时长3小时)。3、性能测试取烧结后的盐芯10只观察其表面，未发现有表面裂纹存在，且表面光洁度均在3.2～6.3之间；对其外形尺寸进行测量，经过统计后发现按本配方压制的盐芯在烧结过程中尺寸变化范围稳定，尺寸变化量均在8～12‰之间(普通盐芯的尺寸变化量则在8～20‰之间)；再取烧结后的盐芯6只进行拉伸试验(盐芯截面积s＝76.6mm2)，结果如下表所示：123456拉力f平均值(单位n)103.293.8107.199.896.195.199.2通过上表可以看出，本实施例制备的上述6只盐芯强度一致性良好，平均拉伸强度为p＝1.3mpa(p＝f/s)。实施例31、盐芯配方比例表材料偏硅酸钠氯化铜滑石粉硫酸锶工业盐比例0.3wt％0.15wt％0.5wt％0.15wt％其余2、制备过程按步骤1中的配方配制完成后的混合盐粉在搅拌设备中搅拌均匀，之后将混合盐粉填充到盐芯压模型腔中，使用油压机(压力f＝15mpa)对混合盐粉进行压制(压制时间8秒)，压制完成后利用成型车刀车削盐芯毛坯，再将车削后盐芯放入烧结炉中进行烧结(烧结温度680℃，时长3小时)。3、性能测试取烧结后的盐芯10只观察其表面，未发现有表面裂纹存在，且表面光洁度ra均在3.2左右；对其外形尺寸进行测量，经过统计后发现按本配方压制的盐芯在烧结过程中尺寸变化范围稳定，尺寸变化量均在8～10‰之间(普通盐芯的尺寸变化量则在8～20‰之间)；再取烧结后的盐芯6只进行拉伸试验(盐芯截面积s＝76.6mm2)，结果如下表所示：123456拉力f平均值(单位n)93.289.897.189.692.190.692.1通过上表可以看出，本实施例制备的上述6只盐芯强度一致性良好，平均拉伸强度为p＝1.2mpa(p＝f/s)。实施例41、盐芯配方比例表材料偏硅酸钠氯化铜滑石粉硫酸锶工业盐比例0.35wt％0.6wt％0.8wt％0.5wt％其余2、制备过程按步骤1中的配方配制完成后的混合盐粉在搅拌设备中搅拌均匀，之后将混合盐粉填充到盐芯压模型腔中，使用油压机(压力f＝15mpa)对混合盐粉进行压制(压制时间8秒)，压制完成后利用成型车刀车削盐芯毛坯，再将车削后盐芯放入烧结炉中进行烧结(烧结温度680℃，时长3小时)，烧结完成后得到如图4所示的盐芯，图4是本发明实施例4提供的盐芯制品的数码照片图。3、性能测试实施例4配方由于氯化铜成分比例较高，烧结出来的盐芯表面颜色较黑，不满足盐芯外观质量要求；使用拉升试验机对该配方盐芯进行常温拉伸实验后发现其拉伸强度比实施例1～3提供的盐芯高2～3倍，但由于其强度过高在后期冲盐芯工序中很难在8～10秒内用高压水(水压4mpa)将盐芯从活塞内清除，这会严重制约车间现场的生产效率。对比例11、盐芯配方比例表材料偏硅酸钠氯化铜滑石粉硫酸锶工业盐比例2.5wt％0.2wt％0.8wt％0.5wt％其余2、制备过程按步骤1中的配方配制完成后的混合盐粉在搅拌设备中搅拌均匀，之后将混合盐粉填充到盐芯压模型腔中，使用油压机(压力f＝15mpa)对混合盐粉进行压制(压制时间8秒)，压制完成后利用成型车刀车削盐芯毛坯，再将车削后盐芯放入烧结炉中进行烧结(烧结温度680℃，时长3小时)，烧结完成后得到如图5所示的盐芯，图5是本发明对比例1提供的盐芯制品的数码照片图。3、性能测试由于活塞内冷油道对表面光洁度有一定要求，通常要求其表面光洁度ra不大于6.3。而对比例1配方由于偏硅酸钠成分比例过高在烧结时溢出到盐芯表面，在盐芯冷却后会在盐芯表面留下泡泡状白色残留物，这些残留物会严重影响油道的表面质量。对比例21、盐芯配方比例表材料偏硅酸钠氯化铜滑石粉硫酸锶工业盐比例0.35wt％0.2wt％3.0wt％1.5wt％其余2、制备过程按步骤1中的配方配制完成后的混合盐粉在搅拌设备中搅拌均匀，之后将混合盐粉填充到盐芯压模型腔中，使用油压机(压力f＝15mpa)对混合盐粉进行压制(压制时间8秒)，压制完成后得到如图6所示的盐芯毛坯，图6是本发明对比例2提供的盐芯毛坯的数码照片图。3、性能测试由于对比例2配方中润滑剂硫酸锶和滑石粉成分比例过高，影响到盐粉之间的粘接，导致无法有效的压制出合格盐芯毛坯。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页12