一种铸造用耐高温陶瓷型芯的制备方法与流程

本发明属于耐高温陶瓷结构材料制备，具体为一种铸造用耐高温陶瓷型芯的制备方法。

背景技术：

1、航空发动机被誉为“工业皇冠上的明珠”，代表着一个国家的最高工业水平。航空发动机的结构复杂，其由成千上万个结构复杂的零部件构成，且这些零部件大多都采用铸造成型技术制成，而且如高压涡轮、导向叶片等具有复杂内腔的零部件在铸造过程中，必须使用耐高温陶瓷型芯，而且该耐高温陶瓷型芯在1400℃以上的金属液中长时间浸泡必须保证不发生化学反应、不发生断裂，并且要保证零件尺寸精度等要求，而现有的耐高温陶瓷型芯难以达到上述要求，使得制造的零部件达不到设计要求。

技术实现思路

1、解决现有的耐高温陶瓷型芯浸泡在金属液中，当温度达到1400℃及以上时，耐高温陶瓷型芯与金属液发生化学反应、耐高温陶瓷型芯断裂，进而导致零件尺寸精度低或铸造失败等问题，本发明公开了一种铸造用耐高温陶瓷型芯的制备方法。

2、实现发明目的的技术方案如下：一种铸造用耐高温陶瓷型芯的制备方法，包括以下步骤：

3、步骤1、配置三元矿化剂和增塑剂；

4、步骤2、按质量比称取白刚玉粉和三元矿化剂进行球磨；

5、步骤3、向球磨后混合料中加入按质量比称取的白刚玉砂，进行球磨、烘烤后获得混合原料；

6、步骤4、将混合原料在加热条件下加入熔融状态的增塑剂；

7、步骤5、加入油酸，继续搅拌，获得陶瓷浆料；

8、步骤6、采用陶瓷浆料制备陶瓷型芯半成品；

9、步骤7、按多段式温度曲线焙烧方法对陶瓷型芯半成品焙烧；

10、步骤8、采用第一强化剂和第二强化剂依次对焙烧后的陶瓷型芯半成品强化，获得陶瓷型芯成品。

11、进一步地，步骤2至步骤5中，白刚玉粉、白刚玉砂、三元矿化剂的质量比为66.5％、28.5％、5.0％，油酸的加入量为白刚玉粉、白刚玉砂、三元矿化剂三者总质量的1％，增塑剂的加入量为白刚玉粉、白刚玉砂、三元矿化剂三者总质量的22％～25％。

12、进一步地，步骤1中，配置三元矿化剂，方法包括：

13、步骤101、按质量份数称取石英粉、石灰、白刚玉粉，混合均匀后进行球磨；

14、步骤102、将球磨后的混合料按三段式温度曲线焙烧方法进行焙烧；

15、步骤103、焙烧后球磨过筛，获得三元矿化剂。

16、更进一步地，三元矿化剂中，石英粉的质量份数为6～6.4份，石灰的质量份数为2.1～2.5份，白刚玉粉的质量份数为1.4～1.6份。

17、更进一步地，三段式温度曲线焙烧方法为：第一段匀速升温至800±10℃后保温2±0.5h，第二段匀速升温至二段温度900±10℃后保温2±0.5h，第三段匀速升温至三段温度1000±10℃后保温4±0.5h。

18、进一步地，步骤1中，配置增塑剂，方法包括：

19、步骤111、将二分之一的石蜡加热熔化；

20、步骤112、向熔融状态的石蜡中加入聚乙烯树脂，加热使聚乙烯树脂熔化；

21、步骤113、加入蜂蜡和剩余二分之一的石蜡，加热熔化后保温，过滤冷却后获得固态的增塑剂。

22、更进一步地，增塑剂中石蜡、蜂蜡、聚乙烯树脂的质量份数比为90：8：2，且石蜡为全精炼石蜡或半精炼石蜡，聚乙烯树脂为低密度聚乙烯树脂，其中低密度聚乙烯(ldpe)又称高压聚乙烯，是一种成型加工性好的塑料材料。

23、进一步地，步骤7中，多段式温度曲线焙烧方法为五段式温度曲线焙烧。

24、更进一步地，五段式温度曲线焙烧，方法包括：

25、第一段匀速升温至300±10℃后保温2h，第二段匀速升温至二段温度400±10℃后保温1h，第三段匀速升温至三段温度500±10℃后保温2h，第四段匀速升温至四段温度900±10℃后保温1h，第五段匀速升温至五段温度1100～1200℃后保温4h。

26、进一步地，步骤8中，第一强化剂为高温强化剂，包括硅溶胶和蒸馏水；

27、第二强化剂为低温强化剂，包括热固性酚醛树脂、乙醇、乌洛托品，且热固性酚醛树脂、乙醇、乌洛托品的质量份数比为32：65：3。

28、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用上述方法制备的陶瓷型芯，经测试其在1400℃以上温度的金属液中长时间(大于4h)浸泡时不会发生化学反应，陶瓷型芯的结构完整，且不会出现裂纹或断裂的情况。

技术特征：

1.一种铸造用耐高温陶瓷型芯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的铸造用耐高温陶瓷型芯的制备方法，其特征在于，步骤2至步骤5中，白刚玉粉、白刚玉砂、三元矿化剂的质量比为66.5％、28.5％、5.0％，油酸的加入量为白刚玉粉、白刚玉砂、三元矿化剂三者总质量的1％，增塑剂的加入量为白刚玉粉、白刚玉砂、三元矿化剂三者总质量的22％～25％。

3.根据权利要求1所述的铸造用耐高温陶瓷型芯的制备方法，其特征在于，步骤1中，配置三元矿化剂，方法包括：

4.根据权利要求3所述的铸造用耐高温陶瓷型芯的制备方法，其特征在于，三元矿化剂中，石英粉的质量份数为6～6.4份，石灰的质量份数为2.1～2.5份，白刚玉粉的质量份数为1.4～1.6份。

5.根据权利要求3所述的铸造用耐高温陶瓷型芯的制备方法，其特征在于，三段式温度曲线焙烧方法为：第一段匀速升温至800±10℃后保温2±0.5h，第二段匀速升温至二段温度900±10℃后保温2±0.5h，第三段匀速升温至三段温度1000±10℃后保温4±0.5h。

6.根据权利要求1所述的铸造用耐高温陶瓷型芯的制备方法，其特征在于，步骤1中，配置增塑剂，方法包括：

7.根据权利要求6所述的铸造用耐高温陶瓷型芯的制备方法，其特征在于，增塑剂中石蜡、蜂蜡、聚乙烯树脂的质量份数比为90：8：2，且石蜡为全精炼石蜡或半精炼石蜡，聚乙烯树脂为低密度聚乙烯树脂。

8.根据权利要求1所述的铸造用耐高温陶瓷型芯的制备方法，其特征在于，步骤7中，多段式温度曲线焙烧方法为五段式温度曲线焙烧。

9.根据权利要求8所述的铸造用耐高温陶瓷型芯的制备方法，其特征在于，五段式温度曲线焙烧，方法包括：

10.根据权利要求1所述的铸造用耐高温陶瓷型芯的制备方法，其特征在于，步骤8中，第一强化剂为高温强化剂，包括硅溶胶和蒸馏水；

技术总结
本发明提供了一种铸造用耐高温陶瓷型芯的制备方法，包括配置三元矿化剂和增塑剂；按质量比称取白刚玉粉和三元矿化剂进行球磨；向球磨后混合料中加入按质量比称取的白刚玉砂，进行球磨、烘烤后获得混合原料；将混合原料在加热条件下加入熔融状态的增塑剂；加入油酸，继续搅拌，获得陶瓷浆料；采用陶瓷浆料制备陶瓷型芯半成品；按多段式温度曲线焙烧方法对陶瓷型芯半成品焙烧；采用第一强化剂和第二强化剂依次对焙烧后的陶瓷型芯半成品强化，获得陶瓷型芯成品。采用本发明方法制备的陶瓷型芯，经测试其在1400℃以上温度的金属液中长时间浸泡时不会发生化学反应，陶瓷型芯的结构完整，且不会出现裂纹或断裂的情况。

技术研发人员：龙阅文,李强,邓娟,姜志鹏,罗伟明,张策,张勇,田宇飞,胡坤,唐瑶,李征
受保护的技术使用者：中国航发航空科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14