一种用于高温合金熔炼的铝镁基陶瓷坩埚及其制备方法与流程

本发明属于精密铸造，尤其涉及一种用于高温合金熔炼的铝镁基陶瓷坩埚及其制备方法。

背景技术：

1、高温合金是航空发动机和燃气轮机发展中不可或缺的一部分。精密铸造是制造高温合金铸件的工艺方法，由于其工况具有高温、高真空度以及不断升降温，且高温合金中含有活泼金属元素从而对铸造用坩埚要求非常高。目前传统的铝硅基坩埚在高温合金精密铸造工况中存在一定程度的耐火材料夹杂问题。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明公开提供了一种用于高温合金熔炼的铝镁基陶瓷坩埚及其制备方法，以制备得到一种熔点较高、热导率低、隔热性能优良、热稳定性好、抗渣侵蚀性能优异的铝镁基耐火材料坩埚。

2、本发明提供的技术方案，具体为，一种用于高温合金熔炼的铝镁基陶瓷坩埚，按重量份数计，包括：高纯白刚玉粉颗粒20-40份，高纯白刚玉颗粒15-35份，高纯白刚玉细粉颗粒13-20份，铝镁尖晶石0-10份，α-氧化铝粉9-13份，乳酸镁5-9份，结合剂4-8份，分散剂0.2份，去离子水5-10份；其中所述高纯白刚玉粉颗粒的直径为3-5mm，所述高纯白刚玉颗粒直径为1-3mm，高纯白刚玉细粉的直径＜1mm。

3、本发明还提供了一种用于高温合金熔炼的铝镁基陶瓷坩埚的制备方法，包括：

4、步骤1：制备骨料：按照重量份数计，取得高纯白刚玉粉颗粒20-40份、高纯白刚玉颗粒15-35份、高纯白刚玉细粉颗粒13-20份、铝镁尖晶石粉2份在混合设备中混合均匀后，得到骨料；

5、步骤2：制备粉料；按重量份数计，取得α-氧化铝粉9-13份，乳酸镁5-9份，结合剂4-8份，分散剂0.2份在搅拌机中混合均匀后，得到粉料；

6、步骤3：制备浆料；将骨料送入搅拌机中，搅拌过程中缓慢加入粉料，混合均匀后逐步添加去离子水5-10份，充分搅拌形成均匀的浆料；

7、步骤4：调节浆料的酸碱度呈弱酸性ph 5-7；

8、步骤5：将步骤4所得浆料送入真空搅拌机中，去除浆料中因搅拌产生的气泡后，密封保存，备用；

9、步骤6：将除泡后的浆料浇注在经硅树脂甲基支链硅油处理后的硅胶模具型腔中，同时，将浇注后的硅胶模具放置于振动平台上，经振动排出硅胶模具中的空气，使浆料充分填充于硅胶模具内部并且表面呈浆状；

10、步骤7：脱模及干燥：将浇注后的模具及浆料置于恒温恒湿箱中养护硬化，待浆料硬化后取出，脱去硅胶模具，得到坩埚胚体后置于烘箱中干燥，去除坩埚胚体内部多余的水分；

11、步骤8：坩埚胚体烧结：将烘干后的坩埚胚体置于推板窑炉中，经烧结后得到铝镁基陶瓷坩埚。

12、进一步地，步骤1中所述铝镁尖晶石粉的颗粒度为325目；制备骨料在混合设备中的混合时间为5-10min。

13、进一步地，步骤2中α-氧化铝粉的颗粒度为5μm；所述结合剂为水合氧化铝；分散剂为三聚磷酸钠；制备粉料在搅拌机中的混合时间为10-15min。

14、进一步地，步骤3中骨料加入后混合3min，加入粉料；粉料加入后混合10-20min，加入去离子水，搅拌时间为10-15min。

15、进一步地，步骤4加入乳酸调节体系酸碱度至弱酸性；混合时间为5min。

16、进一步地，步骤5中真空搅拌机除泡过程中，真空度为-0.09mpa，真空除泡时间为15-30分钟。

17、进一步地，步骤6中振动平台首先使用高频振动，振动时间为1-2min，然后转为低频振动，振动时间为3-5min。

18、进一步地，步骤7中浆料硬化时恒温恒湿箱的温湿度分别是25℃和45％；坩埚胚体脱模后，烘干温度为110℃，烘干时间为18-24h。

19、进一步地，步骤8中坩埚烧结温度为900-1200℃。

20、本发明提供的一种用于高温合金熔炼的铝镁基陶瓷坩埚及其制备方法，通过该方法得到的铝镁基陶瓷坩埚在还原气氛下比较稳定，可有效避免在精密铸造工序中引入夹杂的问题，极大地提高了高温合金铸件的质量。同时该陶瓷坩埚外形尺寸精度高，生产工艺简便，中频炉坩埚更换更方便，极大的提高了精密铸造生产效率。

21、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明的公开。

技术特征：

1.一种用于高温合金熔炼的铝镁基陶瓷坩埚，其特征在于，

2.一种用于高温合金熔炼的铝镁基陶瓷坩埚的制备方法，其特征在于，包括：

3.根据权利要求2所述的一种用于高温合金熔炼的铝镁基陶瓷坩埚的制备方法，其特征在于，步骤1中所述铝镁尖晶石粉的颗粒度为325目；制备骨料在混合设备中的混合时间为5-10min。

4.根据权利要求2所述的一种用于高温合金熔炼的铝镁基陶瓷坩埚的制备方法，其特征在于，步骤2中α-氧化铝粉的颗粒度为5μm；所述结合剂为水合氧化铝；分散剂为三聚磷酸钠；制备粉料在搅拌机中的混合时间为10-15min。

5.根据权利要求2所述的一种用于高温合金熔炼的铝镁基陶瓷坩埚的制备方法，其特征在于，步骤3中骨料加入后混合3min，加入粉料；粉料加入后混合10-20min，加入去离子水，搅拌时间为10-15min。

6.根据权利要求2所述的一种用于高温合金熔炼的铝镁基陶瓷坩埚的制备方法，其特征在于，步骤4加入乳酸调节体系酸碱度至弱酸性；混合时间为5min。

7.根据权利要求2所述的一种用于高温合金熔炼的铝镁基陶瓷坩埚的制备方法，其特征在于，步骤5中真空搅拌机除泡过程中，真空度为-0.09mpa，真空除泡时间为15-30分钟。

8.根据权利要求2所述的一种用于高温合金熔炼的铝镁基陶瓷坩埚的制备方法，其特征在于，步骤6中振动平台首先使用高频振动，振动时间为1-2min，然后转为低频振动，振动时间为3-5min。

9.根据权利要求2所述的一种用于高温合金熔炼的铝镁基陶瓷坩埚的制备方法，其特征在于，步骤7中浆料硬化时恒温恒湿箱的温湿度分别是25℃和45％；坩埚胚体脱模后，烘干温度为110℃，烘干时间为18-24h。

10.根据权利要求2所述的一种用于高温合金熔炼的铝镁基陶瓷坩埚的制备方法，其特征在于，步骤8中坩埚烧结温度为900-1200℃。

技术总结
本发明公开了一种用于高温合金熔炼的铝镁基陶瓷坩埚及制备方法，按重量份数计，所述铝镁基陶瓷坩埚包括：高纯白刚玉粉颗粒20‑40份，高纯白刚玉颗粒15‑35份，高纯白刚玉细粉颗粒13‑20份，铝镁尖晶石0‑10份，α‑氧化铝粉9‑13份，乳酸镁5‑9份，结合剂4‑8份，分散剂0.2份，去离子水5‑10份；其中所述高纯白刚玉粉颗粒的直径为3‑5mm，所述高纯白刚玉颗粒直径为1‑3mm，高纯白刚玉细粉的直径＜1mm。本发明制备的陶瓷坩埚的化学性质稳定，在使用过程中不会与高温合金反应，不会析出有害物质，在满足使用强度的基础上保障了铸造的顺利进行，极大地改善了高温合金精密铸件的性能及生产效率。

技术研发人员：董开强,张挽,陈斌,许壮志,薛健,毕家林
受保护的技术使用者：辽宁省轻工科学研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7