專利名稱：一種內(nèi)嵌陶瓷纖維的氮化硅結(jié)合碳化硅陶瓷升液管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
[0001]本實(shí)用新型屬于特種陶瓷材料制備領(lǐng)域，主要涉及一種內(nèi)嵌陶瓷纖維的氮化硅結(jié)合碳化硅陶瓷升液管，適用于在鋁合金鑄造行業(yè)。
背景技術(shù)：
升液管是鋁合金低壓鑄造機(jī)上的關(guān)鍵部件之一。工作時，下端置于低壓鑄造機(jī)密閉的保溫爐中(溫度700 900°C)，上端連接低壓鑄造模具腔，熔融的鋁合金溶液通過壓力作用沿升液管由下而上進(jìn)入模具腔里完成鑄造。主要用于汽車和摩托車的輪轂及發(fā)動機(jī)缸蓋等部件的連續(xù)鑄造。根據(jù)升液管的工作要求，其材質(zhì)須具有耐高溫、抗熱震、耐侵蝕，良好的氣密性，更重要的是具有長期抗熱沖擊疲勞性。在鋁合金低壓鑄造中，鑄造產(chǎn)品內(nèi)部質(zhì)量的好壞與鋁合金溶液溫度的穩(wěn)定有直接的關(guān)系。隨著鑄造的進(jìn)行，鋁合金溶液液面的下降，升液管暴露在液面上部的部分越來越多，致使鋁合金溶液熱量散失增多，溫度出現(xiàn)較大變化，造成鑄造工藝控制困難，產(chǎn)品質(zhì)量下降。目前國內(nèi)升液管主要有以下三種材質(zhì)(I)鑄鐵升液管。其問題主要在于在高溫下鐵與熔融鋁合金溶液發(fā)生反應(yīng)，易污染鋁合金溶液，影響鑄造產(chǎn)品質(zhì)量，且使用壽命短，影響生產(chǎn)效率。(2)鈦酸鋁升液管。主要問題是鈦酸鋁陶瓷的合成和燒結(jié)溫度不易控制，且強(qiáng)度不高，抗熱沖擊性不及氮化娃結(jié)合碳化娃升液管。(3)氮化硅結(jié)合碳化硅升液管。具有使用壽命長、強(qiáng)度高、耐侵蝕、抗熱震性好等優(yōu)良的使用性能，但在升液管的使用過程中，由于氮化硅結(jié)合碳化硅材料高的導(dǎo)熱性，容易造成鋁合金溶液溫度的波動，從而影響鑄造產(chǎn)品質(zhì)量和工作效率。專利(200810231094. 8)發(fā)明了一種低壓鑄造用特種復(fù)合結(jié)構(gòu)升液管的制備方法，以氮化硅結(jié)合碳化硅材料作為升液管的內(nèi)外管，夾層材料采用鑄鐵管或無縫鋼管，通過高溫粘結(jié)劑粘成一個整體。升液管的內(nèi)外管均采用等靜壓成型。專利(200420001097. X)發(fā)明了一種保護(hù)套的低壓鑄造用升液管，是在升液管的外壁上裝有用無機(jī)礦物纖維做成的耐高溫保護(hù)套。專利(200520073212. 9)發(fā)明了一種低壓鑄造機(jī)升液管，其制備方法是在升液管外
壁包裹石棉布層及玻璃纖維布層。目前，國內(nèi)復(fù)合結(jié)構(gòu)的升液管主要是采用鑄鐵管為夾層材料，雖然鑄鐵管能增強(qiáng)管壁的強(qiáng)度和保證升液管的氣密性，卻不能有效降低升液管的散熱量。而在升液管外層有包裹石棉布、玻璃纖維布或無機(jī)礦物纖維，可以對升液管和鋁合金溶液起到保護(hù)和保溫隔熱的作用，但是鋁合金溶液的溫度一般為800°c，而石棉從500°C開始老化同時纖維變脆，玻璃纖維最高使用溫度小于400°C;無機(jī)礦物纖維主要是包括各類石棉；且在升液管外層包裹纖維，纖維與鋁合金溶液接觸容易對鋁合金溶液造成污染，特別是纖維老化后掉渣嚴(yán)重，影響鑄造產(chǎn)品的質(zhì)量。
實(shí)用新型內(nèi)容為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的目的是提出一種內(nèi)嵌陶瓷纖維的氮化硅結(jié)合碳化硅陶瓷升液管。本實(shí)用新型為完成上述發(fā)明任務(wù)采用如下技術(shù)方案 一種內(nèi)嵌陶瓷纖維的氮化硅結(jié)合碳化硅陶瓷升液管，所述的陶瓷升液管為由外管與內(nèi)管構(gòu)成的復(fù)合式結(jié)構(gòu)；在由氮化硅結(jié)合碳化硅材料制成的外管內(nèi)壁上具有環(huán)形凸臺；由氮化硅結(jié)合碳化硅陶瓷材料制成的內(nèi)管的外壁上具有陶瓷纖維層，所述的內(nèi)管和內(nèi)管的外壁上所具有的陶瓷纖維層位于外管內(nèi)，并位于外管內(nèi)壁上所具有的環(huán)形凸臺上；并在陶瓷纖維層與外管的內(nèi)壁之間具有澆注耐火材料的填充層，將內(nèi)管、陶瓷纖維層、外管構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)。所述陶瓷纖維層的陶瓷纖維為普通硅酸鋁纖維、高鋁硅酸鋁纖維、硅酸鋁纖維(Cr203、Zr02)、多晶莫來石纖維、多晶氧化鋁纖維中的一種。所述環(huán)形凸臺的高度為5 10 mm。所述內(nèi)管的厚度為5 10mm。所述陶瓷纖維層的厚度為2 5mm。所述填充層的澆注耐火材料為硅酸鋁質(zhì)、氧化鋁質(zhì)、碳化硅質(zhì)中一種，填充層厚度為3 Smnin所述氮化硅結(jié)合碳化硅陶瓷材料的密度較氮化硅結(jié)合碳化硅材料高，氣孔率較低。本實(shí)用新型提出的一種內(nèi)嵌陶瓷纖維的氮化硅結(jié)合碳化硅陶瓷升液管，在內(nèi)管的外壁上粘貼陶瓷纖維層作為隔熱保溫層，在升液管使用時起到隔熱保溫作用，可以有效降低升液管的散熱量和減緩鋁合金溶液的溫度波動，確保鑄造產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定，同時提高生產(chǎn)效率；外管內(nèi)具有的環(huán)形凸臺可以防止內(nèi)管、陶瓷纖維層及填充層在使用時脫落，而由氣孔率〈3%的氮化硅結(jié)合碳化硅陶瓷材料制成的內(nèi)管保證升液管在使用時具有良好的氣密性，使用時不漏氣，提高了升液管的可靠性。

圖I是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，I、外管，2、填充層，3、陶瓷纖維層，4、內(nèi)管，5、環(huán)形凸臺。
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型加以說明實(shí)施例I如圖I所示，一種內(nèi)嵌陶瓷纖維的氮化硅結(jié)合碳化硅陶瓷升液管，所述的陶瓷升液管為由外管I與內(nèi)管4構(gòu)成的復(fù)合式結(jié)構(gòu)；所述的外管I采用等靜壓成型的氮化硅結(jié)合碳化硅材料，在外管I內(nèi)壁的下部具有環(huán)形凸臺5 ;在所述的環(huán)形凸臺5上設(shè)置由氣孔率〈3%的氮化硅結(jié)合碳化硅陶瓷材料制成的內(nèi)管4 ;所述的采用等靜壓成型的高致密(氣孔率為I. 5%)氮化硅結(jié)合碳化硅陶瓷材料；在內(nèi)管4的外壁上粘貼陶瓷纖維層3，并在陶瓷纖維層3與外管I的內(nèi)壁之間具有澆注耐火材料的填充層2，將內(nèi)管I、陶瓷纖維層3、外管4構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型在使用時，首先將內(nèi)管外壁清理干凈并在內(nèi)管外壁涂抹磷酸鹽，然后將普通硅酸鋁纖維布或氈粘制成的陶瓷纖維層3粘貼在升液管內(nèi)管的外壁上，再將具有陶瓷纖維層3的內(nèi)管放置在外管內(nèi)部的環(huán)形臺階之上，最后在具有陶瓷纖維層3的內(nèi)管4與外管I之間澆注由硅酸鋁質(zhì)耐火材料制成的填充層2將外管4、內(nèi)管I組裝成一個整體。該實(shí)施例中，陶瓷纖維層的厚度為2mm ;內(nèi)管厚度為5mm ;外管內(nèi)臺階高度為5mm ；填充層的厚度為3mm。實(shí)施例2該實(shí)施例的主體結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，該實(shí)施例中所述的外管采用等靜壓成型的氮化硅結(jié)合碳化硅材料，內(nèi)管采用注漿成型的高致密(氣孔率為2%)氮化硅結(jié)合碳化硅陶瓷材料。 本實(shí)用新型在使用時，首先將內(nèi)管外壁清理干凈并在內(nèi)管外壁涂抹水玻璃，然后將高鋁硅酸鋁纖維布或氈粘制成的陶瓷纖維層3粘貼在升液管內(nèi)管的外壁上，再將粘過陶瓷纖維層3內(nèi)管放置在外管內(nèi)部臺階之上，最后在粘過陶瓷纖維層3的內(nèi)管4與外管I之間澆注由氧化鋁質(zhì)耐火材料制成的填充層2將外管、內(nèi)管組裝成一個整體。該實(shí)施例中陶瓷纖維層的厚度為3mm ;內(nèi)管厚度為8mm ;外管內(nèi)臺階高度為8mm ；填充層的厚度為4mm。實(shí)施例3該實(shí)施例的主體結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，該實(shí)施例中所述的外管采用澆注成型的氮化硅結(jié)合碳化硅材料，內(nèi)管采用等靜壓成型的高致密(氣孔率為I. 5%)氮化硅結(jié)合碳化硅陶瓷材料。本實(shí)用新型在使用時，首先將內(nèi)管外壁清理干凈并在內(nèi)管外壁涂抹磷酸二氫鋁，然后將硅酸鋁纖維(Cr203、Zr02)布或氈粘制成的陶瓷纖維層3粘貼在升液管內(nèi)管的外壁上，再將粘過陶瓷纖維層3內(nèi)管放置在外管內(nèi)部臺階之上，最后在粘過陶瓷纖維層3的內(nèi)管4與外管I之間澆注由碳化硅質(zhì)耐火材料制成的填充層將外管、內(nèi)管組裝成一個整體。該實(shí)施例中陶瓷纖維層厚度為3mm ;內(nèi)管厚度為6mm ;外管內(nèi)部臺階高度為5mm ；填充層的厚度為3mm。實(shí)施例4 該實(shí)施例的主體結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，該實(shí)施例中所述的外管采用澆注成型的氮化硅結(jié)合碳化硅材料，內(nèi)管采用凝膠注模成型的高致密(氣孔率為1%)氮化硅結(jié)合碳化硅陶瓷材料。本實(shí)用新型在使用時，首先將內(nèi)管外壁清理干凈并在內(nèi)管外壁涂抹鋁酸鈣水泥，然后將多晶氧化鋁纖維布或氈粘制成的陶瓷纖維層3粘貼在升液管內(nèi)管的外壁上，再將粘過陶瓷纖維層3內(nèi)管放置在外管內(nèi)部臺階之上，最后在粘過陶瓷纖維層3的內(nèi)管4與外管I之間澆注由氧化鋁質(zhì)耐火材料制成的填充層2將外管、內(nèi)管組裝成一個整體。該實(shí)施例中陶瓷纖維層厚度為5mm ;內(nèi)管厚度為9mm ;外管內(nèi)部臺階高度為8mm ；填充層的厚度為5mm。
權(quán)利要求1.一種內(nèi)嵌陶瓷纖維的氮化硅結(jié)合碳化硅陶瓷升液管，所述的陶瓷升液管為由外管(4)與內(nèi)管(I)構(gòu)成的復(fù)合式結(jié)構(gòu)；其特征在于在由氮化硅結(jié)合碳化硅材料制成的外管內(nèi)壁上具有環(huán)形凸臺(5);由氮化硅結(jié)合碳化硅陶瓷材料制成的內(nèi)管的外壁上具有陶瓷纖維層(3)，所述的內(nèi)管(I)和內(nèi)管的外壁上所具有的陶瓷纖維層(3)位于外管(4)內(nèi)，并位于外管內(nèi)壁上所具有的環(huán)形凸臺(5)上；并在陶瓷纖維層與外管的內(nèi)壁之間具有澆注耐火材料的填充層(2)，將內(nèi)管(I)、陶瓷纖維層(3)、外管(4)構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種內(nèi)嵌陶瓷纖維的氮化硅結(jié)合碳化硅陶瓷升液管，其特征在于所述陶瓷纖維層(3)的陶瓷纖維為普通硅酸鋁纖維或高鋁硅酸鋁纖維或硅酸鋁纖維或多晶莫來石纖維或多晶氧化鋁纖維。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種內(nèi)嵌陶瓷纖維的氮化硅結(jié)合碳化硅陶瓷升液管，其特征在于所述陶瓷纖維層(3)厚度為2 5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種內(nèi)嵌陶瓷纖維的氮化硅結(jié)合碳化硅陶瓷升液管，其特征在于所述環(huán)形凸臺(5)的高度為5 10 mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種內(nèi)嵌陶瓷纖維的氮化硅結(jié)合碳化硅陶瓷升液管，其特征在于所述填充層(2)的澆注耐火材料為硅酸鋁質(zhì)耐火材料或氧化鋁質(zhì)耐火材料或碳化硅質(zhì)耐火材料，填充層(2)厚度為3 5mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種內(nèi)嵌陶瓷纖維的氮化硅結(jié)合碳化硅陶瓷升液管，其特征在于所述內(nèi)管(4)的厚度為5 10mm。
專利摘要本實(shí)用新型屬于特種陶瓷材料制備領(lǐng)域，提出的一種內(nèi)嵌陶瓷纖維的氮化硅結(jié)合碳化硅陶瓷升液管為由外管(4)與內(nèi)管(1)構(gòu)成的復(fù)合式結(jié)構(gòu)；在由氮化硅結(jié)合碳化硅材料制成的外管內(nèi)壁上具有環(huán)形凸臺(5)；由氮化硅結(jié)合碳化硅陶瓷材料制成的內(nèi)管的外壁上具有陶瓷纖維層(3)，內(nèi)管(1)和內(nèi)管的外壁上所具有的陶瓷纖維層(3)位于外管(4)內(nèi)，并位于外管內(nèi)壁上所具有的環(huán)形凸臺(5)上；并在陶瓷纖維層與外管的內(nèi)壁之間具有填充層(2)，將內(nèi)管(1)、陶瓷纖維層(3)、外管(4)構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型可以有效降低升液管的散熱量和減緩鋁合金溶液的溫度波動，確保鑄造產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定，并能提高生產(chǎn)效率和升液管的可靠性。
文檔編號B22D18/04GK202377516SQ20112037543
公開日2012年8月15日 申請日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者劉臻, 吳吉光, 周繼偉, 李剛, 楊洋, 聞彪, 黃志林 申請人:中鋼集團(tuán)洛陽耐火材料研究院有限公司