精密鑄造用型芯及其制造方法，精密鑄造用鑄模的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及精密鑄造用型芯及其制造方法，精密鑄造用鑄模。
【背景技術】
[0002]作為精密鑄造品，例如有用于燃氣輪機的動葉。燃氣輪機以燃燒器使工作流體燃燒而成為高溫高壓的工作流體，利用該工作流體使渦輪旋轉(zhuǎn)。即，用燃燒器使經(jīng)過壓縮機壓縮的工作流體燃燒，提高能量，以渦輪回收該能量而使之產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力，由此進行發(fā)電。在渦輪部，設有渦輪轉(zhuǎn)子，在該渦輪轉(zhuǎn)子的外周，至少設有一個以上的燃氣輪機動葉。
[0003]在此，燃氣輪機動葉被曝露在高溫下。作為其對策，進行的是在燃氣輪機動葉中流通冷卻用的冷卻介質(zhì)。因此，在燃氣輪機動葉中，設有內(nèi)部冷卻構(gòu)造。另外，為了構(gòu)成這樣的內(nèi)部冷卻構(gòu)造，而配置與冷卻介質(zhì)的流通路徑為同形狀的型芯(core)，在鑄造后將該型芯去除。該型芯的除去通過在堿性(例如NaOH或KOH等)的溶液中溶解.除去型芯，從而形成例如渦輪動葉的內(nèi)部冷卻構(gòu)造。
[0004]作為型芯，歷來使用的是采用了陶瓷粒子的陶瓷型芯(專利文獻I)。
[0005]在此，關于精密鑄造用型芯，其是通過注塑成形或粉漿澆鑄等的方法將熔融氧化硅(S12)等的硅質(zhì)材料成形后，再進行熱處理而取得。
[0006]注塑成形法是將陶瓷的粉末和蠟混煉后，將使蠟加熱熔融后的材料噴射注入到模具內(nèi)，通過使之冷卻.固化而得到成形品的方法。
[0007]另外，粉漿澆鑄成形是將陶瓷的粉末混合在水等之中制作漿料，將其注入到石膏等制的能夠吸收溶液的材質(zhì)的成形模具中，進行干燥并成形的方法。
[0008]【現(xiàn)有技術文獻】
[0009]【專利文獻】
[0010]專利文獻1:日本特開平6-340467號公報
[0011]可是，目前的型芯因為以堿溶解性為著眼點而進行制造，所以存在高溫強度低等的課題。另外，在注塑成形法中，該成形后，在經(jīng)過燒結(jié)的型芯中，其表面存在很多的孔，因此強度低，此外還存在的問題是，該孔有可能成為起點，在澆鑄時導致型芯破裂。
[0012]因此，盼望一種高溫強度有所提高的精密鑄造用型芯的出現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明鑒于上述情況而形成，其目的在于，提供一種高溫強度提高的精密鑄造用型芯及其制造方法、精密鑄造用鑄模。
[0014]用于解決上述課題的本發(fā)明的第一發(fā)明，是一種精密鑄造用型芯，其特征在于，在以硅質(zhì)粒子為主成分的經(jīng)過燒結(jié)的精密鑄造用型芯主體的表面形成粒徑不同的兩種硅質(zhì)材料的被覆層而成。
[0015]第二發(fā)明是根據(jù)第一發(fā)明的精密鑄造用型芯，其中，粒徑不同的兩種硅質(zhì)材料包含硅溶膠和硅粉。
[0016]第三發(fā)明是一種精密鑄造用型芯，其特征在于，在以硅質(zhì)粒子為主成分的經(jīng)過燒結(jié)的精密鑄造用型芯主體的表面形成包含硅質(zhì)材料和氧化鋁質(zhì)材料的被覆層而成。
[0017]第四發(fā)明是一種精密鑄造用型芯，其特征在于，在以硅質(zhì)粒子為主成分的經(jīng)過燒結(jié)的精密鑄造用型芯主體的表面形成包含硅質(zhì)材料和氧化鋁質(zhì)材料和硅粉的被覆層而成。
[0018]第五發(fā)明，是根據(jù)第三或四發(fā)明的精密鑄造用型芯，其中，所述硅質(zhì)材料是硅溶膠，氧化鋁質(zhì)材料是氧化鋁溶膠。
[0019]第六發(fā)明是一種用于鑄件的制造的精密鑄造用鑄模，其特征在于，具有:與所述鑄件的內(nèi)部的空洞部分對應的形狀的第一、第二或第三中任意一個發(fā)明的精密鑄造用型芯，和與所述鑄件的外周面的形狀對應的外側(cè)鑄模。
[0020]第七發(fā)明是一種精密鑄造用型芯的制造方法，其特征在于，將以硅質(zhì)粒子為主成分的精密鑄造用型芯主體的燒結(jié)處理體浸漬在包含粒徑不同的兩種硅質(zhì)材料的被覆材料中，接著進行干燥，然后實施熱處理，在精密鑄造用型芯主體的表面形成被覆層。
[0021]第八發(fā)明，是根據(jù)第七發(fā)明的精密鑄造用型芯的制造方法，其特征在于，粒徑不同的兩種硅質(zhì)材料包含硅溶膠和硅粉。
[0022]第九發(fā)明是一種精密鑄造用型芯的制造方法，其特征在于，將以硅質(zhì)粒子為主成分的精密鑄造用型芯主體的燒結(jié)處理體浸漬在包含硅質(zhì)材料和氧化鋁質(zhì)材料的被覆材料中，接著進行干燥，然后實施熱處理，在精密鑄造用型芯主體的表面形成被覆層。
[0023]第十發(fā)明是一種精密鑄造用型芯的制造方法，其特征在于，將以硅質(zhì)粒子為主成分的精密鑄造用型芯主體的燒結(jié)處理體浸漬在包含硅質(zhì)材料和氧化鋁質(zhì)材料和硅粉的被覆材料中，接著進行干燥，然后實施熱處理，在精密鑄造用型芯主體的表面形成被覆層。
[0024]第11的發(fā)明，是根據(jù)第九或第十發(fā)明的精密鑄造用型芯的制造方法，其特征在于，所述硅質(zhì)材料是硅溶膠，氧化鋁質(zhì)材料是氧化鋁溶膠。
[0025]【發(fā)明的效果】
[0026]本發(fā)明達到的效果是，通過在經(jīng)過燒結(jié)的精密鑄造用型芯主體的表面，形成粒徑不同的兩種硅質(zhì)材料的被覆層，而對燒結(jié)時發(fā)生的表面的孔進行了封堵，由此型芯的強度提高，并且因為孔得到密封，所以能夠防止在澆鑄時型芯破裂。
【附圖說明】
[0027]圖1是精密鑄造用型芯的剖面結(jié)構(gòu)圖。
[0028]圖2是表示鑄造方法的工序的一例的流程圖。
[0029]圖3是表示鑄模制造方法的工序的一例的流程圖。
[0030]圖4是不意性地表不型芯的制造工序的說明圖。
[0031]圖5是不意性地表不模具的一部分的立體圖。
[0032]圖6是不意性地表不錯t旲的制造工序的說明圖。
[0033]圖7是示意性地表示在蠟模上涂布漿料的結(jié)構(gòu)的說明圖。
[0034]圖8是不意性地表不外側(cè)鑄t旲的制造工序的說明圖。
[0035]圖9是示意性地表示鑄模制造方法的一部分工序的說明圖。
[0036]圖10是是不意性地表不鑄造方法的一部分工序的說明圖。
【具體實施方式】
[0037]以下，一邊參照附圖，一邊對于本發(fā)明詳細地加以說明。還有，本發(fā)明不受以下的說明限定。另外，以下的說明中的構(gòu)成要素中，也包括本領域技術人員能夠輕易想到的、實質(zhì)上相同的所謂均等的范圍。
[0038]圖1是精密鑄造用型芯的剖面結(jié)構(gòu)圖。
[0039]本發(fā)明的精密鑄造用型芯，是在以硅質(zhì)粒子為主成分的經(jīng)過燒結(jié)的精密鑄造用型芯主體(以下稱為“型芯主體”。)的表面形成粒徑不同的兩種硅質(zhì)材料的被覆層。
[0040][第一實施方式]
[0041]如圖1所示的燒結(jié)體的型芯主體的剖面圖的上段所示，在型芯主體18a的表面18b上，燒結(jié)時會發(fā)生許多的孔18c。
[0042]在本發(fā)明中，如圖1的下段所示，通過用被覆層19a被覆在其表面形成的孔18c，由此使孔18c得到封堵。
[0043]在此，型芯主體18a以硅質(zhì)粒子為主成分，例如由硅砂、硅石華等的熔融氧化硅(S12)形成。
[0044]該型芯主體以公知的方法制造，作為硅質(zhì)粒子，例如使用硅石華(例如800目(10?20 μπι))和硅砂(例如220目(20?70 μπι))，以1:1的重量比例混合，向其中添加蠟，加熱混煉，得到混合物。
[0045]將該得到的混合物，通過注塑成形而成形，得到型芯用成形體。
[0046]之后，例如進行截止到600 °C的脫脂處理，接著例如進行1，200 °C下的燒結(jié)處理，得到型芯主體18a。
[0047]在本發(fā)明中，在該所得到的燒結(jié)體的型芯主體18a的表面形成被覆層19a。
[0048]被覆層19a使用粒徑不同的兩種娃質(zhì)材料。
[0049]在此，兩種粒徑不同的硅質(zhì)材料，作為第一材料使用硅溶膠(S12S 30重量％ )，作為第二材料使用硅粉(粒徑0.15 μ m)。
[0050]在本發(fā)明中，對于硅溶膠，添加分散硅粉，調(diào)制硅溶膠-硅粉漿料。
[0051]在此，硅溶膠與硅粉以重量比例1:1?4:1的比例進行混煉。以2: I混煉時的硅溶膠中的二氧化硅微粒的比例為溶膠固體成分:硅粉=30: 50。
[0052]在所得到的硅溶膠-硅粉漿料中浸漬燒結(jié)后的型芯主體，然后提起，在型芯主體18a的表面，形成由硅溶膠-硅粉構(gòu)成的被覆層19a。在該被覆層19a的形成之時，在型芯的表面的孔18c中還浸透有漿料成分，干燥后在型芯材的孔之中也會析出硅溶膠-硅粉的成分。
[0053]之后進行干燥，接著例如以1，000°C進行熱處理。該熱處理只要可在表面形成被覆層19a，例如也可以在1，000°C以下。
[0054]該所得到的被覆層19a為在作為構(gòu)成材料的硅質(zhì)材料的粒徑大的硅粉的間隙，填充有粒徑小的硅溶膠的狀態(tài)，因此充填細密，會形成致密層。
[0055]另外，因為硅粉為球狀，所以粒徑小的硅溶膠容易進入粒徑大的硅粉的粒子間的間隙，因此細密填充進一步提高。此外，微粒的硅溶膠，使粒子間的附著力提高，因此有助于強度提尚。
[0056]如此，根據(jù)本發(fā)明，精密鑄