本發(fā)明涉及一種高孔隙率水溶性陶瓷型芯及其制備方法,屬于精密鑄造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
輕量化是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的重要途徑,采用輕質(zhì)材料和輕體結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)輕量化的兩個(gè)主要途徑,因此,裝備的輕量化涉及材料和結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面。在材料方面,近年來,傳統(tǒng)的鋼、鐵鑄件正在逐步減少份額,以鋁、鎂合金為代表的輕質(zhì)合金鑄件的應(yīng)用、發(fā)展取得了長足的進(jìn)步;在結(jié)構(gòu)方面,以往通過多個(gè)零件組合實(shí)現(xiàn)的功能逐漸采用單一零件來實(shí)現(xiàn),以鑄代鍛、以鑄代鉚減少了零件數(shù)量,降低裝備重量,同時(shí)也提高了裝備的可靠性。
但是,這些變化通常使零件具有更復(fù)雜的外形和異形結(jié)構(gòu)的內(nèi)腔,給鑄件生產(chǎn)帶來新的挑戰(zhàn)。一方面,由于鋁、鎂合金澆注溫度低,采用樹脂砂芯形成內(nèi)腔時(shí),澆注后型芯的潰散性差,清理時(shí)不易出砂;另一方面,復(fù)雜內(nèi)腔通常需要由多個(gè)型芯組合才能形成,工藝設(shè)計(jì)復(fù)雜,所需工裝多,而且型芯組合時(shí)產(chǎn)生的偏差,影響鑄件的精度。
采用水溶性型芯能夠很好地解決上述的這些問題,且在鑄件澆注時(shí)不產(chǎn)生有害氣體,清理時(shí)方便快捷,鑄件成形后可采用水力清理將型芯溶解去除,得到具有潔凈光滑內(nèi)表面和良好尺寸精度的鑄件,無機(jī)械振動(dòng),不會(huì)帶來噪音,同時(shí)節(jié)省勞力并改善鑄造車間的環(huán)境衛(wèi)生。
目前使用較廣泛的水溶性型芯有尿素型芯、水溶性鹽芯。但都有較顯著的缺點(diǎn):尿素型芯表面質(zhì)量差、發(fā)氣量大,易產(chǎn)生氣孔缺陷;而鹽芯的低強(qiáng)度、低耐熱性和易脆性等特點(diǎn)使其在合金精密鑄造中的應(yīng)用受到極大的限制。以耐火材料為主體的水溶性陶瓷型芯具有較高的機(jī)械強(qiáng)度、耐火度和化學(xué)穩(wěn)定性,同時(shí),具有較好的水溶性,可以有效地避免苛刻的脫芯條件對鋁合金鑄件造成的損害,因此在鋁合金精密鑄造中得到大量的應(yīng)用。
以耐火材料為主體的水溶性陶瓷型芯,有望獲得較高的機(jī)械強(qiáng)度、耐火度和化學(xué)穩(wěn)定性,以及較好的水溶性。這類水溶性陶瓷型芯主要以難溶耐火材料如氧化鋁、硅酸鋯、二氧化硅等為基材,可溶性無機(jī)鹽(氯化物、碳酸鹽或硫酸鹽等)為粘結(jié)劑,通過相應(yīng)的成型工藝制成。但由于通常采用壓制成形,以及在型芯燒結(jié)過程中無機(jī)鹽熔化產(chǎn)生的致密化效應(yīng),影響了型芯在水中的潰散性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足,本發(fā)明提供了一種高孔隙率水溶性陶瓷型芯及其制備方法。
技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供了一種高孔隙率水溶性陶瓷型芯,其主要由以下重量份原料制成:
電熔剛玉粉80-100份,nacl3-10份,k2co39-20份,活性炭粉1-3份。
優(yōu)選,所述的高孔隙率水溶性陶瓷型芯主要由以下重量份原料制成:
電熔剛玉粉100份,nacl3-10份,k2co39-20份,活性炭粉1-3份。
優(yōu)選,所述的高孔隙率水溶性陶瓷型芯主要由以下重量份原料制成:
電熔剛玉粉80份,nacl3-10份,k2co39-20份,活性炭粉1-3份。
優(yōu)選,所述電熔剛玉粉的粒度為300目,活性炭的粒度為200目。
本發(fā)明還提供了所述高孔隙率水溶性陶瓷型芯的制備方法,將所述原料壓制成形后,再燒結(jié),即得到所述水溶性陶瓷型芯。
優(yōu)選,所述高孔隙率水溶性陶瓷型芯的制備方法,包括以下步驟:取各原料,烘干,然后按照設(shè)定的比例混合,將混好的原料壓制成型,脫模,得到坯體,最后將壓制好的坯體試樣埋入工業(yè)氧化鋁填料,按照設(shè)定的加熱速度升溫?zé)Y(jié),即得型芯。
具體的制備方法包括以下步驟:
(1)將電熔剛玉粉、nacl、k2co3和活性炭粉放入烘箱中,在140℃-150℃的溫度2.5h-3h烘干;
(2)按預(yù)先設(shè)定的比例稱取烘干的電熔剛玉粉、nacl、k2co3和活性炭粉;
(3)將稱量好的原料裝入行星式球磨機(jī)的球磨罐,在350-380r/min的轉(zhuǎn)速下球磨1.5h-2h;
(4)將混好的原料壓制成型,成型工藝為在6mpa-8mpa的壓力下保壓90s-120s,然后進(jìn)行脫模,得到坯體;
(5)將壓制好的坯體試樣埋入工業(yè)氧化鋁填料,按照90℃/小時(shí)-100℃/小時(shí)的加熱速度升溫,在725℃燒結(jié)1-1.5小時(shí),得到型芯。
技術(shù)效果:相對于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明技術(shù)具有以下優(yōu)勢:本發(fā)明在水溶性陶瓷型芯配料中加入造孔材料,提高了陶瓷型芯的孔隙率,降低了致密度,可提高型芯在水中的溶解速度。
具體實(shí)施方式
根據(jù)下述實(shí)施例,可以更好地理解本發(fā)明。而本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解,實(shí)施例所描述的具體試驗(yàn)結(jié)果僅用于說明本發(fā)明,而不應(yīng)當(dāng)也不會(huì)限制權(quán)利要求書中所描述的本發(fā)明。
實(shí)施例1:
(1)將電熔剛玉粉、nacl、k2co3和活性炭放入烘箱中,在140℃的溫度3h烘干;
(2)按預(yù)先設(shè)定的比例稱取烘干的電熔剛玉粉80份,nacl5份,k2co315份,活性炭2份;
(3)將稱量好的原料裝入行星式球磨機(jī)的球磨罐,在350r/min的轉(zhuǎn)速下球磨1.5h;
(4)將混好的原料壓制成型,成型工藝為在6mpa的壓力下保壓120s,然后進(jìn)行脫模,得到坯體;
(5)將壓制好的試樣埋入工業(yè)氧化鋁填料,按照90℃/小時(shí)-100℃/小時(shí)的加熱速度升溫,在725℃燒結(jié)1小時(shí),得到型芯。
所得型芯孔隙率為39.9%。
實(shí)施例2:
(1)將電熔剛玉粉、nacl、k2co3和活性炭放入烘箱中,在150℃的溫度2.5hh烘干;
(2)按預(yù)先設(shè)定的比例稱取烘干的電熔剛玉粉90份,nacl10份,k2co320份,活性炭1份;
(3)將稱量好的原料裝入行星式球磨機(jī)的球磨罐,在380r/min的轉(zhuǎn)速下球磨2h;
(4)將混好的原料壓制成型,成型工藝為在8mpa的壓力下保壓90s,然后進(jìn)行脫模,得到坯體;
(5)將壓制好的試樣埋入工業(yè)氧化鋁填料,按照90℃/小時(shí)-100℃/小時(shí)的加熱速度升溫,在725℃燒結(jié)1.5小時(shí),得到型芯。
所得型芯孔隙率為40.00%。
實(shí)施例3:
(1)將電熔剛玉粉、nacl、k2co3和活性炭放入烘箱中,在145℃的溫度2.8h烘干;
(2)按預(yù)先設(shè)定的比例稱取烘干的電熔剛玉粉100份,nacl8份,k2co310份,活性炭1份;
(3)將稱量好的原料裝入行星式球磨機(jī)的球磨罐,在350r/min的轉(zhuǎn)速下球磨1.8h;
(4)將混好的原料壓制成型,成型工藝為在7mpa的壓力下保壓110s,然后進(jìn)行脫模,得到坯體;
(5)將壓制好的試樣埋入工業(yè)氧化鋁填料,按照90℃/小時(shí)-100℃/小時(shí)的加熱速度升溫,在725℃燒結(jié)1小時(shí),得到型芯。
所得型芯孔隙率為35.60%。
實(shí)施例4:
(1)將電熔剛玉粉、nacl、k2co3和活性炭放入烘箱中,在148℃的溫度3h烘干;
(2)按預(yù)先設(shè)定的比例稱取烘干的電熔剛玉粉85份,nacl3份,k2co320份,活性炭3份;
(3)將稱量好的原料裝入行星式球磨機(jī)的球磨罐,在360r/min的轉(zhuǎn)速下球磨2h;
(4)將混好的原料壓制成型,成型工藝為在7mpa的壓力下保壓100s,然后進(jìn)行脫模,得到坯體;
(5)將壓制好的試樣埋入工業(yè)氧化鋁填料,按照90℃/小時(shí)-100℃/小時(shí)的加熱速度升溫,在725℃燒結(jié)1.2小時(shí),得到型芯。
所得型芯孔隙率為39.7%。
實(shí)施例5:
(1)將電熔剛玉粉、nacl、k2co3和活性炭放入烘箱中,在150℃的溫度3h烘干;
(2)按預(yù)先設(shè)定的比例稱取烘干的電熔剛玉粉80份,nacl10份,k2co39份,活性炭1份;
(3)將稱量好的原料裝入行星式球磨機(jī)的球磨罐,在370r/min的轉(zhuǎn)速下球磨2h;
(4)將混好的原料壓制成型,成型工藝為在8mpa的壓力下保壓100s,然后進(jìn)行脫模,得到坯體;
(5)將壓制好的試樣埋入工業(yè)氧化鋁填料,按照90℃/小時(shí)-100℃/小時(shí)的加熱速度升溫,在725℃燒結(jié)1.4小時(shí),得到型芯。
所得型芯經(jīng)孔隙率為37.6%。。
對比例
采用同實(shí)施例3的原料組成和工藝,不加入活性炭制備型芯:
(1)將電熔剛玉粉、nacl和k2co3放入烘箱中,在145℃的溫度2.8h烘干;
(2)按預(yù)先設(shè)定的比例稱取烘干的電熔剛玉粉100份,nacl8份,k2co310份。
(3)將稱量好的原料裝入行星式球磨機(jī)的球磨罐,在350r/min的轉(zhuǎn)速下球磨1.8h;
(4)將混好的原料壓制成型,成型工藝為在7mpa的壓力下保壓110s,然后進(jìn)行脫模,得到坯體;
(5)將壓制好的試樣埋入工業(yè)氧化鋁填料,按照90℃/小時(shí)-100℃/小時(shí)的加熱速度升溫,在725℃燒結(jié)1小時(shí),得到型芯。
所得型芯孔隙率為30.2%。
可見,本發(fā)明所制備的陶瓷,其孔隙率明顯提高。