本發(fā)明屬于新材料制備領(lǐng)域，尤其涉及一種鋁合金低壓鑄造用氮化硅配件新材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：氮化硅配件新材料是用于有色金屬鑄造領(lǐng)域的低壓鑄造設(shè)備中的關(guān)鍵部件，實(shí)現(xiàn)將有色金屬熔融液在一定氣壓的推動(dòng)下推升至模具型腔而鑄造成型，要求高的氣密性、耐高溫、優(yōu)異的抗熱震性能以及耐熔融有色金屬溶蝕性能。目前低壓鑄造中的有色金屬熔池主要采用硅碳棒及電熱絲從外圍加熱，這種加熱方式一方面熱效率低，另外在有色金屬合金熔體表面易形成氧化膜，而內(nèi)加熱的方式可節(jié)能50％。目前國(guó)內(nèi)低壓鑄造機(jī)配件大多采用耐熱鋼及鑄鐵合金、鈦酸鋁陶瓷及氮化硅結(jié)合碳化硅陶瓷。耐熱鋼及鑄鐵合金是第一代配件材料，其壽命只有2～3天，且被有色金屬熔液侵蝕后，鐵雜質(zhì)會(huì)污染熔液；而鈦酸鋁陶瓷及氮化硅結(jié)合碳化硅陶瓷是第二代配件材料，壽命約2～4周。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種鋁合金低壓鑄造用氮化硅配件新材料及其制備方法，具有高氣密性、抗高溫氧化性、抗熱震性、耐熔融有色金屬溶蝕性、抗有色金屬熔液粘著結(jié)垢等優(yōu)點(diǎn)，使得最終產(chǎn)品使用壽命長(zhǎng)。本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種鋁合金低壓鑄造用氮化硅配件新材料，由以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料組分制備而成，氮化硅87％～98％，燒結(jié)助劑2～13％。優(yōu)選地，所述燒結(jié)助劑包括氧化鈰、氧化鎂、氧化釔、碳化鎢、鈷和氧化鋁，其中各自質(zhì)量百分比為，氧化鈰0.5～2.0％，氧化鎂0.5～2.5％，氧化釔0.3～2.5％，碳化鎢0.2～2.5％，鈷0～1.5％，氧化鋁0.5～2.0％。作為一個(gè)總的技術(shù)方案，本發(fā)明還提供了一種鋁合金低壓鑄造用氮化硅配件新材料制備方法，包括以下步驟，(1)原料：按質(zhì)量百分比準(zhǔn)確稱量氮化硅粉和燒結(jié)助劑，經(jīng)過(guò)調(diào)配、粉碎、混合后形成原料，各原料組分質(zhì)量要求符合工藝標(biāo)準(zhǔn)；(2)混磨：將上述原料進(jìn)行干磨或濕磨得到混合均質(zhì)的漿料；(3)成型：將上述混合均質(zhì)的漿料采用冷等靜壓方法成型胚體；(4)車加工：將上述成型坯體按工藝要求尺寸加工到位；(5)脫膠：成型坯體加工到位后，置于脫膠爐內(nèi)將坯體中成型劑脫出，其中溫度按工藝要求溫度曲線升降溫；(6)高溫?zé)Y(jié)：脫膠后，將坯體置于高溫?zé)Y(jié)爐進(jìn)行燒結(jié)，其中溫度按工藝要求溫度曲線升降溫，燒結(jié)處于氮?dú)鈿夥障拢?7)磨加工：高溫?zé)Y(jié)后進(jìn)行表面磨加工；(8)產(chǎn)品：磨加工后，最后經(jīng)檢查后制成鋁合金低壓鑄造用氮化硅配件新材料產(chǎn)品。優(yōu)選地，如選擇干磨，則將原料中添加研磨介質(zhì)、成型劑、潤(rùn)滑劑進(jìn)行干磨得到混合均質(zhì)的漿料，研磨時(shí)間為72～200小時(shí)，其中研磨介質(zhì)采用氮化硅棒/球，成型劑采用聚乙烯醇或聚乙二醇水溶性高分子材料，潤(rùn)滑劑采用硬脂酸鋅材料。優(yōu)選地，所述氮化硅棒/球的棒/球料比為2～11∶1，所述成型劑的加量符合工藝標(biāo)準(zhǔn)要求，所述潤(rùn)滑劑的加量符合工藝標(biāo)準(zhǔn)要求。優(yōu)選地，所述步驟(2)中，如選擇濕磨，則將原料中添加研磨介質(zhì)、分散劑、成型劑、潤(rùn)滑劑進(jìn)行濕磨、再進(jìn)行噴霧干燥得到混合均質(zhì)的漿料，研磨時(shí)間為72～200小時(shí)，其中研磨介質(zhì)采用氮化硅棒/球，分散劑采用去離子水，成型劑采用聚乙烯醇或聚乙二醇水溶性高分子材料，潤(rùn)滑劑采用硬脂酸鋅材料。優(yōu)選地，所述氮化硅棒/球的棒/球料比為2～11∶1，所述分散劑的加量符合工藝標(biāo)準(zhǔn)要求，所述成型劑的加量符合工藝標(biāo)準(zhǔn)要求，所述潤(rùn)滑劑的加量符合工藝標(biāo)準(zhǔn)要求。優(yōu)選地，所述噴霧干燥采用噴霧制粒干燥，其中噴霧制粒的粉體含水率為0.1～0.3％，粒度為20～200um。優(yōu)選地，所述步驟(3)中冷等靜壓的壓力為100～300mpa，保壓時(shí)間為5～30min。優(yōu)選地，所述步驟(6)中氮?dú)獾膲毫Ρ３衷?～10mpa。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：本發(fā)明的提供的一種鋁合金低壓鑄造用氮化硅配件新材料及其制備方法，其配方簡(jiǎn)單，原料易得，工藝步驟合理且易于實(shí)現(xiàn)，使得最終制得的氮化硅配件新材料產(chǎn)品(包括升液管新材料、鵝頸新材料、內(nèi)加熱管新材料、熱電偶套管新材料、坩堝新材料、排氣管和轉(zhuǎn)子新材料等)不僅耐鋁液腐蝕性顯著增強(qiáng)，而且還具有高氣密性、抗高溫氧化性、抗熱震性、耐熔融有色金屬溶蝕性、抗有色金屬熔液粘著結(jié)垢等優(yōu)點(diǎn)，最終使用壽命長(zhǎng)，達(dá)到1.5年以上，為國(guó)際領(lǐng)先水平。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明實(shí)施例中的氮化硅配件新材料產(chǎn)品和市場(chǎng)上的鑄鐵配件新材料、舊陶瓷配件新材料產(chǎn)品的高溫機(jī)械強(qiáng)度測(cè)試圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例中的氮化硅配件新材料產(chǎn)品和市場(chǎng)上的鑄鐵配件新材料、舊陶瓷配件新材料產(chǎn)品的耐熱沖擊性測(cè)試圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例中的氮化硅配件新材料產(chǎn)品和市場(chǎng)上的鑄鐵配件新材料、舊陶瓷配件新材料產(chǎn)品的耐藥特性測(cè)試圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例1一種鋁合金低壓鑄造用氮化硅配件新材料，以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，由如下組分的原料制備而成，如表1：表1氮化硅87％氧化鈰2.0％氧化鎂2.5％氧化釔2.5％碳化鎢2.5％鈷1.5％氧化鋁2.0％上述氧化鈰、氧化鎂、氧化釔、碳化鎢、鈷和氧化鋁構(gòu)成燒結(jié)助劑。一種采用實(shí)施例1所述配方的鋁合金低壓鑄造用氮化硅配件新材料制備方法，包括如下步驟：(1)原料：按質(zhì)量百分比準(zhǔn)確稱量氮化硅粉和燒結(jié)助劑，經(jīng)過(guò)調(diào)配、粉碎、混合后形成原料，各原料組分質(zhì)量要求符合工藝標(biāo)準(zhǔn)。(2)混磨：將上述原料進(jìn)行干磨或濕磨得到混合均質(zhì)的漿料。此步驟中，如選擇干磨：干磨則將原料中添加研磨介質(zhì)、成型劑、潤(rùn)滑劑進(jìn)行干磨得到混合均質(zhì)的漿料，研磨時(shí)間為72～200小時(shí)。其中研磨介質(zhì)采用氮化硅棒/球，氮化硅棒/球的棒/球料比為2～11∶1；成型劑采用聚乙烯醇或聚乙二醇水溶性高分子材料，成型劑的加量符合工藝標(biāo)準(zhǔn)要求；潤(rùn)滑劑采用硬脂酸鋅材料，所述潤(rùn)滑劑的加量符合工藝標(biāo)準(zhǔn)要求。此步驟中，如選擇濕磨：濕磨則將原料中添加研磨介質(zhì)、分散劑、成型劑、潤(rùn)滑劑進(jìn)行濕磨、再進(jìn)行噴霧干燥得到混合均質(zhì)的漿料，研磨時(shí)間為72～200小時(shí)。其中研磨介質(zhì)采用氮化硅棒/球，氮化硅棒/球的棒/球料比為2～11∶1；分散劑采用去離子水，分散劑的加量符合工藝標(biāo)準(zhǔn)要求；成型劑采用聚乙烯醇或聚乙二醇水溶性高分子材料，成型劑的加量符合工藝標(biāo)準(zhǔn)要求；潤(rùn)滑劑采用硬脂酸鋅材料，潤(rùn)滑劑的加量符合工藝標(biāo)準(zhǔn)要求。噴霧干燥采用噴霧制粒干燥，其中噴霧制粒的粉體含水率為0.1～0.3％，粒度為20～200um。(3)成型：將上述混合均質(zhì)的漿料采用冷等靜壓方法成型胚體。此步驟中，冷等靜壓的壓力為100～300mpa，保壓時(shí)間為5～30min。(4)車加工：將上述成型坯體按工藝要求尺寸加工到位。(5)脫膠：成型坯體加工到位后，置于脫膠爐內(nèi)將坯體中成型劑脫出，其中溫度按工藝要求溫度曲線升降溫。(6)高溫?zé)Y(jié)：脫膠后，將坯體置于高溫?zé)Y(jié)爐進(jìn)行燒結(jié)，其中溫度按工藝要求溫度曲線升降溫，燒結(jié)處于氮?dú)鈿夥障?。此步驟中，氮?dú)獾膲毫Ρ３衷?～10mpa。(7)磨加工：高溫?zé)Y(jié)后進(jìn)行表面磨加工。(8)產(chǎn)品：磨加工后，最后經(jīng)檢查后制成鋁合金低壓鑄造用氮化硅配件新材料產(chǎn)品。產(chǎn)品包括升液管新材料、鵝頸新材料、內(nèi)加熱管新材料、熱電偶套管新材料、坩堝新材料、排氣管和轉(zhuǎn)子新材料等。實(shí)施例2一種鋁合金低壓鑄造用氮化硅配件新材料，以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，由如下組分的原料制備而成，如表2：表2氮化硅93％氧化鈰1.0％氧化鎂1.5％氧化釔1.5％碳化鎢1.5％鈷0.5％氧化鋁1.0％上述氧化鈰、氧化鎂、氧化釔、碳化鎢、鈷和氧化鋁構(gòu)成燒結(jié)助劑。一種采用實(shí)施例2所述配方的鋁合金低壓鑄造用氮化硅配件新材料制備方法，制備方法完全同實(shí)施例1。實(shí)施例3一種鋁合金低壓鑄造用氮化硅配件新材料，以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，由如下組分的原料制備而成，如表3：表3氮化硅98％氧化鈰0.5％氧化鎂0.5％氧化釔0.3％碳化鎢0.2％鈷0％氧化鋁0.5％上述氧化鈰、氧化鎂、氧化釔、碳化鎢、鈷和氧化鋁構(gòu)成燒結(jié)助劑。一種采用實(shí)施例3所述配方的鋁合金低壓鑄造用氮化硅配件新材料制備方法，制備方法完全同實(shí)施例1。將實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3所得的鋁合金低壓鑄造用氮化硅配件新材料產(chǎn)品進(jìn)行取樣性能檢測(cè)(采用業(yè)內(nèi)慣用方法進(jìn)行檢測(cè))，產(chǎn)品指標(biāo)具體如表4，且產(chǎn)品的與熔融金屬發(fā)生反應(yīng)、使用壽命、高溫機(jī)械強(qiáng)度、耐熱沖擊性、耐藥特性分別如表5、表6、圖1、圖2、圖3；同時(shí)對(duì)市場(chǎng)上的鋁合金低壓鑄造用鑄鐵配件材料、鋁合金低壓鑄造用舊陶瓷配件材料進(jìn)行取樣性能檢測(cè)(采用業(yè)內(nèi)慣用方法進(jìn)行檢測(cè))，產(chǎn)品指標(biāo)具體如表4，且產(chǎn)品的與熔融金屬發(fā)生反應(yīng)、使用壽命、高溫機(jī)械強(qiáng)度、耐熱沖擊性、耐藥特性分別如表5、表6、圖1、圖2、圖3：表4表5表6使用助熔劑不使用助熔劑實(shí)施例16個(gè)月～1年約2年實(shí)施例26個(gè)月～1年約2年實(shí)施例36個(gè)月～1年約2年鑄鐵2天～1星期約1個(gè)月舊陶瓷2星期～1個(gè)月1個(gè)月～2個(gè)月上述的實(shí)施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，不能以此來(lái)限定本發(fā)明的權(quán)利范圍，因此，依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所作的修改、等同變化、改進(jìn)等，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。當(dāng)前第1頁(yè)12