專利名稱：膠態(tài)成型制備異型澆口杯的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種異型澆口杯制備方法，尤其涉及一種膠態(tài)成型制備異型澆口杯的方法。屬耐火材料技術領域。
背景技術：
精密鑄造用澆口杯，是服務于鑄造技術的基礎組成部分，特別是與鋼鐵工業(yè)的發(fā)展有著極為密切的關系。澆口杯是冶煉工藝裝備的組成部件之一。主要用于引導液體金屬進入型腔的通道。正確的選擇澆口杯的結構和尺寸以及在鑄件上合理的安置能有效抑制鑄件產(chǎn)生氣孔、沙眼、鐵豆、渣眼、縮孔、裂紋和澆不足等缺陷。目前，國內(nèi)市場的澆口杯很多，但多為品質較低的產(chǎn)品，通過采用傳統(tǒng)的壓機壓制成型的澆口杯，成本非常高，強度低，而且由于長期使用鋼模壓制，摩損嚴重，會大量引入模具上的雜質等設備原因，嚴重影響產(chǎn)品品質。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決傳統(tǒng)的壓機壓制成型的澆口杯，成本非常高，強度低，而且由于長期使用鋼模壓制，摩損嚴重，會大量引入模具上的雜質等設備原因，嚴重影響了產(chǎn)品品質等技術問題，提出了一種制備精密鑄造用的膠態(tài)成型制備異型澆口杯的方法。該方法是通過以下技術方案來實現(xiàn)的:采用的粉體主要為微米及亞微米硬質耐火材料，通過凝膠注模工藝得到陶瓷制品。首先，配制凝 膠注模工藝用單體溶液，在單體溶液中加入預處理過的陶瓷粉體，球磨混合均勻得到穩(wěn)定的漿料，加入催化劑和引發(fā)劑后，抽真空除去混合在漿料中的空氣，然后將漿料澆注入模具中，保溫至單體和交聯(lián)劑完全反應，得到陶瓷素坯，脫模后，將素坯干燥、燒結，即得到澆口杯。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:I)本發(fā)明所用的凝膠注模工藝是一種濕法成形工藝，可消除干法成型時粉體的軟團聚，提高致密度。同時凝膠注模工藝還是一種近凈尺寸成型工藝，即干燥后的素坯與燒結體之間的形狀與尺寸差異極小，這樣可以有效地控制制品的尺寸，實現(xiàn)陶瓷制品的一次成型，而不需要對其進行機械加工，大大降低了生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品的成品率，縮短了生產(chǎn)周期。2)與模壓工藝相比，采用凝膠注模工藝制備澆口杯，不需要價格較為昂貴的壓機，而只需要價格較為低廉的球磨機和攪拌機等設備，一次性投入較低；同時，在制備過程中模具無任何損耗，可多次重復使用。因此利用本方法制備的澆口杯強度高，耐沖刷、高溫下熱塑性好，少粘渣，耐火度可達到1670-1770°C，而且成本低，不會引入其他雜質，品質高于傳統(tǒng)方法制備的澆口杯，有效提聞了廣品品質。


圖1膠態(tài)成型制備異型澆口杯的工作流程圖
具體實施例方式參看圖1，制備精密鑄造用的膠態(tài)成型制備異型澆口杯的方法。該方法包括如下步驟:第一步，對硬質耐火材料進行預處理。所述預處理為對原料進行機械破碎，粒度為:1_以下即可。第二步，配制凝膠注模用單體溶液，以丙烯酰胺為單體，以N，N-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑，以聚丙烯酰胺或檸檬酸銨作為分散劑，以去離子水為分散介質，混合成為單體溶液。所述單體溶液，其各成分的質量百分比為:單體5%-15%，交聯(lián)劑0.25^-1.5%,分散劑0.4 % -4 %，分散介質79.5 % -94.35 %。第三步，將第一步得到的粉體加到第二步中得到的單體溶液中，通過球磨將各成分混合均勻，得到穩(wěn)定的漿料。所述陶瓷粉體，為硬質耐火材料，粒徑< I毫米。所述漿料，其各成分的質量百分比為:陶瓷粉體70%-90%，單體溶液10%-30%。第四步，在第三步中得到的漿料中加入過硫酸銨和四甲基乙二胺分別作為引發(fā)劑和催化劑，將漿料進 行攪拌混合，同時抽真空除去漿料中的空氣，待氣泡完全消除后，將陶瓷漿料從模具的澆口澆入，轉移模具到烘箱中，在40°C -100°C下保溫，直到漿料中的單體與交聯(lián)劑原位聚合形成凝膠網(wǎng)絡，將模具連同里面的陶瓷素坯在室溫下自然冷卻，然后脫模，得到陶瓷素坯，將素坯干燥，得到質地堅硬，且無裂紋的陶瓷素坯。所述引發(fā)劑的加入量為質量百分比0.05% -0.2%,催化劑的加入量為質量百分比 0.05% -0.2%o第五步，將第四步中得到的陶瓷素坯進行燒結，得到品質優(yōu)良的澆口杯制品。所述燒結，具體為:從室溫以1°C /min-5°C /min的速度升溫至400°C，保溫1_4小時，然后以10°c /min-20°c /min的速度升溫至1220°C _1270°C，保溫10-40分鐘。實施例1:陶瓷粉體原料采用平均粒徑為I微米。配制IOOOml單體溶液預混液，質量比例為:10%丙烯酰胺單體；1% N，N-亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)劑；2%聚丙烯酰胺分散劑；87%去離子水。配制質量固含量為60%的漿料，球磨混合2小時。分別加入催化劑四甲基乙二胺和引發(fā)劑過硫酸銨，加入量均為上述漿料的0.2%,再真空攪拌除氣15分鐘，然后澆注入模具中，在80°C下保溫30分鐘。將模具置于室溫條件下，待模具冷卻后，脫模得到澆口杯素坯。將素坯在濕度為90%的恒溫恒濕箱中，直至坯體不再收縮，即可轉移至烘箱中，在40、60、80和100°C下于空氣中各干燥4小時，即得到堅硬的澆口杯素坯。將澆口杯素坯在燒結爐中，從室溫以1°C /min-5°C /min的速度升溫至400°C，保溫I小時，然后以10°C /min-20°C /min的速度升溫至1220°C燒結40分鐘，隨爐冷卻，得到澆口杯制品，強度24MPa，耐火度1670度。實施例2:陶瓷粉體原料采用平均粒徑為I微米。配制IOOOml單體溶液預混液，質量比例為:5%丙烯酰胺單體；0.25% N，N-亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)劑；4%聚丙烯酰胺分散劑；90.75%去離子水。配制質量固含量為70%的漿料，球磨混合2小時。分別加入催化劑四甲基乙二胺和引發(fā)劑過硫酸銨，加入量均為上述漿料的
0.05%，再真空攪拌除氣15分鐘，然后澆注入模具中，在80°C下保溫30分鐘。將模具置于室溫條件下，待模具冷卻后，脫模得到澆口杯素坯。將素坯在濕度為90%的恒溫恒濕箱中，直至坯體不再收縮，即可轉移至烘箱中，在40、60、80和100°C下于空氣中各干燥4小時，即得到堅硬的澆口杯素坯。將澆口杯素坯在燒結爐中，從室溫以1°C /min-5°C /min的速度升溫至400°C，保溫2小時，然后以10°C /min-20°C /min的速度升溫至1250°C，燒結時間為25分鐘，最后得到的澆口杯，強度22MPa耐火度1710度。實施例3陶瓷粉體原料采用平均粒徑為I微米。配制IOOOml單體溶液預混液，質量比例為:15%丙烯酰胺單體；0.75% N, N-亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)劑；0.4%聚丙烯酰胺分散劑；83.85%去尚子水。配制質量固含量為80%的漿料，球磨混合2小時。分別加入催化劑四甲基乙二`胺和引發(fā)劑過硫酸銨，加入量均為上述漿料的
0.15%，再真空攪拌除氣15分鐘，然后澆注入模具中，在90°C下保溫30分鐘。將模具置于室溫條件下，待模具冷卻后，脫模得到澆口杯素坯。將素坯在濕度為90%的恒溫恒濕箱中，直至坯體不再收縮，即可轉移至烘箱中，在40、60、80和100°C下于空氣中各干燥4小時，即得到堅硬的澆口杯素坯。將澆口杯素坯在燒結爐中，從室溫以1°C /min-5°C /min的速度升溫至400°C，保溫4小時，然后以10°C /min-20°C /min的速度升溫至1270°C，燒結時間為10分鐘，最后得到的澆口杯，強度20MPa耐火度1770度。實施例4配制IOOOml單體溶液預混液，質量比例為:5%丙烯酰胺單體；1.5% N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)劑；4%聚丙烯酰胺分散劑；89.5%去離子水。其他同實施例1。實施例5配制IOOOml單體溶液預混液，質量比例為:15%丙烯酰胺單體；0.25% N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)劑；0.4%聚丙烯酰胺分散劑；84.35%去離子水。其他同實施例2。
權利要求
1.膠態(tài)成型制備異型澆口杯的方法，該方法是通過以下技術方案來實現(xiàn)的: 采用的粉體主要為微米及亞微米硬質耐火材料，通過凝膠注模工藝得到陶瓷制品；首先，配制凝膠注模工藝用單體溶液，在單體溶液中加入預處理過的陶瓷粉體，球磨混合均勻得到穩(wěn)定的漿料，加入催化劑和引發(fā)劑后，抽真空除去混合在漿料中的空氣，然后將漿料澆注入模具中保溫至單體和交聯(lián)劑完全反應，得到陶瓷素坯，脫模后，將素坯干燥、燒結，即得到澆口杯。
2.根據(jù)權利要求1所述的膠態(tài)成型制備異型澆口杯的方法，其特征在于:所述凝膠注模用單體溶液，以丙烯酰胺為單體，以N，N-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑，以聚丙烯酰胺或朽1檬酸銨作為分散劑，以去離子水為分散介質配制而成；各成分的質量百分比為:單體5% -15%，交聯(lián)劑 0.25% -L 5%，分散劑 0.4% -4%，分散介質 79.5% -94.35%。
3.根據(jù)權利要求1所述的膠態(tài)成型制備異型澆口杯的方法，其特征在于:所述陶瓷粉體的預處理為進行機械破碎，粒徑< I毫米的微米及亞微米硬質耐火材料。
4.根據(jù)權利要求1所述的膠態(tài)成型制備異型澆口杯的方法，其特征在于:所述漿料各成分的質量百分比為:陶 瓷粉體70% -90%，單體溶液10% -30%。
5.根據(jù)權利要求1所述的膠態(tài)成型制備異型澆口杯的方法，其特征在于:所述引發(fā)劑為硫酸銨，按質量百分比其加入量為0.05% -0.2%;所述催化劑為四甲基乙二胺，按質量百分比其加入量為0.05 % -0.2 %。
6.根據(jù)權利要求1所述的膠態(tài)成型制備異型澆口杯的方法，其特征在于:所述漿料澆注入模具中保溫至單體和交聯(lián)劑完全反應，是指在40°C -100°C下保溫，直到漿料中的單體與交聯(lián)劑聚合形成凝膠網(wǎng)絡。
7.根據(jù)權利要求1所述的膠態(tài)成型制備異型澆口杯的方法，其特征在于:所述燒結，從室溫以1°C /min-5°c /min的速度升溫至400°C，保溫1_4小時，然后以10°C /min-20°C /min的速度升溫至1220°C -1270°C，保溫10-40分鐘。
全文摘要
膠態(tài)成型制備異型澆口杯的方法，是為了解決傳統(tǒng)的壓機壓制成型的澆口杯，成本非常高，強度低，而且由于長期使用鋼模壓制，摩損嚴重，會大量引入模具上的雜質等設備原因，嚴重影響了產(chǎn)品品質等技術問題而設計的。該方法采用凝膠注模工藝，首先配制凝膠注模用單體溶液，然后將硬質粘土耐火材料加入到單體溶液中，混合均勻得到穩(wěn)定的漿料，加入催化劑和引發(fā)劑，再真空除氣，然后將陶瓷漿料澆注到模具中，在設定溫度下使單體與交聯(lián)劑完全反應，得到陶瓷素坯，將素坯烘干、燒結后，即得到精密鑄造用澆口杯制品。利用本發(fā)明制備的澆口杯強度高，耐沖刷、高溫下熱塑性好，少粘渣，耐火度可達到1670-1770℃，品質高于傳統(tǒng)方法制備的澆口杯。
文檔編號C04B35/66GK103172391SQ20111043590
公開日2013年6月26日 申請日期2011年12月22日 優(yōu)先權日2011年12月22日
發(fā)明者趙輝, 韓紹娟, 許壯志, 薛健, 張明, 張全河 申請人:遼寧省輕工科學研究院