專(zhuān)利名稱(chēng)：用于鈦及鈦合金精密鑄造的氮化硼陶瓷型殼的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于鈦及鈦合金精密鑄造的氮化硼陶瓷型殼的制備方法。屬耐高溫陶瓷模殼材料成型工藝技術(shù)的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鈦和鈦合金由于具有密度小，比強(qiáng)度高，耐腐蝕等一系列優(yōu)異的特性，被廣泛地應(yīng)用于航空航天工業(yè)、能源工業(yè)、海上運(yùn)輸工業(yè)、化學(xué)工業(yè)等方面。但是鈦和鈦合金在高溫下具有很高的化學(xué)活性，要與常用的各種耐火材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。這就需要鈦合金鑄造使用的耐火材料及粘結(jié)劑具有非常高的化學(xué)穩(wěn)定性。目前使用較多的鈦合金精密鑄造用型殼，大致可分為石墨型殼、鎢面層陶瓷型殼、氧化物陶瓷型殼等。其中，石墨型殼所澆注出來(lái)的鑄件，在表面上有一層滲碳的α脆性層，厚度大約為0.2～0.3mm，它有可能在應(yīng)力作用下引發(fā)裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展。石墨型殼的熱穩(wěn)定性有一定的限度，當(dāng)石墨與鈦液接觸，在達(dá)到反應(yīng)激活能的條件下，有可能發(fā)生急劇的放熱連鎖反應(yīng)，因此石墨型殼不宜澆注大型復(fù)雜鈦合金鑄件。另外，石墨型殼的收縮率高，是普通熔模陶瓷型殼的兩倍，這影響了熔模石墨型殼鈦合金精密鑄件的精度。鎢面層陶瓷型殼制備時(shí)，鎢粉作為涂料中的填料使用，鎢粉的性能對(duì)型殼的品質(zhì)有重大影響，鎢粉要求有極高的強(qiáng)度，否則會(huì)影響鈦合金鑄件的質(zhì)量。鎢面層熔模型殼α必須采用溶劑脫蠟，因而對(duì)人體健康有傷害，同時(shí)也污染環(huán)境；另外鎢面層型殼在還原性氣氛下焙燒，脫蠟石沉積在型殼表面上的模料灰分很難燒掉，在澆注時(shí)很容易與液鈦反應(yīng)，在鑄件表面形成氣孔。氧化物陶瓷型殼的面層和鄰層涂料中使用的氧化鋯、氧化釔等與鈦液反應(yīng)較小的氧化物，其性能較高；其中的氧化釔作為填料的面層涂料鑄造性能較好，但氧化釔容易發(fā)生水化作用，其漿料對(duì)pH值變化十分敏感，易膠凝。另外，氧化物陶瓷型殼無(wú)法避免在鑄件表面形成α粘污層，其厚度在0.02～0.2mm范圍內(nèi)不等。氧化硼是一種化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定的耐火物質(zhì)，氮化硼陶瓷型殼與鈦及鈦合金反應(yīng)程度小，形成α粘污層厚度小。有研究表面熱解氧化硼坩堝已經(jīng)可以用于鈦合金熔煉。此外由于氮化硼穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，其在水、酸、堿中都不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以含有氮化硼的涂料穩(wěn)定且不得凝膠。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于鈦及鈦合金精密鑄造的氮化硼陶瓷型殼的制備方法。
本發(fā)明一種用于鈦及鈦合金精密鑄造的氮化硼陶瓷型殼的制備方法，其特征在于具有以下的工藝過(guò)程和步驟a.涂料的制備在磨細(xì)的、過(guò)325目篩的耐高溫化合物粉料中加入粘結(jié)劑，并用攪拌器不斷攪拌；加入水或有機(jī)溶劑作為稀釋劑，控制涂料漿的粘度為10～40S；耐高溫化合物為氧化硼或氮化硼與氧化釔、氧化鋯、氧化鈦、氮化鈦、氧化鋁中的任一種組成的混合物；粘結(jié)劑為二醋酸鋯、碳酸鋯按、硅溶膠、釔溶膠中的任一種；耐高溫化合物材料與粘結(jié)劑的重量配比為1∶1～3∶1；b.型殼的制備將蠟?zāi)＝肷鲜雠渲坪玫耐苛蠞{中，稍待片刻，讓涂料均勻地涂掛在蠟?zāi)Ｉ虾螅M(jìn)行撤砂，即將氮化硼干粉均勻地撤在涂掛了涂料的蠟?zāi)Ｉ稀⒊飞斑^(guò)程1～2次然后再進(jìn)行背層涂料；背層涂料所用的粘結(jié)劑為硅酸乙脂或硅溶膠，所用的填料為莫來(lái)石細(xì)粉，將該背層涂料漿料覆于上述涂層蠟?zāi)５耐鈱?，隨后再用較粗的莫來(lái)石粉粒進(jìn)行撒砂；背層涂料按此操作重復(fù)3～5次；最終形成涂層的總厚度為3～10mm；c.將上述具有多層涂層的蠟?zāi)＿M(jìn)行干燥，待干燥硬化后，脫除蠟?zāi)?，形成型殼；d.將脫除蠟?zāi)５男蜌し湃霟Y(jié)爐中在含氮?dú)夥障卤簾?，焙燒溫度?00～1100℃，燒結(jié)1～2小時(shí)后，保溫于300℃1～2小時(shí)，隨后隨爐冷卻至室溫，最終制成用于鈦及鈦合金精密鑄造的氮化硼陶瓷型殼。
本發(fā)明方法制得的氮化硼陶瓷型殼的優(yōu)點(diǎn)(1)氮化硼陶瓷型殼與鈦及鈦合金反應(yīng)程度小，鑄件表面形成α粘污層厚度小。(2)氮化硼陶瓷型殼的強(qiáng)度高，鑄件表面的光潔度高。(3)含有氮化硼的涂料性能穩(wěn)定，不易膠凝，有利于陶瓷型殼的成型。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)將本發(fā)明的實(shí)施例敘述于后。
實(shí)施例1本實(shí)施例中的工藝過(guò)程和步驟如下(1)涂料的制備在磨細(xì)的、過(guò)325目篩的氮化硼粉料(其粒徑相當(dāng)于40μ)中加入粘結(jié)劑二醋酸鋯，用攪拌器不斷攪拌，控制涂料漿的粘度為30S；氮化硼粉料與粘結(jié)劑的重量配比為3∶1；
(2)型殼的制備將蠟?zāi)＝肷鲜雠渲坪玫耐苛蠞{中，稍待片刻，讓涂料均勻地涂掛在蠟?zāi)Ｉ虾螅M(jìn)行撤砂，即將氮化硼干粉均勻地撤在涂掛了涂料的蠟?zāi)Ｉ?，待涂料充分干燥和硬化后，再重?fù)上述浸涂、撤砂過(guò)程一次；然后再進(jìn)行背層涂料；背層涂料用粘結(jié)劑為硅溶膠，所用的填料為莫來(lái)石細(xì)粉，將該背層涂料漿料覆于上述涂層蠟?zāi)５耐鈱?，隨后再用較粗的莫來(lái)石粉粒進(jìn)行撒砂；背層涂料按此操作重復(fù)3次；最終形成涂層的總厚度為5mm；(3)將上述具有多層涂層的蠟?zāi)＿M(jìn)行干燥，待干燥硬化后，脫除蠟?zāi)＃纬尚蜌ぃ?4)將脫除蠟?zāi)５男蜌し湃霟Y(jié)爐中，在含氮?dú)夥障卤簾?，焙燒溫度?000℃，燒結(jié)1小時(shí)后，于300℃溫度2小時(shí)，隨后隨爐冷卻至室溫，最終制成用于鈦及鈦合金精密鑄造的氮化硼陶瓷型殼。
權(quán)利要求
1.一種用于鈦及鈦合金精密鑄造的氮化硼陶瓷型殼的制備方法，其特征在于具有以下的工藝過(guò)程和步驟a.涂料的制備在磨細(xì)的、過(guò)325目篩的耐高溫化合物粉料中加入粘結(jié)劑，并用攪拌器不斷攪拌；加入水或有機(jī)溶劑作為稀釋劑，控制涂料漿的粘度為10～40S；耐高溫化合物為氧化硼或氮化硼與氧化釔、氧化鋯、氧化鈦、氮化鈦、氧化鋁中的任一種組成的混合物；粘結(jié)劑為二醋酸鋯、碳酸鋯按、硅溶膠、釔溶膠中的任一種；耐高溫化合物材料與粘結(jié)劑的重量配比為1∶1～3∶1；b.型殼的制備將蠟?zāi)＝肷鲜雠渲坪玫耐苛蠞{中，稍待片刻，讓涂料均勻地涂掛在蠟?zāi)Ｉ虾?，進(jìn)行撤砂，即將氮化硼干粉均勻地撤在涂掛了涂料的蠟?zāi)Ｉ稀⒊飞斑^(guò)程1～2次然后再進(jìn)行背層涂料；背層涂料所用的粘結(jié)劑為硅酸乙脂或硅溶膠，所用的填料為莫來(lái)石細(xì)粉，將該背層涂料漿料覆于上述涂層蠟?zāi)５耐鈱?，隨后再用較粗的莫來(lái)石粉粒進(jìn)行撒砂；背層涂料按此操作重復(fù)3～5次；最終形成涂層的總厚度為3～10mm；c.將上述具有多層涂層的蠟?zāi)＿M(jìn)行干燥，待干燥硬化后，脫除蠟?zāi)?，形成型殼；d.將脫除蠟?zāi)５男蜌し湃霟Y(jié)爐中在含氮?dú)夥障卤簾?，焙燒溫度?00～1100℃，燒結(jié)1～2小時(shí)后，保溫于300℃ 1～2小時(shí)，隨后隨爐冷卻至室溫，最終制成用于鈦及鈦合金精密鑄造的氮化硼陶瓷型殼。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于鈦及鈦合金精密鑄造的氮化硼陶瓷型殼的制備方法。屬耐高溫陶瓷模殼材料成型工藝技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的工藝過(guò)程和步驟如下先在磨細(xì)的、過(guò)325目篩的氮化硼粉料與粘結(jié)劑二醋酸鋯或硅溶膠按3∶1重量配比制成涂料漿，然后將蠟槽浸入于上述涂料漿中，讓涂料均勻地涂掛在蠟?zāi)Ｉ虾筮M(jìn)行撒砂，即將氮化硼干粉撒在涂掛了涂料的蠟?zāi)Ｉ?，待干燥和硬化后再重?fù)上述浸涂撤砂過(guò)程1～2次；然后再進(jìn)行背層涂料，用粘結(jié)劑和莫來(lái)石粉料配成的漿料再進(jìn)行背層涂料3～5次；最后將具有多層涂層的蠟?zāi)＿M(jìn)行干燥、脫模、900～1100℃含氮?dú)夥障聼Y(jié)，最后制得氮化硼陶瓷型殼。
文檔編號(hào)B22C9/06GK1876272SQ200610028168
公開(kāi)日2006年12月13日 申請(qǐng)日期2006年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月27日
發(fā)明者毛協(xié)民, 李重河, 沈彬, 劉宏葆, 周星, 朱明 , 蔣留全 申請(qǐng)人:上海大學(xué)