專利名稱：一種用于鈦及鈦合金精密鑄造的SrZrO₃型殼及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于鈦及鈦合金精密鑄造的型殼及其制備方法。屬于合金精密鑄造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鈦及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、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和粘結(jié)劑的具有非常高的化學(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a脆性層，厚度大約為0.2 0.3 _，它有可能在應(yīng)力作用下 引發(fā)裂紋的產(chǎn)生與擴(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)有重大的影響，鎢粉應(yīng)具較高的純度，雜質(zhì)含量不能超過(guò)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，氧、碳含量的超標(biāo)，將影響鈦鑄件的品質(zhì)。鎢面層熔模型殼必須采用溶劑脫蠟，因而對(duì)人體健康有很大的傷害，同時(shí)也污染環(huán)境。鎢面層型殼在還原性氣氛下焙燒，脫蠟后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主要使用了氧化鋯、氧化釔、氧化鈣等與鈦液反應(yīng)較小的氧化物，其中以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a粘污層，a粘污層的厚度從0. 02、. 2_不等。鋯酸鍶是一種化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定的耐火材料，鋯酸鍶陶瓷型殼與鈦及鈦合金反應(yīng)程度小。此外由于鋯酸鍶穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，其在水、弱酸、強(qiáng)堿中都不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以含有鋯酸鍶的涂料穩(wěn)定不易膠凝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于鈦及鈦合金精密鑄造的SrZrO3型殼及其制備方法，其特征在于所述型殼的面層由填料和粘結(jié)劑構(gòu)成，所述填料為鋯酸鍶；所述粘結(jié)劑為醋酸鋯或釔溶膠不與鈦合金反應(yīng)的粘結(jié)劑；填料與粘結(jié)劑的重量配比為3 :1 5 :1 ;型殼的背層或次面層由硅熔膠作為粘結(jié)劑或硅酸乙酯和作為填料的莫來(lái)石粉構(gòu)成。本發(fā)明是一種用于鈦及鈦合金精密鑄造的SrZrO3型殼的制備方法，其特征在于所述制備方法具有以下的過(guò)程和步驟
a鋯酸鍶原料的預(yù)處理將酸洗后的鋯酸鍶粉粒經(jīng)過(guò)氣流篩、球磨等方法得到小于200目的鋯酸鍶顆粒；
b面層和背層或次面層涂料的制備在粘結(jié)劑中加入經(jīng)過(guò)預(yù)處理的鋯酸鍶，并用攪拌器不斷攪拌，適量加入添加劑；添加劑為化學(xué)成分為硬脂酸的表面活性劑和化學(xué)成分為聚二甲基硅氧烷的消泡劑；面層涂料的重量配比為75 84. 5被％鋯酸鍶、15 25被％粘結(jié)劑和
0.ro. 5wt%表面活性劑和0. ro. 5wt%消泡劑組成。控制涂料漿的粘度大約在15飛5s (美制4號(hào)流杯)；背層或次面層涂料的重量配比為莫來(lái)石粉粘結(jié)劑=4:1;
c型殼的制備涂料制備好后，將蠟?zāi)＝朊鎸油苛现?，?dāng)多余的涂料流淌下來(lái)，并使涂料均勻地涂掛在蠟?zāi)Ｉ蠒r(shí)進(jìn)行撒砂，將8(T120目的鋯酸鍶粉末均勻地撒在涂掛了涂料蠟?zāi)Ｉ?；涂料充分干燥和硬化后，再重?fù)1-2次上述步驟；背層或次面層的涂料則使用上述硅酸乙酯或硅熔膠粘結(jié)劑和填料莫來(lái)石粉，組成的涂料其粘度控制在l(T20s，然后再用20目莫來(lái)石粉撒砂；重復(fù)2-3次；然后干燥； d型殼的脫蠟將干燥好的型殼使用高壓蒸汽釜或微波脫蠟；e型殼的燒結(jié)將已脫蠟的型殼放入焙燒爐中在空氣中燒結(jié)，焙燒溫度115(Tl250°C，燒結(jié)一小時(shí)，然后在300°C下保溫2 3小時(shí)，隨后隨爐冷卻至室溫，即得型殼成品。


圖I澆注前后的型殼(左為澆注后、右為澆注前)
圖2敲掉部分型殼后的合金局部
圖3完全去掉型殼的合金 具體實(shí)現(xiàn)方式
現(xiàn)將本發(fā)明的具體實(shí)施例敘述于后實(shí)施例本實(shí)施例中的制備過(guò)程和步驟如下所述
(1)涂料的制備把經(jīng)過(guò)磨細(xì)、過(guò)200目篩的鋯酸鍶粉料中加入粘結(jié)劑二醋酸鋯，用攪拌器不斷攪拌，控制涂料漿的粘度大約在30s，鋯酸鍶粉料與粘結(jié)劑的重量比4:1 ;
(2)型殼的制備將蠟?zāi)＝肷鲜雠渲煤玫耐苛现?，稍待片刻，讓涂料均勻地涂掛在蠟?zāi)Ｉ蠒r(shí)，可撒砂，將鋯酸鍶干粉均勻地散在涂掛了涂料蠟?zāi)Ｉ稀⑷錾斑^(guò)程重復(fù)I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)石粉，兩者重量配比為1:4 ;將該背層涂料漿料涂敷于上述涂層蠟?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)＃纬尚蜌ぁ?4)型殼的燒結(jié)；將已脫蠟的型殼放入焙燒爐中在氮?dú)獗Ｗo(hù)下焙燒，焙燒溫度115(Tl250°C，燒結(jié)I小時(shí)，于300°C保溫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鋯酸鍶陶瓷型殼。利用經(jīng)此工序制成的型殼澆注鈦鎳合金，無(wú)明顯反應(yīng)層，熔煉后金屬表面光潔，合金性能良好。
權(quán)利要求
1.一種用于鈦及鈦合金精密鑄造的SrZrO3型殼，其特征在于所述型殼的面層由填料和粘結(jié)劑構(gòu)成，所述填料為鋯酸鍶；所述粘結(jié)劑為醋酸鋯或釔溶膠等不與鈦合金反應(yīng)的粘結(jié)齊IJ，填料與粘結(jié)劑的重量配比為3 :1 5 :1 ;型殼的背層或次面層由硅熔膠或硅酸乙酯作為粘結(jié)劑和作為填料的莫來(lái)石粉構(gòu)成。
2.一種用于鈦及鈦合金精密鑄造的51'21'03型殼的制備方法，其特征在于所述制備方法具有以下的過(guò)程和步驟 a鋯酸鍶原料的預(yù)處理將酸洗后的鋯酸鍶粉粒經(jīng)球磨磨細(xì)并通過(guò)氣流篩得到小于200目的鋯酸鍶顆粒； b面層和背層或次面層涂料的制備在粘結(jié)劑中加入經(jīng)過(guò)預(yù)處理的鋯酸鍶，并用攪拌器不斷攪拌，適量加入添加劑；添加劑為化學(xué)成分為硬脂酸的表面活性劑和化學(xué)成分為聚二甲基硅氧烷的消泡劑；面層涂料的重量配比為75 84. 5被％鋯酸鍶、15 25被％粘結(jié)劑和O.Γ0. 5wt%表面活性劑和O. Γ0. 5wt%消泡劑組成；用美制4號(hào)流杯控制涂料漿的粘度大 約在15飛5s ;背層或次面層涂料的重量配比為莫來(lái)石粉粘結(jié)劑=4:1; c型殼的制備涂料制備好后，將蠟?zāi)＝朊鎸油苛现?，?dāng)多余的涂料流淌下來(lái)，并使涂料均勻地涂掛在蠟?zāi)Ｉ蠒r(shí)進(jìn)行撒砂，將8(Γ120目的鋯酸鍶粉末均勻地撒在涂掛了涂料蠟?zāi)Ｉ?；涂料充分干燥和硬化后，再重?fù)1-2次上述步驟；背層或次面層的涂料則使用上述硅酸乙酯或硅熔膠粘結(jié)劑和填料莫來(lái)石粉，組成的涂料其粘度控制在l(T20s，然后再用20目莫來(lái)石粉撒砂；重復(fù)2-3次；然后干燥； d型殼的脫蠟將干燥好的型殼使用高壓蒸汽釜或微波脫蠟；e型殼的燒結(jié)將已脫蠟的型殼放入焙燒爐中在空氣中燒結(jié)，焙燒溫度115(Tl250°C，燒結(jié)一小時(shí)，然后在300°C下保溫2 3小時(shí)，隨后隨爐冷卻至室溫，即得型殼成品。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種用于鈦及鈦合金精密鑄造的SrZrO3型殼及其制備方法。以鋯酸鍶為填料，醋酸鋯或釔溶膠等不與鈦合金反應(yīng)的粘結(jié)劑，經(jīng)過(guò)預(yù)處理、成型、硬化、燒結(jié)等工序制成型殼。該型殼與鈦及鈦合金反應(yīng)程度小，鑄件表面形成的粘污層厚度?。讳喫徭J陶瓷型殼的強(qiáng)度高，鑄件表面的光潔度高；含有鋯酸鍶的涂料穩(wěn)定不易膠凝，懸浮性好，保存時(shí)間長(zhǎng)。
文檔編號(hào)B22C9/04GK102962401SQ20121049978
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者李重河, 周菲菲, 姜敏, 魯雄剛, 張釗, 邢方圓 申請(qǐng)人:上海大學(xué)