一種基于熔融石英的近零收縮率型殼及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于熔融石英的近零收縮率型殼及其制備方法，包括型殼面層和多層型殼背層，型殼面層由型殼面層漿料及面層撒砂材料固化結合成型，該型殼面層漿料中的配制漿料用鋯英粉的粒徑為300目至1250目，面層撒砂層的骨料為鋯英粉，其粒徑為100至150目；型殼背層由型殼背層漿料及背層撒砂材料固化結合成型，該型殼背層漿料中的配制漿料用熔融石英粉和熔融石英砂的粒徑為100目至1250目，背層撒砂層的骨料為石英砂，其粒徑為10至50目；型殼的面層漿料使用鋯英粉，背層漿料使用膨脹系數極小的熔融石英，獲得的型殼熱膨脹系數小，并嚴格控制所用粉體的粒徑，以減小型殼面層與型殼背層之間熱膨脹系數的差異。
【專利說明】
-種基于膝融石英的近零收縮率型亮及其制備方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明設及烙模鑄造技術領域，具體的是一種基于烙融石英的近零收縮率型殼及 其制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著能源利用效率的提升，基于復雜氣動原理或者流體動力學設計的部件越來越 多，其形狀復雜，對于一體性和精度的要求較高。烙模鑄造能夠整體精密鑄造出形狀極為復 雜的零件，因此成為生產復雜金屬構件的主要方法甚至是唯一方法。由于烙模精密鑄造過 程具有流程長、工序多、影響因素復雜等特點，獲得近凈形鑄件并非易事。在烙模鑄造諸多 工序中，有=大關鍵工序對鑄件的尺寸和變形影響較大，分別為蠟模制備、型殼制備、鑄件 凝固。蠟模階段尺寸變形容易控制，而鑄件誘注和冷卻過程中金屬與型殼的相互作用對鑄 件的收縮變形影響很大，一方面型殼要受到金屬的熱沖擊和機械沖擊，另一方面金屬又通 過型殼散熱冷卻和凝固。因此，型殼強度不高和軟化變形是造成鑄件變形重要原因。金屬誘 注后，型殼的熱膨脹率越大，鑄件的凝固收縮變形越大。
[0003] 高溫合金大型薄壁復雜環(huán)型鑄件是航空發(fā)動機、燃機等常用關鍵部件，由于尺寸 大，結構復雜、冶金質量和尺寸精度要求高，而且運些合金鑄件的誘鑄溫度一般在1400~ 160(TC，因此對烙模鑄造過程中型殼質量提出了很高的要求。但是現有制殼工藝存在鑄件 誘鑄收縮率較大，鑄件成形效果不理想等缺點。鑄件結構越復雜，從蠟模至金屬的收縮就越 會受結構因素影響，而且通常情況下，不存在數學上的解析解。因此，在模具設計時鑄件各 個部位的不同收縮率會使模具設計變得異常復雜，從而導致尺寸精度不易控制的缺點；同 時由于型殼在使用過程中極易出現賠燒溫度或保溫時間不到造成的型殼表面毛糖，尤其是 高溫合金大型薄壁鑄件制造領域，影響鑄件表面質量，造成鑄件清理困難，由于型殼表面雜 質無法去除，因此型殼二次賠燒極易造成型殼開裂，無法回收利用，增加了制造成本。
[0004] 因此，有必要對高溫合金大型薄壁復雜環(huán)型鑄件的型殼制備工藝進行改進，使其 滿足鑄件的需求。誘注過程中鑄件的熱應力和型殼強度不高、型殼高溫軟化是造成鑄件收 縮大，變形的主要原因。所W，熱膨脹系數小，抵抗變形能力大的型殼對于航空薄壁鑄件至 關重要。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于烙融石英的近零收縮率型殼及其制備方法，該型殼在 高溫條件下的熱膨脹系數接近于零，具有較強的抵抗變形能力，得到的鑄件精度高。
[0006] 本發(fā)明的技術方案是，一種基于烙融石英的近零收縮率型殼，包括緊貼在預制的 蠟膜表面的型殼面層和緊貼在型殼面層外側的多層型殼背層，所述型殼面層由型殼面層漿 料及面層撒砂材料固化結合成型，所述型殼面層漿料組分包括娃溶膠、錯英粉、侶酸鉆、潤 濕劑、消泡劑和加強劑，所述面層撒砂層的骨料為錯英粉;所述型殼背層由型殼背層漿料及 背層撒砂材料固化結合成型，所述型殼背層漿料組分包括娃溶膠、烙融石英粉、烙融石英 砂、潤濕劑、消泡劑、蒸饋水和加強劑，所述背層撒砂層的骨料為石英砂;型殼的面層漿料使 用錯英粉，背層漿料使用膨脹系數極小的烙融石英，獲得的型殼熱膨脹系數小。
[0007]進一步，該型殼面層漿料中的配制漿料用錯英粉的粒徑為300目至1250目，所述面 層撒砂層的骨料為錯英粉，其粒徑為100至150目；該型殼背層漿料中的配制漿料用烙融石 英粉和烙融石英砂的粒徑為100目至1250目，所述背層撒砂層的骨料為石英砂，其粒徑為10 至50目；嚴格控制面層漿料用粉體、面層掛砂層骨料用粉體、背層漿料用粉體、背層掛砂層 骨料用粉體的粒徑，W減小型殼面層與型殼背層之間熱膨脹系數的差異，獲得的型殼更加 均勻。
[000引進一步，所述型殼面層漿料的質量百分比配方包括:娃溶膠15%-20%，侶酸鉆5%- 100/0,潤濕劑0-0.5%，消泡劑0-0.5%，蒸饋水0.5%-1.0%，加強劑0.5%-1.0%，余量為錯英粉;所 述型殼背層漿料的質量百分比配方包括:娃溶膠20%-40%，粒徑為100目-300目的烙融石英 砂5%-15%，潤濕劑0-0.5%，消泡劑0-0.5%，余量為粒徑為300目-1250目的烙融石英粉;背層 漿料中加入5%-15%的與型殼面層撒砂層的骨料用粉體粒徑相接近的烙融石英，可W使型殼 面層與背層之間易于粘結，避免粉體粒徑差距過大，造成制得的型殼不均勻。
[0009] 進一步，所述加強劑為下苯乳膠、丙締酸、丙締酸醋的混合物，其中所述下苯乳膠 的質量百分比為40%-70%，丙締酸的質量百分比為25%-59%，丙締酸醋的質量百分比為1%- 10%;加入該加強劑后，可降低型殼脫蠟時的開裂風險，同時提高型殼的室溫強度，增加型殼 高溫賠燒的孔隙率，提高型殼的高溫透氣率，降低一次賠燒后石英相變型殼開裂的風險，可 W增加型殼的一次賠燒后的洗殼工序，降低鑄件的夾雜風險，利于型殼的回收利用。
[0010] 進一步，所述潤濕劑為聚氧乙締酸濃縮物與簇甲基纖維素的混合物，其中所述聚 氧乙締酸的質量百分比為60%-80%，簇甲基纖維素的質量百分比為20%-40%;該潤濕劑與蒸 饋水混合后加入漿料，可W增加漿料的滲透性和流平性。
[0011] 進一步，所述消泡劑為正下醇、正辛醇、聚二甲基硅氧烷或乙二醇下酸憐酸醋中的 至少一種。
[0012] 上述近零收縮率型殼的制備方法，包括如下步驟： A、將蠟模模組表面進行除油處理后干燥。
[001 ；3 ] B、配制型殼面層漿料，加入占漿料重量比15%-20%的娃溶膠，加入占重量比5%-10% 的侶酸鉆，加入占重量比0.5%的潤濕劑，加入占重量比0-0.5%的消泡劑，加入占重量比 0.5%-1.0 %的蒸饋水，加入0.5%-1.0 %的加強劑，余量為錯英粉進行混合，攬拌至娃溶膠和 粉料很好地結合在一起，并使?jié){料的粘度達到20-25s，PH值大于8,得到面層漿料。
[0014] C、將面層漿料涂覆在蠟模上，撒粒徑為100至150目的錯英粉進行掛砂，并確保型 殼表面的錯英粉均勻、全面覆蓋，在室溫21 ±5°C、濕度35-75%的環(huán)境中干燥2-24小時，其 中風干2-4小時，制成型殼面層。
[0015] D、配制背層漿料，加入占漿料重量比20%-40%的娃溶膠，加入占漿料重量比5%- 15%、粒徑為100目-300目的烙融石英砂，加入占重量比0-0.5%的潤濕劑，加入占重量比0- 0.5%的消泡劑，余量為粒徑為300目-1250目的烙融石英粉進行混合，攬拌至娃溶膠和粉料 很好地結合在一起，并使?jié){料的粘度達到10-20s，PH值大于7,得到背層漿料。
[0016] E、將背層漿料涂覆在已干燥的型殼面層上，撒粒徑為10至50目的石英砂進行掛 砂，在室溫21 ± 5°C、濕度35-75%的環(huán)境中干燥2-24小時，其中風干0.5-1小時，制成型殼第2 層。
[0017] F、多次重復上述步驟E，完成多層型殼背層的制備;在背層的最后一層，將背層漿 料的粘度調整至15-18S，并不再進行掛砂，在室溫21±5°C、濕度35%-75%的環(huán)境中干燥不低 于15小時，完成封漿。
[0018] G、采用蒸汽脫蠟，然后采用電爐對型殼進行賠燒，賠燒溫度900-1000°C，保溫4-6 小時，制得型殼成品。
[0019] 進一步，所述步驟E的重復次數為8-12次，W使獲得的型殼厚度更為適中。
[0020] 本發(fā)明的基于烙融石英的近零收縮率型殼，型殼的面層漿料使用錯英粉，背層漿 料使用膨脹系數極小的烙融石英，獲得的型殼熱膨脹系數小，并嚴格控制面層漿料用粉體、 面層掛砂層骨料用粉體、背層漿料用粉體、背層掛砂層骨料用粉體的粒徑，W減小型殼面層 與型殼背層之間熱膨脹系數的差異，獲得的型殼更加均勻；背層漿料中加入5%-15%的與型 殼面層撒砂層的骨料用粉體粒徑相接近的烙融石英，可W使型殼面層與背層之間易于粘 結，避免粉體粒徑差距過大，造成制得的型殼不均勻;尤其是在高溫合金大型薄壁鑄件制造 領域，可W較好地防止鑄件薄壁處的變形和厚薄不均;利用限定的材料使得型殼在室溫至 鑄件誘注溫度件的膨脹系數接近0,從而可W使尺寸控制不受鑄件復雜結構的制約，在保證 鑄件尺寸精度的同時，制得的型殼表面致密光滑，得到的鑄件表面質量較高，可W有效減少 鑄件疏松、夾渣、裂紋等缺陷;加入加強劑后，可降低型殼脫蠟時的開裂風險，同時提高型殼 的室溫強度，增加型殼高溫賠燒的孔隙率，提高型殼的高溫透氣率，降低一次賠燒后石英相 變型殼開裂的風險，可W增加型殼的一次賠燒后的洗殼工序，降低鑄件的夾雜風險，利于型 殼的回收利用;加入潤濕劑，可W增加漿料的滲透性和流平性。
【具體實施方式】
[0021] 實施例1 制備K438高溫合金的導向葉片鑄件的型殼，具體包括如下步驟： A、 將蠟模模組表面進行除油處理后干燥； B、 配制型殼面層漿料，按照娃溶膠15%，粒徑300目-1250目的錯英粉75%的重量比進行 混合，再加入占重量比7%的侶酸鉆，加入占重量比0.5%的潤濕劑，該潤濕劑為聚氧乙締酸濃 縮物與簇甲基纖維素的混合物，該潤濕劑中聚氧乙締酸與簇甲基纖維素的質量比為6:4;加 入占重量比0.5%的正下醇（其他實施例可W是正辛醇、聚二甲基硅氧烷或乙二醇下酸憐酸 醋中的至少一種）作為消泡劑，加入占重量比1.0 %的蒸饋水，加入占重量比1.0 %的加強 劑，該加強劑為下苯乳膠、丙締酸、丙締酸醋的混合物，下苯乳膠、丙締酸、丙締酸醋的質量 比為4:5:1;攬拌至娃溶膠和粉料很好地結合在一起，并使?jié){料的粘度達到20-25S (使用5# 蔡恩杯測量），調整PH值至不低于8，得到面層漿料； C、 將面層漿料涂覆在蠟模上，撒粒徑為100至150目的錯英粉進行掛砂，并確保型殼表 面的錯英粉均勻、全面覆蓋，在室溫21 ± 5 °C、濕度35%-75%的環(huán)境中干燥2-24小時，其中風 干2-4小時，制成型殼面層； D、 配制背層漿料，按照娃溶膠40%、粒徑為300目-1250目的烙融石英粉50%、粒徑為100 目-300目的烙融石英砂9%的重量比進行混合，加入占重量比0.5%的潤濕劑，該潤濕劑為聚 氧乙締酸濃縮物與簇甲基纖維素的混合物，聚氧乙締酸與簇甲基纖維素的質量百分比為7: 3;加入占重量比0.5%的正下醇（其他實施例可W是正辛醇、聚二甲基硅氧烷或乙二醇下酸 憐酸醋中的至少一種），攬拌至娃溶膠和粉料很好地結合在一起，并使?jié){料的粘度達到10- 20s(使用5#蔡恩杯測量），調整PH值至不低于7,得到背層漿料； E、 將背層漿料涂覆在已干燥的型殼面層上，撒粒徑為10至50目的石英砂進行掛砂，在 室溫21 ±5°C、濕度35-75%的環(huán)境中干燥2-24小時，其中風干0.5-1小時，制成型殼第2層； F、 多次重復步驟E，完成第3層至第11層型殼背層的制備;然后將背層漿料的粘度調整 至15-18S(使用5#蔡恩杯測量），對型殼背層進行最后一層的制備，并不再進行掛砂，在室溫 21 ±5°C、濕度35-75%的環(huán)境中干燥20小時，完成封漿； G、 采用蒸汽脫蠟，然后采用電爐對型殼進行賠燒，賠燒溫度900°C，保溫4-6小時，制得 型殼成品。
[0022] 采用上述型殼制得的導向葉片，對其關鍵部位尺寸進行了測量，測得值參見表1。
[0023] 表1導向葉片尺寸槍測結果
化惦上還測量結呆W知，由本發(fā)明的型貢制得的導問葉斤，其巧鍵部位的尺了精度口J W滿足CT-4的標準，保證鑄件尺寸精度的同時，制得的型殼表面致密光滑，得到的鑄件表面 質量較高，可W有效減少鑄件疏松、夾渣、裂紋等缺陷。對于需要進行二次賠燒的型殼，對在 一次賠燒后增加洗殼工序，將清洗干凈的型殼進行二次賠燒，實現型殼的回收利用，降低鑄 件的夾雜風險和鑄造成本。
[0024] 實施例2 制備K4169高溫合金的環(huán)套環(huán)鑄件的型殼，具體包括如下步驟： A、 將蠟模模組表面進行除油處理后干燥； B、 配制型殼面層漿料，按照娃溶膠20%，粒徑300目-1250目的錯英粉70%的重量比進行 混合，再加入占重量比7%的侶酸鉆，加入占重量比0.5%的潤濕劑，該潤濕劑為聚氧乙締酸濃 縮物與簇甲基纖維素的混合物，聚氧乙締酸與簇甲基纖維素的質量百分比為6:4;加入占重 量比0.5%的正下醇（其他實施例可W是正辛醇、聚二甲基硅氧烷或乙二醇下酸憐酸醋中的 至少一種)作為消泡劑，加入占重量比1.0 %的蒸饋水，加入占重量比1.0 %的加強劑，該加 強劑為下苯乳膠、丙締酸、丙締酸醋的混合物，下苯乳膠、丙締酸、丙締酸醋的質量百分比為 6:3 :1;攬拌至娃溶膠和粉料很好地結合在一起，并使?jié){料的粘度達到20-25S(使用5#蔡恩 杯測量），調整PH值至不低于8，得到面層漿料； C、 將面層漿料涂覆在蠟模上，撒粒徑為100至150目的錯英粉進行掛砂，并確保型殼表 面的錯英粉均勻、全面覆蓋，在室溫21 ±5°C、濕度35-75%的環(huán)境中干燥2-24小時，其中風 干2-4小時，制成型殼面層； D、 配制背層漿料，按照娃溶膠20%，粒徑為300目-1250目的烙融石英粉64%，粒徑為100 目-300目的烙融石英砂15%進行混合，加入占重量比0.5%的潤濕劑，該潤濕劑為聚氧乙締酸 濃縮物與簇甲基纖維素的混合物，聚氧乙締酸與簇甲基纖維素的質量百分比為6:4;加入占 重量比0.5%的正下醇（其他實施例可W是正辛醇、聚二甲基硅氧烷或乙二醇下酸憐酸醋中 的至少一種），攬拌至娃溶膠和粉料很好地結合在一起，并使?jié){料的粘度達到10-20S(使用 5#蔡恩杯測量），調整PH值至不低于7，得到背層漿料； E、 將背層漿料涂覆在已干燥的型殼面層上，撒粒徑為10至50目的石英砂進行掛砂，在 室溫21 ± 5°C、濕度35%-75%的環(huán)境中干燥2-24小時，其中風干0.5-1小時，制成型殼第2層； F、 多次重復步驟E，完成第3層至第9層型殼背層的制備;然后將背層漿料的粘度調整至 15-18S(使用5#蔡恩杯測量），對型殼背層進行最后一層的制備，并不再進行掛砂，在室溫21 ± 5°C、濕度35-75%的環(huán)境中干燥20小時，完成封漿； G、 采用蒸汽脫蠟，然后采用電爐對型殼進行賠燒，賠燒溫度1000°C，保溫4-6小時，制得 型殼成品。
[0025]采用上述型殼制得的環(huán)套環(huán)鑄件，對其關鍵部位尺寸進行了測量，測得值參見表 2。
[00%] 表2環(huán)套環(huán)鑄件尺寸槍測結果
根據上述測量結果可知，由本發(fā)明的型殼制得的環(huán)套環(huán)鑄件，其關鍵部位的尺寸精度 可W滿足CT-4的標準，保證鑄件尺寸精度的同時，制得的型殼表面致密光滑，得到的鑄件表 面質量較高，可W有效減少鑄件疏松、夾渣、裂紋等缺陷。對于需要進行二次賠燒的型殼，對 在一次賠燒后增加洗殼工序，將清洗干凈的型殼進行二次賠燒，實現型殼的回收利用，降低 鑄件的夾雜風險和鑄造成本。
[0027]實施例3 制備K403高溫合金的噴嘴環(huán)鑄件的型殼，具體包括如下步驟： A、 將蠟模模組表面進行除油處理后干燥； B、 配制型殼面層漿料，按照娃溶膠15%，粒徑300目-1250目的錯英粉73%的重量比進行 混合，再加入占重量比10%的侶酸鉆，加入占重量比0.25%的潤濕劑，該潤濕劑為聚氧乙締酸 濃縮物與簇甲基纖維素的混合物，聚氧乙締酸與簇甲基纖維素的質量百分比為8:2;加入占 重量比0.25%的正下醇(其他實施例可W是正辛醇、聚二甲基硅氧烷或乙二醇下酸憐酸醋中 的至少一種)作為消泡劑，加入占重量比1%的蒸饋水，加入占重量比0.5 %的加強劑，該加強 劑為下苯乳膠、丙締酸、丙締酸醋的混合物，下苯乳膠、丙締酸、丙締酸醋的質量比為7:2.5: 0.5;攬拌至娃溶膠和粉料很好地結合在一起，并使?jié){料的粘度達到20-25S(使用5#蔡恩杯 測量），調整PH值至不低于8，得到面層漿料； C、 將面層漿料涂覆在蠟模上，撒粒徑為100至150目的錯英粉進行掛砂，并確保型殼表 面的錯英粉均勻、全面覆蓋，在室溫21 ± 5 °C、濕度35%-75%的環(huán)境中干燥2-24小時，其中風 干2-4小時，制成型殼面層； D、 配制背層漿料，按照娃溶膠30%，粒徑為300目-1250目的烙融石英粉64%，粒徑為100 目-300目的烙融石英砂5%進行混合，加入占重量比0.5%的潤濕劑，該潤濕劑為聚氧乙締酸 濃縮物與簇甲基纖維素的混合物，聚氧乙締酸與簇甲基纖維素的質量百分比為8:2;加入占 重量比0.5%的正下醇（其他實施例可W是正辛醇、聚二甲基硅氧烷或乙二醇下酸憐酸醋中 的至少一種），攬拌至娃溶膠和粉料很好地結合在一起，并使?jié){料的粘度達到10-20S(使用 5#蔡恩杯測量），調整PH值至不低于7，得到背層漿料； E、 將背層漿料涂覆在已干燥的型殼面層上，撒粒徑為10至50目的石英砂進行掛砂，在 室溫21 ±5°C、濕度35-75%的環(huán)境中干燥2-24小時，其中風干0.5-1小時，制成型殼第2層； F、 多次重復步驟E，完成第3層至第9層型殼背層的制備;然后將背層漿料的粘度調整至 15-18S(使用5#蔡恩杯測量），對型殼背層進行最后一層的制備，并不再進行掛砂，在室溫21 ± 5°C、濕度35-75%的環(huán)境中干燥20小時，完成封漿； G、 采用蒸汽脫蠟，然后采用電爐對型殼進行賠燒，賠燒溫度1000°C，保溫4-6小時，制得 型殼成品。
[0028]采用上述型殼制得的噴嘴環(huán)鑄件，對其關鍵部位尺寸進行了測量，測得值參見表 3。 「00291 棄9庶臟鏈化F?計捻細||棄
根據上述測量結果可知，由本發(fā)明的型殼制得的噴嘴環(huán)鑄件，其關鍵部位的尺寸精度 可W滿足CT-4的標準，保證鑄件尺寸精度的同時，制得的型殼表面致密光滑，得到的鑄件表 面質量較高，可W有效減少鑄件疏松、夾渣、裂紋等缺陷。對于需要進行二次賠燒的型殼，對 在一次賠燒后增加洗殼工序，將清洗干凈的型殼進行二次賠燒，實現型殼的回收利用，降低 鑄件的夾雜風險和鑄造成本。
[0030] 實施例4 在實施例3的基礎上，調整了部分組分的配比制備K403高溫合金的噴嘴環(huán)鑄件的型殼， 具體包括如下步驟： A、 將蠟模模組表面進行除油處理后干燥； B、 配制型殼面層漿料，按照娃溶膠20%，粒徑300目-1250目的錯英粉67%的重量比進行 混合，再加入占重量比10%的侶酸鉆，加入占重量比0.5%的潤濕劑，該潤濕劑為聚氧乙締酸 濃縮物與簇甲基纖維素的混合物，聚氧乙締酸與簇甲基纖維素的質量百分比為7:3;加入占 重量比0.5%的正下醇（其他實施例可W是正辛醇、聚二甲基硅氧烷或乙二醇下酸憐酸醋中 的至少一種)作為消泡劑，加入占重量比1%的蒸饋水，加入占重量比1 %的加強劑，該加強劑 為下苯乳膠、丙締酸、丙締酸醋的混合物，下苯乳膠、丙締酸、丙締酸醋的質量比為40:59:1; 攬拌至娃溶膠和粉料很好地結合在一起，并使?jié){料的粘度達到20-25S(使用5#蔡恩杯測 量），調整PH值至不低于8，得到面層漿料； C、 將面層漿料涂覆在蠟模上，撒粒徑為100至150目的錯英粉進行掛砂，并確保型殼表 面的錯英粉均勻、全面覆蓋，在室溫21 ± 5 °C、濕度35%-75%的環(huán)境中干燥2-24小時，其中風 干2-4小時，制成型殼面層； D、 配制背層漿料，按照娃溶膠20%，粒徑為300目-1250目的烙融石英粉65%，粒徑為100 目-300目的烙融石英砂14%進行混合，加入占重量比0.5%的潤濕劑，該潤濕劑為聚氧乙締酸 濃縮物與簇甲基纖維素的混合物，聚氧乙締酸與簇甲基纖維素的質量百分比為7:3;加入占 重量比0.5%的正下醇（其他實施例可W是正辛醇、聚二甲基硅氧烷或乙二醇下酸憐酸醋中 的至少一種），攬拌至娃溶膠和粉料很好地結合在一起，并使?jié){料的粘度達到10-20S(使用 5#蔡恩杯測量），調整PH值至不低于7，得到背層漿料； E、 將背層漿料涂覆在已干燥的型殼面層上，撒粒徑為10至50目的石英砂進行掛砂，在 室溫21 ±5°C、濕度35-75%的環(huán)境中干燥2-24小時，其中風干0.5-1小時，制成型殼第2層； F、 多次重復步驟E，完成第3層至第9層型殼背層的制備;然后將背層漿料的粘度調整至 15-18S(使用5#蔡恩杯測量），對型殼背層進行最后一層的制備，并不再進行掛砂，在室溫21 ± 5°C、濕度35-75%的環(huán)境中干燥20小時，完成封漿； G、 采用蒸汽脫蠟，然后采用電爐對型殼進行賠燒，賠燒溫度1000°C，保溫4-6小時，制得 型殼成品。
[0031]采用上述型殼制得的噴嘴環(huán)鑄件，對其關鍵部位尺寸進行了測量，測得值參見表 4。 rnrrni 擊/i咖柴巧:錠化口皆松》1擊 1、區(qū)俯丄乂IiWU里5日術叫六"，巧入課巧^〇/?日、
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[0033] 實施例5 在實施例1的基礎上，調整了部分組分的配比制備K438高溫合金的導向葉片鑄件的型 殼，具體包括如下步驟： A、 將蠟模模組表面進行除油處理后干燥； B、 配制型殼面層漿料，按照娃溶膠18%，粒徑300目-1250目的錯英粉75%的重量比進行 混合，再加入占重量比5%的侶酸鉆，加入占重量比0.5%的潤濕劑，該潤濕劑為聚氧乙締酸濃 縮物與簇甲基纖維素的混合物，該潤濕劑中聚氧乙締酸與簇甲基纖維素的質量比為6:4;加 入占重量比0.5%的正下醇（其他實施例可W是正辛醇、聚二甲基硅氧烷或乙二醇下酸憐酸 醋中的至少一種)作為消泡劑，加入占重量比0.5 %的蒸饋水，加入占重量比0.5%的加強劑， 該加強劑為下苯乳膠、丙締酸、丙締酸醋的混合物，下苯乳膠、丙締酸、丙締酸醋的質量比為 40:55: 5;攬拌至娃溶膠和粉料很好地結合在一起，并使?jié){料的粘度達到20-25S(使用5#蔡 恩杯測量），調整PH值至不低于8，得到面層漿料； C、 將面層漿料涂覆在蠟模上，撒粒徑為100至150目的錯英粉進行掛砂，并確保型殼表 面的錯英粉均勻、全面覆蓋，在室溫21 ± 5 °C、濕度35%-75%的環(huán)境中干燥2-24小時，其中風 干2-4小時，制成型殼面層； D、 配制背層漿料，按照娃溶膠30%、粒徑為300目-1250目的烙融石英粉55%、粒徑為100 目-300目的烙融石英砂14%的重量比進行混合，加入占重量比0.5%的潤濕劑，該潤濕劑為聚 氧乙締酸濃縮物與簇甲基纖維素的混合物，聚氧乙締酸與簇甲基纖維素的質量百分比為6: 4;加入占重量比0.5%的正下醇（其他實施例可W是正辛醇、聚二甲基硅氧烷或乙二醇下酸 憐酸醋中的至少一種），攬拌至娃溶膠和粉料很好地結合在一起，并使?jié){料的粘度達到10- 20s(使用5#蔡恩杯測量），調整PH值至不低于7,得到背層漿料； E、 將背層漿料涂覆在已干燥的型殼面層上，撒粒徑為10至50目的石英砂進行掛砂，在 室溫21 ± 5°C、濕度35%-75%的環(huán)境中干燥2-24小時，其中風干0.5-1小時，制成型殼第2層； F、 多次重復步驟E，完成第3層至第11層型殼背層的制備;然后將背層漿料的粘度調整 至15-18S(使用5#蔡恩杯測量），對型殼背層進行最后一層的制備，并不再進行掛砂，在室溫 21 ±5°C、濕度355-75%的環(huán)境中干燥20小時，完成封漿； G、 采用蒸汽脫蠟，然后采用電爐對型殼進行賠燒，賠燒溫度900°C，保溫4-6小時，制得 型殼成品。
[0034] 采用上述型殼制得的導向葉片，對其關鍵部位尺寸進行了測量，測得值參見表1。
[0035] 表5導向葉片尺寸檢測結果
化據上還測重結呆W知，其巧鍵部位的尺了精巧W 滿化c'r-4的你準。
[0036] 本發(fā)明的基于烙融石英的近零收縮率型殼，背層材料主要成分為烙融石英，在型 殼賠燒與烙體誘注過程中，陶瓷型殼的熱膨脹系數較小，可W較好地防止鑄件薄壁處的變 形和厚薄不均;利用限定的材料使得型殼在室溫至鑄件誘注溫度件的膨脹系數接近0，從而 可W使尺寸控制不受鑄件復雜結構的制約，在保證鑄件尺寸精度的同時，制得的型殼表面 致密光滑，得到的鑄件表面質量較高，可W有效減少鑄件疏松、夾渣、裂紋等缺陷。加入加強 劑后，可降低型殼脫蠟時的開裂風險，同時提高型殼的室溫強度，增加型殼高溫賠燒的孔隙 率，提高型殼的高溫透氣率，降低一次賠燒后石英相變型殼開裂的風險，可W增加型殼的一 次賠燒后的洗殼工序，降低鑄件的夾雜風險，利于型殼的回收利用。
[0037] 顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的 實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可W做出其 它不同形式的變化或變動。運里無需也無法對所有的實施方式予W窮舉。而運些屬于本發(fā) 明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍中。
【主權項】
1. 一種型殼，其特征在于，包括緊貼在預制的蠟膜表面的型殼面層和緊貼在型殼面層 外側的多層型殼背層，所述型殼面層由型殼面層漿料及面層撒砂材料固化結合成型，所述 型殼面層漿料組分包括硅溶膠、鋯英粉、鋁酸鈷、潤濕劑、消泡劑和加強劑，所述面層撒砂層 的骨料為鋯英粉;所述型殼背層由型殼背層漿料及背層撒砂材料固化結合成型，所述型殼 背層漿料組分包括硅溶膠、熔融石英粉、熔融石英砂、潤濕劑、消泡劑、蒸餾水和加強劑，所 述背層撒砂層的骨料為石英砂。2. 根據權利要求1所述的型殼，其特征在于，該型殼面層漿料中的配制漿料用鋯英粉的 粒徑為300目至1250目，所述面層撒砂層骨料的粒徑為100至150目；所述型殼背層漿料中的 配制漿料用熔融石英粉和熔融石英砂的粒徑為100目至1250目，所述背層撒砂層骨料的粒 徑為10至50目。3. 根據權利要求2所述的型殼，其特征在于，所述型殼面層漿料的質量百分比配方包 括:硅溶膠15%-20%，鋁酸鈷5%-10%，潤濕劑0-0.5%，消泡劑0-0.5%，蒸餾水0.5%-1.0%，加強 劑0.5%-1.0%，余量為鋯英粉;所述型殼背層漿料的質量百分比配方包括:硅溶膠20%-40%， 粒徑為100目-300目的熔融石英砂5%-15%，潤濕劑0-0.5%，消泡劑0-0.5%，余量為粒徑為300 目-1250目的熔融石英粉。4. 根據權利要求3所述的型殼，其特征在于，所述加強劑為丁苯乳膠、丙烯酸、丙烯酸酯 的混合物，其中所述丁苯乳膠的質量百分比為40%-70%，丙烯酸的質量百分比為25%-59%，丙 烯酸酯的質量百分比為1%_1〇%。5. 根據權利要求4所述的型殼，其特征在于，所述潤濕劑為聚氧乙烯醚濃縮物與羧甲基 纖維素的混合物，其中所述聚氧乙烯醚的質量百分比為60%_80%，羧甲基纖維素的質量百分 比為 20%-40%。6. 根據權利要求5所述的型殼，其特征在于，所述消泡劑為正丁醇、正辛醇、聚二甲基硅 氧烷或乙二醇丁醚磷酸酯中的至少一種。7. 如權利要求3-6之一所述型殼的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： A、 將蠟模模組表面進行除油處理后干燥； B、 配制型殼面層漿料，加入占漿料重量比15%-20%的硅溶膠，加入占重量比5%-10%的鋁 酸鈷，加入占重量比〇-〇 . 5%的潤濕劑，加入占重量比0-0.5%的消泡劑，加入占重量比0.5%-1 .〇 %的蒸餾水，加入〇.5%-1.0 %的加強劑，余量為鋯英粉進行混合，攪拌至硅溶膠和粉料 很好地結合在一起，并使涂料的粘度達到20-25s，PH值大于8,得到面層漿料； C、 將面層涂料涂覆在蠟模上，撒粒徑為100至150目的鋯英粉進行掛砂，并確保型殼表 面的鋯英粉均勻、全面覆蓋，在室溫21 ± 5 °C、濕度35%-75%的環(huán)境中干燥2-24小時，其中風 干2-4小時，制成型殼面層； D、 配制背層漿料，加入占漿料重量比20%-40%的硅溶膠，加入占重量比5%-15%、粒徑為 100目-300目的熔融石英砂，再加入占重量比0-0.5%的潤濕劑，加入占重量比0-0.5%的消泡 劑，余量為粒徑為300目-1250目的熔融石英粉進行混合，攪拌至硅溶膠和粉料很好地結合 在一起，并使?jié){料的粘度達到10-20s，PH值大于7，得到背層漿料； E、 將背層漿料涂覆在已干燥的型殼面層上，撒粒徑為10至50目的石英砂進行掛砂，在 室溫21 ±5°C、濕度35-75%的環(huán)境中干燥2-24小時，其中風干0.5-1小時，制成型殼第2層； F、 多次重復上述步驟E，完成多層型殼背層的制備;在背層的最后一層，將背層漿料的 粘度調整至15-18s，并不再進行掛砂，在室溫21±5°C、濕度35%-75%的環(huán)境中干燥不低于15 小時，完成封楽·; G、采用蒸汽脫蠟，然后采用電爐對型殼進行焙燒，焙燒溫度900-1000°C，保溫4-6小時， 制得型殼成品。8.根據權利要求7所述的近零收縮率型殼制備方法，其特征在于，所述步驟E的重復次 數為8-12次。
【文檔編號】B22C9/04GK105903901SQ201610314620
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月13日
【發(fā)明人】謝金群, 魏劍輝, 陳雙, 陸敏
【申請人】上海萬澤精密鑄造有限公司