[发明专利]一种钛及钛合金铸造用石墨型涂料

说明书

技术领域

本发明涉及一种涂料，具体是一种钛及钛合金铸造用石墨型涂料。

背景技术

钛合金强度高、密度小、耐腐蚀性好，使得钛合金铸件在航空、航天、舰船、冶金、化工领域得到广泛应用。钛铸件的设计愈来愈趋向于具有结构复杂、大型、薄壁、壁厚不均等特点，铸件质量要求越来越高，使得钛铸件的铸造技术难度也愈来愈大。目前单件、小批量及大型复杂钛合金铸件均采用石墨型工艺生产。该工艺用人造石墨制作铸型。虽然石墨材料对钛液的化学稳定性较好，但浇铸出的铸件表面粗糙度≥12.5μm，污染层厚约0.1～0.3mm。石墨型导热系数高，退让性差，致使钛铸件易出现充型困难、表面冷隔和裂纹等缺陷。因此石墨型工艺需进一步改进，以满足钛合金铸件产品的高质量要求。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种钛及钛合金铸造用石墨型涂料，在钛及钛合金石墨型铸造工艺中，用该涂料涂覆石墨铸型的型腔表面，即引入涂层技术，所生产的铸件表面粗糙度≤6.3μm，表面污染层≤0.05mm，钛铸件无高密度夹杂、浇不足、表面冷隔和裂纹等缺陷。

采用的技术方案是：

一种钛及钛合金铸造用石墨型涂料，是由按重量百分比计28-70wt％耐火骨料粉，29-70wt％粘结剂、0-2wt％表面活性剂和0-1wt％消泡剂混合均匀制备成。

耐火骨料由经稳定化处理的氧化钇(成份Y₂O₃)、钇稀土氧化物(成份Y₂O₃+ReO)、氧化锆(ZrO₂)中至少一种组成，三种耐火骨料的组份在如下范围变化：氧化钇0-100wt％、钇稀土氧化物0-100wt％、氧化锆0-40wt％、耐火骨料粉粒度小于0.053mm(270^#)。

上述粘结剂为醋酸锆溶液，醋酸锆溶液浓度为：30-40wt％。表面活性剂为：JFC，消泡剂为：正丁醇。

一种钛及钛合金铸造用石墨型涂料的生产方法，是将28-70wt％的耐火骨料粉放入29-70wt％的醋酸锆溶液内，用涂料搅拌机搅拌1-4小时，再放入0-2wt％的表面活性剂和0-1wt％的消泡剂，搅拌混合均匀后，即为成品涂料。涂料生产工作环境温度控制在16～28℃，相对湿度控制在45～75％，涂料温度控制在9～23℃，涂料粘度控制在5～28sec。

一种钛及钛合金铸造用石墨型涂料的使用方法，是采用人工涂刷或喷枪喷涂在石墨铸型的型腔表面，厚度为0.1～0.3mm。工作环境温度控制在16～28℃，相对湿度控制在30～75％。石墨铸型可预热，控制温度在16～150℃。

石墨铸型在涂覆后，涂层可自然干燥1～10h。要求在真空炉内加热烧结除气，真空度不低于30Pa，加热温度700～900℃，保温2～4h。炉冷至350℃以下出炉。石墨铸型待浇注使用。

本发明的一种钛及钛合金铸造用石墨型涂料具有如下优点：

在石墨型上使用该涂料后，浇注钛合金将具有以下优点：①可有效提高钛液的充型能力，减少因石墨激冷所造成的浇不足、冷隔、裂纹等缺陷；②可明显提高铸件表面光洁度；③热稳定性高，铸件污染层厚度明显低于普通机加石墨型；④可提高石墨铸型在凝固过程中的退让性，可降低铸型对铸件收缩时的阻碍作用；⑤铸型易于清理。

具体实施方式

实施例一

一种钛及钛合金铸造用石墨型涂料，是由氧化钇粉40％，醋酸锆溶液59％，表面活性剂JFC0.9％和消泡剂正西醇0.1％混合搅拌均匀制备成。上述百分比为重量百分比。该涂料物理性质：常温密度为2.21×103kg/m3，PH值为5，流杯粘度为6.3秒，表面强度(抓搔法)为0.8克，常温导热系数为0.468W/m·k，1000℃导热系数为1.230W/m·k。该涂料具有良好的悬浮性、涂刷性、抗流淌性、润湿性和热稳定性。

实施例二

一种钛及钛合金铸造用石墨型涂料，是由稀土氧化物粉66％、醋酸锆溶液32％，表面活性剂JFC1.5％和消泡剂0.5％混合搅拌均匀制备成。上述百分比为重量百分比。

实施例三

一种钛及钛合金铸造用石墨型涂料，是由氧化钇粉20％，钇稀土氧化物粉20％，氧化锆粉26％、醋酸锆溶液32.8％、表面活性剂JFC1％和消泡剂正西醇0.2％混合搅拌均匀制备成。上述百分比为重量百分比。

实施例四

一种钛及钛合金铸造用石墨型涂料，是由氧化钇粉29.8％，醋酸锆溶液70％、表面活性剂JFC 0.1％和消泡剂正丁醇0.1％混合搅拌均匀制备成。十述百分比为重量百分比。