[发明专利]钛酸铝陶瓷升液管的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种陶瓷材料的制备方法，该方法制备的钛酸铝陶瓷升液管主要应用到生产车优质安全结构件(例如：轮毂、行驶部件等)以及发动机结构件(特别是汽车、摩托车用部件)的低压铸造机上的关键部件。

背景技术：

钛酸铝陶瓷升液管是用于低压铸造机上制造铝合金制品(特别是汽车、摩托车用部件)的关键部件。铸造生产时，钛酸铝陶瓷升液管直接与铝合金溶液接触(温度700℃左右)，每隔3-5分钟钛酸铝陶瓷升液管给模具腔内加一次铝溶液，针对钛酸铝陶瓷升液管苛刻的应用环境以及连续化、自动化生产的需要，低压铸造机对钛酸铝陶瓷升液管的质量和性能要求非常严格。要求其不仅具有耐高温、耐铝合金等金属溶液的侵蚀，而且要具有优异的抗热冲击疲劳性能，即在使用过程中不掉渣、不炸裂、使用寿命长等。

传统的用于低压铸造升液管的材质有铸铁升液管、不锈钢升液管、石英陶瓷升液管等。其中，铸铁、不锈钢陶瓷升液管耐铝液腐蚀性差，在使用时易给铝液引入铁杂质而使铝铸件质量下降，并且使用寿命不超过两天；石英陶瓷升液管的使用寿命虽比铸铁和不锈钢升液管寿命长，但由于存在结晶、还原等问题，其寿命也只有十几天，导致频繁更换升液管，影响生产的连续化和自动化，因而无形中增加了运行及生产成本。

随着高科技的发展，国外高性能的陶瓷升液管都转向了钛酸铝陶瓷升液管，该种材质的陶瓷升液管不仅具有与铝熔液不浸润、不发生反应等优点；而且与石英陶瓷升液管相比，具有强度高、抗热震能力强，在使用过程中不掉渣、使用寿命长等突出特点，可大幅度提高铸件的质量。中国专利公开了《一种低膨胀钛酸铝陶瓷导液管的制备方法》(公开号CN101117287)，首先合成钛酸铝陶瓷，制成粉体后，进行注凝成型，最后烧成制得，钛酸铝陶瓷的合成原料的重量百分组成为：三氧化二铝37.18～53.1％、氧化钛32.82～46.9％和添加剂0～30％；其中，添加剂的重量组成为：莫来石0～30％、镁铝尖晶石0～30％、堇青石0～40％和碱式碳酸镁0～100％。但是该技术的实际应用是否能够形成产业化，以及应用的效果如何制得探讨。

发明内容

本发明是为满足我国低压铸造行业以及日益增长的汽车、电子等行业发展的需求，经过多年的技术研究，提出一种工艺合理、技术成熟且加工的产品性能高的钛酸铝陶瓷升液管的制备方法。

目前钛酸铝升液管是低膨胀材料中耐高温性能最好的一种，但它本身也存在两大致命弱点：一是本身热膨胀系数的各向异性造成其内部出现大量的微裂纹，显著地降低了强度；二是在750℃-1300℃温度范围内易分解失去其低膨胀性。但通过添加稳定剂，控制关键性的工艺条件(如烧成温度)的方法可克服以上的缺点，使其有较长的使用寿命。

通过适当稳定剂的引入，不仅可得到热稳定性较好的钛酸铝，而且可在保持其低膨胀的基础上改善其机械性能，从而拓宽其应用领域。在钛酸铝陶瓷的烧结温度范围内，适当的提高烧成温度或延长保温时间，可给钛酸铝的晶格调整提供良好的动力学条件，使钛酸铝晶体结构中的八面体畸变程度下降，热稳定性得到提高。

技术方案可归纳为“二步法”。第一步，先合成钛酸铝合成料；第二步，利用合成的钛酸铝原料和化学原料重新匹配利用压制成型工艺进行钛酸铝陶瓷升液管的制备。具体包括：