[发明专利]一种水溶性陶瓷型芯及其制备方法

说明书

本发明涉及陶瓷芯，特指一种水溶性陶瓷型芯及其制备方法，可用于浇注温度不超过900^◦C的内腔结构复杂或中空铸件的熔模铸造中。本项发明具体以电熔刚玉粉末、锆英砂、氯化钠颗粒为主体材料，NaCl溶液和聚乙二醇为粘结剂，通过特定的混配工艺，采用低温烘干，高温焙烧的工艺获得水溶芯陶瓷型芯。本发明的水溶性陶瓷型芯，既保证了型芯的强度，又有良好的成型性，具有操作方便快捷（只需用清水冲洗，短时间内就可轻易脱除型芯）、无污染、无需专用设备、对铸件无损坏等优点。

技术领域

本发明涉及陶瓷芯，特指一种水溶性陶瓷型芯及其制备方法，可用于浇注温度不超过900^?C的内腔结构复杂或中空铸件的熔模铸造中。

背景技术

2011年是我国零部件行业的发展开启年，《产业结构调整指导目录（2011年本）》中曾明确指出发展零部件的重要性，而汽车工业、船舶、兵器及航天航空工业的迅猛发展催生了市场对带有复杂内腔及弯曲孔道铝合金铸造零部件的需求，致使具有高强度的树脂砂芯被大量应用于此类铸件的生产，却造成了严重的环境污染；且树脂砂芯发气量偏大，易产生气孔类缺陷。 

一般的陶瓷型芯采用混合碱法、碱溶液法、压力脱芯法（需用专用的设备）、氢氟酸法来脱除型芯；这些方法中，有的对铸件有腐蚀性，有的在应用过程中产生有毒物质对环境造成污染，有的脱除工艺复杂还需要专用设备，从而这些都造成了型芯脱除时的一定难度，在实际生产应用当中，不仅费时，而且费力，费工，给企业生产造成诸多不便。 

水溶性陶瓷型芯能够很好地解决上述的这些问题，而且在铸件浇注时不产生有害气体，清理时方便快捷，无振动与噪音，铸件成形后通过用水力清理可将型芯溶解或高度溃散，使型芯易于清除，并使铸件具有洁净光滑的内表面和良好的尺寸精度，同时节省劳力并改善铸造车间的环境卫生。

水溶芯技术随着现代工业技术的发展，特别是航空工业的发展而出现的，主要用来解决飞行器部件中的复杂内腔及细孔的成形问题，该技术在我国的应用尚不普及；据报道，合肥工业大学等单位研制成功了电熔刚玉可溶芯；成都东方电机厂研制成功了碳酸钾硅砂可溶芯；孟爽芬等人研制成功用于汽轮机铸钢件生产的水溶芯；国外此项技术的开发应用中也有部分报道，如日本的小池敬一用氧化铝和碳酸钾制成的水溶芯，成功地生产出了水泵叶轮及大型机械冷却用铝合金水冷板，这种水冷板的外形尺寸为740×480mm，厚度为20 mm，壁内设计有冷却水管道；Miller及Charles等人用以MgO或CaO为基材烧结成的陶瓷芯，成功地浇注出了镍基及钻基超合金涡轮叶片、导向叶片等多种复杂铸件，但通常水溶性陶瓷型芯以可溶性无机盐为粘结剂，造成型芯耐热性差、强度低，成型时需要较高压力、凝固收缩时容易开裂、易对铸件造成腐蚀等亟需改进或克服的问题。

发明内容

本项发明的目的就是为了克服传统陶瓷型芯铸造在实际生产和应用中的缺点，研发出了一种水溶性陶瓷型芯，既保证了型芯的强度，又有良好的成型性，具有操作方便快捷（只需用清水冲洗，短时间内就可轻易脱除型芯）、无污染、无需专用设备、对铸件无损坏等优点，可用于浇注温度不超过900^?C的合金铸件。

本项发明具体以电熔刚玉粉末、锆英砂、氯化钠颗粒为主体材料， NaCl溶液和聚乙二醇为粘结剂，通过特定的混配工艺，采用低温烘干，高温焙烧的工艺获得水溶芯陶瓷型芯。

一种水溶性陶瓷型芯，其配料组成按质量份数计算： 40%的锆英砂，30%的电熔刚玉粉末，15%的氯化钠粉末，10%的饱和氯化钠溶液和5%的分子量不大于1000的聚乙二醇。

所述水溶性陶瓷型芯所需的原料，其规格技术要求在于：锆英砂320目，电熔刚玉粉末200目，氯化钠为工业氯化钠，优选600分子量的聚乙二醇，氯化钠饱和水溶液。