[发明专利]一种陶瓷型芯注射成型用增塑剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷粉成型技术领域，特别涉及复杂结构陶瓷型芯用增塑剂及其制备工艺。

背景技术

航空发动机最关键的热端部件是涡轮叶片，为了提高热效率，在现在所有的燃气轮机叶片中都采用空气冷却结构。空气冷却效果的高低与叶片的气冷结构有密切关系，为了追求更高的气体冷却效果，叶片的空心结构也越来越复杂。复杂空心结构采用陶瓷型芯来形成。空心叶片用陶瓷型芯由于结构的复杂性使得其在陶瓷粉料成型时非常容易断裂或在烧结过程中形成各种缺陷而使得陶瓷型芯的合格率大为降低，生产成本也大大提高。因此，如何解决复杂结构陶瓷型芯成型问题是生产中急需解决的问题。

增塑剂的作用是将干燥松散的陶瓷粉料在加热状态下赋予一定的流动性，以便在注射成型过程中陶瓷型芯可顺利充满压型的型腔，并且型芯具有一定的湿强度以保证陶瓷型芯素坯可以搬运及一定的抗变形能力。另外，增塑剂在型芯烧结时被熔化并为填料所吸收，高温焙烧时能全部挥发，不留下或很少留下残余杂质，不改变型芯材料的组成。因此要求增塑剂必须具有较低的熔点、黏度适宜、热稳定性好、足够的硬度、强度及韧性、表面光洁度高及低残留等特点。

目前常用的增塑剂为石蜡、蜂蜡、聚乙烯、松香及硬脂酸等之两种或多种混合物。这类增塑剂的使用温度一般为100℃-130℃，其室温性能一般较低，陶瓷型芯素坯收缩较大，容易变形开裂，型芯尺寸稳定性差，因此需开发新型的增塑剂以满足复杂陶瓷型芯成型的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的陶瓷型芯成型用增塑剂，以满足复杂内腔结构单晶涡轮叶片陶瓷型芯制备高的需求。

本发明具体提供了一种陶瓷型芯注射成型用增塑剂，其特征在于：所述增塑剂的成分及成分配比为（质量百分比）：

本发明所述松香优选为424松香或聚合松香，乙烯-醋酸乙烯共聚物中，醋酸乙烯共聚物的含量优选为10-40wt%，硬脂酸的纯度要求在99.9%以上。

本发明所述陶瓷型芯注射成型用增塑剂，其特征在于：所述增塑剂的成分及成分配比最优选为（质量百分比）：

本发明还提供了所述陶瓷型芯注射成型用增塑剂的制备方法，其特征在于，具体工艺路线为：

首先将石蜡熔化，然后添加松香，搅拌，待完全溶解后添加硬脂酸，保持搅拌，待硬脂酸全部溶解后，再添加乙烯-醋酸乙烯共聚物，搅拌，乙烯-醋酸乙烯共聚物完全化清后，浇注成块状，制得增塑剂。

本发明所述陶瓷型芯注射成型用增塑剂的制备方法，其特征在于：石蜡熔点为56℃-62℃，熔化温度需控制在80℃-100℃之间。

本发明所述陶瓷型芯注射成型用增塑剂的制备方法，其特征在于：添加乙烯-醋酸乙烯共聚物后混合物的搅拌时间优选为8-16小时，搅拌速度为30-100转/分钟。

本发明以工业纯石蜡为基体原料，添加一定量硬脂酸以增加表面活性，使增塑剂与陶瓷粉料之间可混合均匀，添加一定量的乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）增加石蜡的强度、硬度及韧性，添加一定量的松香以提高力学性能和化学稳定性。

附图说明

图1采用实施例1增塑剂制备的陶瓷型芯素坯；

图2采用实施例1增塑剂制备的陶瓷型芯；

图3采用实施例2增塑剂制备的陶瓷型芯素坯；

图4采用实施例2增塑剂制备的陶瓷型芯。

具体实施方式

本实施例所用硬脂酸的纯度均在99.9%以上。

实施例1

增塑剂原料配比为（质量百分比）：

使用油浴加热炉加热石蜡，加热温度为90℃，待其全部熔化后加入聚合松香，边加入边搅拌，待其完全溶清后加入硬脂酸颗粒（本发明所用硬脂酸的纯度均在99.9%以上），边加入边搅拌，待硬质酸颗粒全部熔化后再添加乙烯-醋酸乙烯共聚物（醋酸乙烯共聚物的含量为28wt%）继续搅拌，搅拌时间为8小时，搅拌速度为100转/分钟，液体整体变清后浇注成小块备用。

将增塑剂熔化，熔化温度控制在100℃，逐渐加入二氧化硅热粉料，边加入陶瓷粉料边搅拌，搅拌时间8小时；待增塑剂、粉料混合均匀后，温度保持在90℃-100℃之间，制得均匀的陶瓷粉料料浆。

陶瓷浆料成型采用注射成型的方式成型，温度为100℃，注射成型压力为0.7MPa；制得的陶瓷型芯素坯见图1。

陶瓷型芯成型后，型芯中的增塑剂采用填料方法脱除，填料采用三氧化二铝粉末，粒度为200目工业用氧化铝粉；终烧温度为1190℃，时间5小时，制得的陶瓷型芯见图2。