[发明专利]用于耐火模具的石膏组合物

说明书

本发明涉及用于制备铸造模具的矿物组合物，包含：（a）20重量%至90重量%的石膏，（b）10重量%至80重量%的基于二氧化硅和/或氧化铝的矿物组分，和（c）0.5重量%至4.8重量%、优选1.5重量%至4.5重量%和特别为2重量%至4.5重量%的具有大于15 W/(m.K)的在20℃下的热导率（λ）与大于10 m²/g、优选15至30 m²/g的比表面积的矿物粉末，这些百分比相对于组分（a）、（b）和（c）之和的总重量。

本发明涉及用于制造耐火铸造模具的石膏组合物，含有具有高热导率和高比表面积的添加剂。

失蜡制造工艺是一种古老的技术，其中在蜡模型周围周围浇铸耐火石膏模具。在石膏固化后，通过加热从模具中除去蜡（“脱蜡”步骤）。在将模具烧制和升温后，在蜡模型留下的空穴中浇铸液体金属。

类似技术使用基于弹性体材料的模型，例如基于有机硅弹性体，其具有可重复使用的优点。

为了获得不含缺陷的良好品质的成型部件，重要的是尽可能均匀地进行金属的冷却。事实上，特别是对于模制包含相对厚部分的部分，在进料通道中常常观察到金属的过早凝固。由此形成的古今金属塞在模具内部切断了来自熔融金属浴的仍为液体的金属，并阻止了通过追加供应金属来补偿该部件的收缩。

随即在金属部件的芯或表面处形成的孔隙构成了称为“缩孔”的缺陷。

熔融金属的浇铸必须发生在充分干燥和通常预热的耐火模具中。如果模具仍含有湿润区域，存在残余水瞬间蒸发并形成在最终部件中产生缺陷的气泡的风险。干燥和预热步骤是至关重要的，并持续数小时的相当长的时间——该时间难以降低。为了快速干燥模具，并非唯一重要的是模具温度尽可能地均匀，并且最好确保该材料具有开放的微孔，使得水能够以蒸气形式充分发散。通常用于量化该微孔性的参数是固有渗透率，以下文实施例中所述方式测定。

为了防止形成缩孔，已知的是提高模具的热导率。例如申请FR 2845986由此提出了通过替代一部分硅填料来提高石膏组合物的氧化铝含量。但是该文献在固有渗透率和浇铸前模具的干燥与升温时间方面并未进行检验。

申请CN101259514公开了用于浇铸金属的耐火模具的制备方法。该组合物含有20%至35%的石膏粉、3.2%至10%的石英粉、50%至60%的铝土矿、4%至10%的滑石粉和1.5%至5%的石墨粉，以及0.1%至0.3%的玻璃纤维。该文献提到了缩短模具的烧制时间。

在其旨在进一步改善制得的耐火模具性质的研究背景下，申请人发现通过使用作为热的良好导体并具有高比表面积的添加剂，有可能进一步缩短模具的烧制时间，并促进金属浇铸前后模具的热均匀性。就申请人所知，在选择耐火模具的模塑组合物的成分过程中，目前尚未虑及后一种参数。

申请人特别观察到，即使对于小于5重量%的相对低的添加剂浓度，选择具有高热导率和高比表面积的添加剂能够获得与使用具有同等热导率但显著较小的比表面积的添加剂相比甚至更短的烧制时间。

在第一方面，本发明的一个主题因此是用于制备铸造模具的粉状矿物组合物，包含：

（a）20重量%至90重量%的石膏，

（b）10重量%至80重量%的基于二氧化硅和/或氧化铝的矿物组分，和

（c）0.5重量%至4.8重量%的具有大于15 W/(m.K)的在20℃下的热导率（λ）与大于10 m²/g的比表面积的矿物粉末，

这些百分比相对于组分（a）、（b）和（c）之和的总重量。

在第二方面，本发明的另一主题是用于制备铸造模具的粉状矿物组合物，包含：

（a）20重量%至90重量%的石膏，

（b）10重量%至80重量%的基于二氧化硅和/或氧化铝的矿物组分，和