[发明专利]钛合金精密铸造用氧化物陶瓷复合型壳的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于型壳制备技术领域，具体涉及一种钛合金精密铸造用氧化物陶瓷复合型壳的制备方法。

背景技术

钛及钛合金具有密度低，比强度高，耐腐蚀，线胀系数小，生物相溶性好等优异性能，因此在航空、航天、远洋运输、化工、冶金、医疗卫生等行业中都是不可缺少的结构材料。

钛合金传统机械加工，加工量大，材料利用率低，生产成本高。而钛合金精密铸造能够提高材料利用率，是比较经济且又容易实现的成形工艺，但是液体状态下的钛合金几乎可以与所有的耐火材料发生反应，所以钛合金铸造需要用具有高化学稳定性的材料与粘结剂，避免钛液与材料发生化学反应、降低表面污染层，所以型壳的制备是钛合金精密铸造的最大难点。

目前，钛合金精密铸造制备型壳的材料钇溶胶、醋酸锆都具有水溶性质，其在制壳、蒸汽脱蜡过程中会出现遇水回溶现象，造成型壳面层起皮、脱落、开裂、掉粉等现象，影响钛合金铸件表面质量，因此型壳脱蜡一般采用专用脱蜡设备和脱蜡工艺，如：闪烧炉脱蜡、红外脱蜡釜、溶剂脱蜡工艺等，但是这些脱蜡方法的成本较高、操作繁琐、对人体也有伤害。钛合金在液体状态下不与氧化钍发生反应，但由于氧化钍具有放射性，因此未被用于钛合金精密铸造的型壳制备。其它耐火材料如：钨面层、石墨面层以及其它氧化物材料：氧化锆、氧化铝、氧化硅(按反应程度，由弱到强排列)等面层制壳材料均与液体钛合金发生化学反应，高温钛液在填充型壳过程中与面层耐火材料反应后也能透过面层与临面层耐火材料和粘结剂发生反应，反应后将产生气体，气体只能通过型壳中细微的孔道和缝隙排除，若型壳透气性不良，浇铸时产生的气体在高温下膨胀而形成较高的气垫压力，会影响金属充填而浇不足，还会在铸件中形成气孔或冷隔等缺陷。氧化铝、氧化硅等低成本氧化物制备的陶瓷型壳在实际生产中与钛合金反应比较剧烈，因此当应用在实际生产中时会造成型壳处理后的钛合金铸件呈灰白色，铸件表面缺陷较多、质量很差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钛合金精密铸造用氧化物陶瓷复合型壳的制备方法，解决了现有的型壳制备、脱蜡过程中存在的材料遇水回溶以及型壳透气性差的缺点。

本发明所采用的技术方案是：钛合金精密铸造用氧化物陶瓷复合型壳的制备方法，包括以下步骤：

第1步，进行蜡模压制；

第2步，分别配制面层涂料、临面层涂料、加固层涂料、背层涂料以及背层硬化剂；

第3步，将第1步中制成的蜡模依次浸入第2步制得的面层涂料、临面层涂料、加固层涂料、背层涂料以及背层硬化剂中，制成型壳模型；

第4步，对第3步中制成的型壳模型进行蒸汽脱蜡或者热水脱蜡处理；

第5步，将第4步中经过脱蜡处理的型壳模型在焙烧炉中进行焙烧，出炉后即得型壳。

本发明的特点还在于，

第1步中蜡模压制过程中使用低温蜡料压制蜡模或中温蜡料压制蜡模，

低温蜡料压制蜡模的具体步骤为：在化蜡缸放入等质量的石蜡和硬脂酸，混合加热直到溶解成蜡水，然后从化蜡缸中取出蜡水放入蜡糊搅拌机中，加入蜡屑进行搅拌，制成蜡膏，将制成的蜡膏通过低温压蜡机压入模具中制成蜡模，其中，化蜡缸中的加热的温度为90℃～95℃，蜡水与蜡屑的质量之比为1:1.5～2.5，蜡糊搅拌机的搅拌温度为60℃～65℃；

中温蜡料压制蜡模的具体步骤为：在化蜡缸中放入中温蜡料加热直到溶解成蜡水，然后将蜡水倒入储蜡缸中，将储蜡缸放入保温箱中保存，使用时将储蜡缸放入中温压蜡机压入模具中制成蜡模，其中，化蜡缸中的加热温度为95℃～98℃，保温箱中的保温温度为55℃～65℃。

第2步中配制面层涂料的具体步骤为：

第2.11步，配制面层粘结剂：

按质量之比为100:0.3～0.5分别称取锆溶胶溶液和润湿剂，并将润湿剂用蒸馏水进行稀释，所述润湿剂与蒸馏水的体积比为1:1；

再称取质量为上述锆溶胶溶液质量0.2％～0.4％的消泡剂，并将消泡剂用蒸馏水进行稀释，所述消泡剂与蒸馏水的体积比为1:1；

然后称取质量为上述锆溶胶溶液质量0.2％～0.3％的氨水，所述氨水的质量浓度为25％～28％；

将所述稀释好的润湿剂和消泡剂加入到锆溶胶溶液中，并且在加入过程中进行搅拌，最后将氨水加入上述溶液中搅拌后即完成面层粘结剂配制；

第2.12步，配制面层涂料：