[发明专利]一种高温合金反重力铸造用升液管及其制造方法

说明书

一种高温合金反重力铸造用升液管，由内外壁具有凸起结构的耐高温金属管，金属圆盘，内、外陶瓷衬以及内、外涂层组成。其中，金属管材质为耐热钢，其内外壁具有的凸起结构可提高金属管与陶瓷衬的结合力。内、外陶瓷衬由30‑40wt％耐火粉料、50‑60wt％耐火骨料、5‑10wt％耐火纤维组成，厚度15‑25mm，具有和金属管接近的线膨胀系数。内、外涂层由75‑90wt％高纯氧化钇粉，8‑23wt％醋酸锆，0.5‑1wt％脂肪醇聚氧乙醚，0.3‑1.2wt％正辛醇制成的涂料涂刷而成，厚度0.2‑0.5mm。本发明制造的升液管具有耐高温，不与合金液反应，热稳定性能好等优点，适用于高温合金的真空反重力铸造，也适合铸钢、铸铁等金属材料的反重力铸造。

技术领域

本发明涉及真空反重力铸造技术领域，具体提供一种高温合金真空反重力铸造用升液管及其制造方法。

背景技术

反重力铸造是20世纪50年代发展起来的一种铸造成形工艺。它是坩埚内的金属液在压力的作用下沿升液管自下而上克服重力及其他阻力充填铸型，并在压力下获得铸件的一种方法。反重力铸造早期应用于铜套和汽车铝合金轮毂等铸件的生产。随着铸造技术的发展以及对铸件产品质量要求的提高，目前反重力铸造的范围正在不断扩展，从简单的铸件到薄壁、复杂的铸件，从铝合金、镁合金等低熔点合金扩展到铸铁、铸钢、高温合金等高熔点合金。

美国Hitchiner公司相继开发出了一系列真空反重力铸造专利技术，生产燃气轮机、宇航飞行器等装备用高温合金精密铸件。美国Howmet公司随后也采用反重力真空铸造技术开发工业燃气轮机高温合金铸件，如叶轮、轮盘等。由于高温合金铸件的高附加值以及真空反重力铸造技术带来的铸件致密、合金液纯净度好、充型平稳、力学性能高等优点，国内近年来也开展了一些高温合金反重力铸造的研究，主要集中在真空度对金属液充型和凝固特性的影响上，所研制的设备和工艺都处在实验室阶段。

升液管是反重力铸造的关键部件之一。充型时，在工艺气压的作用下，金属液通过升液管从坩埚内进入铸型中。卸压时，未凝固的金属液也通过升液管回流至坩埚内。作为浇注系统中的重要组元，升液管具有导流和补缩的作用，它应具有气密性、化学惰性及充型过程稳定可靠性，在反重力铸造工艺中起着至关重要的作用。目前，国内升液管的研制主要还集中在铝合金反重力铸造应用方面，积累了大量的专利技术。高温合金不仅具有高密度和高熔点(≥1300℃)等特点，还含有Al、Ti等多种活泼金属元素，高温下容易与升液管发生剧烈的物理化学反应，对升液管材质的高温化学稳定性要求更加苛刻。铝合金低压铸造用升液管工作温度700-900℃，商用的铝合金低压铸造升液管用于高温合金反重力铸造并不合适，如钛酸铝升液管耐温能力不足，最高使用温度1200℃，而碳化硅、氮化硅等陶瓷升液管高温下与合金液发生反应，产生气体。

专利CN104163640A公开了一种低压铸造用高纯氮化硅陶瓷升液管的微波烧结制备方法，该升液管用在铝合金的低压铸造中，升液管的工作温度700～900℃；专利CN105645956A公开了一种氮化钛陶瓷升液管的制备方法，该升液管制作简单，成本低廉，适用于铝合金的低压铸造；专利CN101612659B公开了一种铜合金反重力铸造用升液管的制备方法，该法采用耐热钢管为骨架，内外石墨管与钢管螺纹复合连接，该升液管适用于工作温度在1100℃的铜合金反重力铸造。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种满足高温合金反重力铸造需求的升液管的制造方法。采用本发明制造的升液管具有耐高温、不污染高温合金液、抗热震性好等优点。

本发明技术方案如下：

一种高温合金反重力铸造用升液管，其特征在于：所述升液管由内到外分别设有内涂层6、内陶瓷衬4、耐高温金属管1、外陶瓷衬3以及外涂层5，升液管顶部还设有金属圆盘2，金属圆盘2与金属管1相连。

作为优选的技术方案：

所述金属管1由耐热钢制成，熔点高，其线膨胀系数为12.4～13.5×10^-6/℃(0～815℃)。