[发明专利]一种大尺寸复杂结构定向凝固合金用陶瓷型壳的制备方法

说明书

本发明公开了一种大尺寸复杂结构定向凝固合金用陶瓷型壳的制备方法，属于陶瓷型壳制备技术领域。该方法包括型壳制备、型壳的脱蜡和型壳的焙烧过程，在型壳涂挂操作时，在涂挂第5‑11层中的某一层时进行一次或多次的强化处理：先将型壳浸入硅溶胶1430中1～2min，然后取出，在型壳表面涂刷一层加固层料浆；然后将在加固层料浆中浸泡过的碳纤维编织布紧密覆盖在型壳表面，再在型壳外部均匀涂刷一层加固层料浆；自然干燥12h后再涂制下一层涂料。同时通过改进型壳焙烧工艺进而增强型壳强度，改善型壳开裂几率，从而达到预防型壳开裂漏钢目的。

技术领域

本发明涉及陶瓷型壳制备技术领域，具体涉及一种大型复杂结构定向凝固合金用陶瓷型壳的制备方法。

背景技术

重型燃气轮机中使用的关键热端部件一、二级大型导向和涡轮叶片，基本采用定向柱晶或单晶高温合金，通过定向凝固技术制造。国外相关技术已经成熟，大型定向和单晶叶片稳定批产，国内目前尚无制造能力，而相关材料和技术与先进航空发动机叶片密切相关，国外对中国实行严格的技术封锁和价格垄断。因此，重型燃气轮机定向结晶叶片的材料与制造技术，目前已成为我国自主发展先进燃机装备业的瓶颈。

由于重燃叶片的尺寸越来越大，内部及外部形状越来越复杂，使用温度越来越高，对于型壳的要求越来越高。复杂大尺寸抗热冲击的定向及单晶的型壳制造技术成为了研发当中遇见的首当其冲的待解决问题，因此探索一种大尺寸复杂结构的定向凝固叶片用高强度陶瓷型壳的制备工艺，改善大型复杂结构叶片型壳定向凝固过程中的开裂漏钢问题，保证铸件质量成为科研生产中的急切需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大尺寸复杂结构定向凝固合金用陶瓷型壳的制备方法，该方法能够改善大型复杂结构合金件(如叶片)型壳在定向凝固过程中的开裂漏钢问题，保证铸件质量。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种大尺寸复杂结构定向凝固合金用陶瓷型壳的制备方法，该方法包括如下步骤：

(A)型壳制备，包括如下步骤(A1)-(A4)：

(A1)面层料浆配置：

面层料浆的组成为EC95(320目)、硅溶胶830、润湿剂JFC和消泡剂正辛醇；其中：硅溶胶830与EC95(320目)重量比例为1：(3.5～4.25)，润湿剂的体积为硅溶胶体积的0.1～0.15％，消泡剂的体积为硅溶胶体积的0.1～0.15％；

(A2)加固层料浆配制：

加固层料浆组成为EC95(320目)、硅溶胶1430、润湿剂JFC和消泡剂正辛醇；其中：硅溶胶与EC95(320目)的重量比例为1：(1.5～1.75)，润湿剂的体积为硅溶胶体积的0.1～0.15％，消泡剂的体积为硅溶胶体积的0.1～0.15％；

(A3)撒砂材料的配置：

撒砂材料为EC95砂；

(A4)型壳的涂挂操作：

蜡型首先采用面层料浆涂挂第1层作为面层，粘度控制在35～40s，撒砂为EC95砂；然后采用加固层料浆涂挂第2～4层作为加固层，粘度控制在12～18s，撒砂为EC95砂；再采用加固层料浆涂挂之后的第5～10层，粘度控制在12～18s，撒砂为EC95砂；最后采用加固层料浆涂挂第11层，粘度控制在12～18s，即封浆；

(B)型壳的脱蜡：

将制备好的型壳用脱蜡釜进行脱蜡，压力控制在0.6～0.7MPa，温度165～170℃，脱蜡时间为15～20分钟；

(C)型壳的焙烧：