[发明专利]一种钛合金熔模铸造用粘接剂的改性组合物及其应用

说明书

本发明公开了一种钛合金熔模铸造用粘接剂的改性组合物及其应用，包括降粘剂和助膜剂，所述降粘剂包括可溶性聚羧酸的衍生物；所述助膜剂包含二异丙醇己二酸酯、低分子量聚乙烯醇或2,2,4‑三甲基1,3‑戊二醇单异丁酸酯中的至少一种，所述降粘剂和助膜剂的质量比为1：(2.5～4)。通过本发明方案的改性组合物使得改性后的粘接剂性能稳定，进而提高面层浆料的粉液比，改善面层涂层所存在的较薄、致密度较差等缺点，从而大幅提高面层的强度和质量。

技术领域

本发明涉及熔模精密铸造技术领域，具体涉及一种钛合金熔模铸造用粘接剂的改性组合物及其应用。

背景技术

钛合金是一种优良的结构材料，具有密度小、比强度高、耐腐蚀、生物相容性好等一系列优异的性能，被广泛应用于航空航天、远洋运输、能源、化工、医疗卫生等行业。钛合金铸件更有其独特的优越性，尤其是熔模精密铸件过程中，形状可任意复杂，可近无余量甚至无余量整体成形。然而由于钛是一种极为活泼的化学元素，液钛几乎与所有造型材料均有不同程度的化学反应，这些反应可增大钛铸件的脆性，增大富氧层厚度和α脆性层厚度，而这些缺陷会严重影响钛铸件的力学性能，给钛合金的铸造带来了较大的困难。这就需要钛合金铸造过程中使用的耐火材料及粘接剂具有较高的化学稳定性，以降低钛液与型壳发生化学反应的概率，进而降低表面污染层的产生。因此，熔模型壳的制备工艺是钛合金精密铸造的最大难点，而关键环节在于型壳面层的制备。

粘接剂对于型壳面层的制备具有重要影响，优质钛合金精密铸造面层用粘接剂必须满足能够粘结耐火材料的使用要求，目前，钛合金熔模精密铸造面层的常用耐火材料为氧化钇，粘接剂通常使用硅溶胶、钇溶胶和锆溶胶。锆溶胶的主要成分为醋酸锆，具有良好的粘结性，在大气下干燥，分子聚合度增加，逐渐胶凝固化。胶凝后的醋酸锆加热将逐渐脱水分解，高温煅烧后，生成ZrO₂，其热力学稳定性远高于SiO₂，在高温下也难以与高活性金属或合金(如钛，钛合金等)发生反应。然而纯ZrO₂在1000℃左右会发生相变，由单斜晶系转换为四方晶系，同时产生约9％的体积变化，应用在钛合金熔模精密铸造领域时会导致面层强度不够，引起型壳面层的起皮和脱落。此外，不论是锆溶胶还是钇溶胶在制备面层浆料时均存在粉液比低、面层涂层较薄、致密度差的缺点。因此，需要对其进行改性。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种改性组合物，该组合物能对钛合金熔模铸造用粘接剂进行改性，使得改性后的粘接剂性能稳定，从而提升面层的强度和质量。

本发明还提出一种上述改性组合物的应用。

根据本发明的第一方面实施例的钛合金熔模铸造用粘接剂的改性组合物，包括降粘剂和助膜剂，所述降粘剂包括可溶性聚羧酸的衍生物；所述助膜剂包含二异丙醇己二酸酯、低分子量聚乙烯醇或2,2,4-三甲基1,3-戊二醇单异丁酸酯中的至少一种，所述降粘剂和助膜剂的质量比为1：(2.5～4)。

根据本发明实施例的改性组合物，至少具有如下有益效果：通过本发明方案的改性组合物使得改性后的粘接剂性能稳定，进而提高面层浆料的粉液比，改善面层涂层所存在的较薄、致密度较差等缺点，从而大幅提高面层的强度和质量，降粘剂能使浆料的黏度降低，助膜剂可促进浆料成膜，进而提高面层涂层的致密度；本发明方案的降粘剂可在固液界面产生润湿、吸附作用，形成吸附层或双电层，对浆料产生分散作用，采用高分子聚合物作为降粘剂，由于其具有较长的疏水链形成物理壁垒，阻止颗粒间互相接近，从而防止粒子粘附在一起发生团聚，进而防止粉体沉降或结块；粘接剂表面由于吸附有高分子降粘剂从而引起系统的吉布斯自由能大于零，当两个带有吸附层的粘接剂粒子重叠时，在重叠区域内，聚合物伸展在液相中的链节运动的自由度因位阻而被消减，吸附分子的熵减少；由于体系具有朝熵增加的方向自发进行运动，因此，颗粒间具有再次分开的倾向(熵斥力的作用结果)，间接地阻止了颗粒间的互相接近。