[发明专利]用于铸造模具的铸芯及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于铸造模具的铸芯，其中，铸芯包括中芯和围绕中芯布置的芯护罩。芯护罩包含粘合至粘合剂的陶瓷颗粒或由其组成。中芯包含粘合至粘合剂的陶瓷颗粒或由其组成，其中，中芯的陶瓷颗粒包含在100℃至1500℃范围内的温度下呈现热致相变换的至少一种成分和/或热膨胀系数在20℃下相差至少5·10^‑6K^‑1的至少两种成分或由其组成。本发明还涉及一种用于制备根据本发明的铸芯的方法以及一种根据本发明的铸芯的用途。

技术领域

本发明涉及一种用于铸造模具的铸芯，其中，铸芯包括内芯和围绕内芯布置的外芯。外芯包括通过粘合剂粘合的陶瓷颗粒或由其组成。内芯包括通过粘合剂粘合的陶瓷颗粒或由其组成，其中，内芯的陶瓷颗粒包括以下或由以下组成：

在100℃至1500℃范围内的温度下具有热致相变的至少一种成分；和/或

具有在20℃下彼此相差至少5·10^-6K^-1的热膨胀系数的至少两种成分。

本发明另外涉及一种用于制备根据本发明的铸芯的方法以及一种根据本发明的铸芯的用途。

背景技术

在铸造部件时，将铸芯或芯用在模具中，以创造在稍后的部件中提供的腔、通道或底切。为此，铸芯必须具有必要的强度，并且在铸造过程中保持尺寸稳定。必须排除在加压的铸造过程中芯被熔料渗透、破碎、变形或除气。为了产生良好铸造表面，对于芯材料存在额外的要求。熔体和芯之间尽可能少湿润以及光滑的、化学合适的表面是有利的。此外，用于制备复杂内部几何形状的芯必然易于破坏。为此，良好的可崩解性是有利的，以便保证在铸造后从部件中移除芯材料。

为了制备芯，通常将包括有机或无机粘合剂的耐火填料或陶瓷颗粒(如硅砂、锆砂、铝硅酸盐)制成所需的形状。这可以通过按压、射芯或浇注来进行。利用有机粘合剂，可以例如在冷芯盒制芯过程中，通过与进料的气体成分的反应实现固化。在热芯盒制芯过程的情况下，可以通过施加热使粘合剂成分(例如基于酚醛树脂的粘合剂成分或基于呋喃树脂的粘合剂成分)发生反应。可以通过将CO₂引入模具体中来使基于无机碱硅酸钠的粘合剂凝固。额外的选项包括基于磷酸盐、石膏、水泥或二氧化硅的自固化粘合剂。铸造过程中有机粘合剂的热分解使芯微结构变弱，并且允许芯材料从铸件中移除，但还与散发对环境有害的气体相关联。在厚壁部件的情况下，可能增加的热不足以充分分解芯内部中的粘合剂以易于脱模。气体的产生对铸造过程也可能是有问题的。用过的芯沙通常不能重复使用，并且必须作为有害废物进行处理。由于材料的内聚力不会通过粘合剂相的热分解而变弱，所以铸造后的可变形性在无机粘合剂体系的情况下更为关键。而且，高温可以导致开始烧结，从而使芯稍后移除更加困难。

发明内容

从这里开始，本发明的目的就是提供一种铸芯，该铸芯一方面在铸造过程中保持尺寸稳定，另一方面可以在铸造过程后容易地从铸造部件中移除。

因此，根据本发明，提供了一种用于铸造模具的铸芯，包括内芯和围绕内芯布置的外芯。外芯包括通过粘合剂粘合的陶瓷颗粒或由其组成。内芯包括通过粘合剂粘合的陶瓷颗粒或由其组成，其中，内芯的陶瓷颗粒包括以下或由以下组成：

在100℃至1500℃，优选地为150℃至1000℃，特别优选地为200℃至600℃，范围内的温度下具有热致相变的至少一种成分，和/或

具有在20℃下彼此相差至少5·10^-6K^-1，优选地为至少8·10^-6K^-1，并且特别优选地为至少11·10^-6K^-1，的热膨胀系数的至少两种成分。

根据DIN 51045可以确定一个热膨胀系数或多个热膨胀系数。也可能以这种方式来确定本专利申请中提供的所有其他膨胀系数。