[发明专利]用于锆及锆合金的金属型精密铸造方法

摘要

用于锆及锆合金的金属型精密铸造方法，是加工出金属铸型，并在金属铸型的型腔内表面涂耐高温涂料，采用真空自耗凝壳熔炼方法向金属铸型内浇注锆合金液，耐高温涂料按照重量百分比，是由55-70wt%耐火粉料、30-45wt%粘结剂、0.1-1wt%表面活性剂和0.1-1wt%消泡剂制成。耐火粉料由Y2O3和ZrO2粉中至少一种组成。本发明金属铸型工艺简单，加工方便，材料来源广泛，具备10~50次的使用寿命，对于小批量的锆及锆合金铸件，生产周期短，生产效率较高。

主权项

一种用于锆及锆合金的金属型精密铸造方法，其特征在于：包括下述工艺步骤：（1）加工制备金属铸型：采用铸铁、铸钢或铸铜金属材料作为锆合金铸型材料，根据铸造工艺图纸，采用机械加工方式将金属块加工成金属铸型；金属铸型在涂刷涂料或者熔炼浇铸前，需要清理金属铸型型腔表面，首先采用喷砂法清除表面锈迹或残留物，即用压缩空气将石英砂吹至型腔表面，然后再用酒精或丙酮清洗表面，以去除污物，最后将金属铸型预热至100~150℃，冷却至室温待用；（2）制备耐高温涂料：金属耐高温型涂料按照重量百分比，由55~70 wt%耐火粉料，30~45 wt%粘结剂，0~1 wt%，表面活性剂和0~1 wt%消泡剂均匀混合而成；耐火粉料由经稳定化处理的Y2O3粉和ZrO2粉中至少一种组成，两种耐火粉料的组分变化范围如下：Y2O3 70~100 wt%、ZrO2 0~30 wt%，粉料粒度小于0.053（270目）；粘结剂采用浓度为35~45 wt%的醋酸锆溶液，表面活性剂采用JFC，消泡剂采用正丁醇；制备涂料时，将55~70 wt%耐火粉料逐渐加入到30~45 wt%醋酸锆粘结剂中，并采用涂料搅拌机均速搅拌1~4小时，之后加入0~1 wt%消泡剂和0~1 wt%表面活性剂，搅拌均匀后即制成涂料；制备过程中，环境温度控制在16~28℃，湿度控制在40~70%，涂料温度控制在16~23℃，涂料粘度控制在5~25 sec；（3）制备陶瓷涂层采用人工涂刷或喷枪喷涂方法将涂料涂覆在金属铸型的型腔表面，厚度在0.1~0.3毫米，工作环境温度控制在16~28℃，相对湿度控制在30~70%；金属铸型在涂覆后，涂层首先自然干燥8~12 h，然后在真空炉中加热至1000~1500℃烧结2~4 h，炉冷至300℃以下出炉，待浇注使用；（4）采用真空自耗凝壳熔炼方法，首先将锆合金自耗电极放入真空自耗电极凝壳炉中，自耗电极与坩埚内壁的间隙为40~120 毫米，启动真空泵，抽至真空度≤10‑2Pa后，进行熔炼，电压控制在38~40V，电流控制在14000~20000A；冷却水压0.3~0.5MPa，坩埚进口水温16~21℃，坩埚出口水温35~40℃；锆合金全部熔化后，采用离心浇铸工艺向铸型内浇铸锆合金液，离心转速为0~350转/分，冷却，即得。