[发明专利]氧化铝陶瓷型芯的制作方法以及脱芯方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧化铝陶瓷型芯的制作方法，还涉及这种氧化铝陶瓷型芯的脱芯方法。

背景技术

氧化铝陶瓷型芯用于形成浇铸温度高、凝固时间长的金属铸件的复杂内腔，特别适用于定向凝固和单晶生长条件下高温合金涡轮叶片的生产。

高温合金空心叶片生产对用于形成内腔的陶瓷型芯有着既苛刻又相互矛盾的要求：一是要求有良好的高温抗蠕变性能；二是要求能溶于酸或碱而便于脱芯。

公知的氧化铝陶瓷型芯由β-Al₂O₃和玻璃相添加剂促进烧结，虽然具有优异的高温抗蠕变性能，但烧结温度高于1500℃，而且脱芯困难，且存在较大的烧结收缩，导致氧化铝陶瓷型芯烧结成品率低，而且形状越复杂，烧结成品率越低。

上述氧化铝陶瓷型芯采用高温玻璃相烧结，很难解决高温抗蠕变性能与烧结温度的矛盾。玻璃相添加剂越多，烧结温度越低，但高温抗蠕变性能越差。

上述氧化铝陶瓷型芯烧结后总是出现一定的烧结收缩，这种收缩由于埋烧受阻导致陶芯开裂。

针对上述氧化铝陶瓷型芯的脱芯方法是，通过玻璃相直接在熔融碱中的溶解脱芯，高温玻璃相烧结使传统的氧化铝陶芯烧结后的开口孔隙率很小，熔融碱不能进入陶芯的内部，脱芯过程是陶芯表面的溶蚀，因而脱芯时间长，脱芯时间为25～30h。

发明内容

为了克服现有技术氧化铝陶瓷型芯烧结温度高、脱芯时间长的不足，本发明提供一种氧化铝陶瓷型芯的制作方法，采用固相反应烧结，烧结温度低，而且高温抗蠕变性能好。

本发明还提供上述氧化铝陶瓷型芯的脱芯方法，采用沸水处理，以及反复碱煮—溶解—碱煮的方法，加速熔融碱向陶芯内部渗透、反应与溶解过程，可以明显提高脱芯速度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种氧化铝陶瓷型芯的制作方法，其点是包括下述步骤：

(a)将重量百分比为70～85％的刚玉粉与重量百分比为15～30％活性氧化铝以及重量百分比为1～5％石墨粉，进行球磨混合1O～30小时，球料比为1∶2；

(b)将增塑剂加热至60～70℃，逐步加入到步骤(a)的球混料中，继续搅拌混合2～3小时，制成氧化铝陶瓷型芯增塑料；

(c)用热压注的方法将步骤(b)的增塑料压制成陶瓷型芯，热压注温度为50～60℃；

(d)用氧化铝粉将陶瓷型芯填埋于匣钵中，然后进行预烧；预烧工艺为：4～6小时内由室温升至500℃，在500℃保温3～5小时，后在2～3小时内继续加热至1150℃，在1150℃保温1～2小时，然后随炉冷却；

(e)将预烧后的陶瓷型芯从氧化铝粉中取出进行终烧，终烧温度为1350～1500℃，保温时间为2～3小时。

一种上述氧化铝陶瓷型芯的脱芯方法，其特点是包括下述步骤：

(a)将氢氧化钾加热至400～450℃形成熔融碱液；

(b)将带有氧化铝陶瓷型芯的铸件加热至100～150℃，然后置于熔融碱液中浸泡6～10小时，使熔融碱与陶芯中的活性氧化铝充分反应；    

(c)抽取真空至-0.09MPa后充填惰性气氛至0.3MPa，重复4～6个循环，将带有氧化铝陶瓷型芯的铸件从氢氧化钾碱液中取出，迅速置于沸水中4～6小时，使反应产物在水中充分溶解；

(d)重复步骤(b)、(c)，直到氧化铝陶瓷型芯完全溃散脱除。

本发明的有益效果是：由于采用固相反应烧结，预烧与终烧两步烧结的方法，烧结温度由现有技术的高于1500℃下降为1350～1500℃，而且高温抗蠕变性能好；陶瓷型芯成型过程中采用挥发性孔隙形成剂，控制氧化铝陶芯烧结完成后的孔隙率；也正是由于陶瓷型芯成型过程中采用挥发性孔隙形成剂，使得陶瓷型芯具有较高的孔隙率，脱芯时熔融碱能进入陶瓷型芯的内部，使陶瓷型芯整体溃散。本发明采用沸水处理，以及反复碱煮—溶解—碱煮的方法，加速了熔融碱向陶芯内部渗透、反应与溶解过程，脱芯速度由现有技术的25～30小时降为10～16小时，提高了脱芯速度。

下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。

附图说明

图1是本发明氧化铝陶瓷型芯的制作方法流程图。

图2是本发明氧化铝陶瓷型芯的脱芯方法流程图。

图2是本发明氧化铝陶瓷型芯的脱芯方法中脱芯机理示意图。

图中，1-刚玉粉颗粒、2-活性氧化铝颗粒、3-熔融碱液、4-熔融碱与活性氧化铝的反应产物、5-沸水。

具体实施方式

本发明氧化铝陶瓷型芯的制作方法参照图1。