[发明专利]采用纳米氧化锆复合的陶瓷型芯材料

说明书

技术领域：本发明涉及一种陶瓷型芯材料，尤其是一种采用纳米氧化锆复合的陶瓷型芯材料，主要应用于钛合金熔模精密铸造领域。

背景技术：陶瓷型芯作为形成精铸件复杂空心内腔结构的转接件，其作用是：形成精铸件的内腔形状，并与外形模及模壳共同保证精铸件壁厚的尺寸精度。铸件浇铸完成后，通过机械或化学溶蚀将陶瓷型芯从铸件中清除。钛及钛合金是性能优异的金属材料，具有比强度高、抗腐蚀性能好等优点，广泛应用于航空、航天等领域，然而高温钛液的活性很高，所以在高温钛液环境中，常规陶瓷材料都与钛其反应，严重损害铸件性能，给钛合金的熔炼和铸造带来了许多困难。

发明内容：针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种能够满足钛合金精密铸造要求的采用纳米氧化锆复合的陶瓷型芯材料。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：采用纳米氧化锆复合的陶瓷型芯材料，其原料重量百分比为：氧化锆粉60-85％，氧化钇粉4-20％，碳酸钙粉2-18％，纳米氧化锆粉0.5-3％，石蜡4-8％，蜂蜡0.2-0.6％，聚乙烯0.1-0.3％，油酸0.4-0.8％。

制备方法：把氧化锆粉、氧化钇粉、碳酸钙粉，分别过325目标准筛，取筛下部分。然后按下述比例混合：氧化锆粉60-85％，氧化钇粉4-20％，碳酸钙粉2-18％，纳米氧化锆粉0.5-3％，油酸0.4-0.8％，混合后在105℃加热2小时制成粉料备用；石蜡4-8％，蜂蜡0.2-0.6％，聚乙烯0.1-0.3％，在120℃下混合均匀，过325目标准筛制成增塑剂备用。把混料机升温至120℃，加入配制好增塑剂，然后边搅拌边加入上述混合好的粉料，粉料全部加完后继续搅拌12小时，倒出冷却制成料锭。把上述料锭用陶瓷型芯注射成型机按以下技术参数依模具制成若干形状的陶瓷型芯生坯：料缸温度90-120℃；射嘴温度90-100℃；成形压力4-20MPa；注射时间2-10秒；保压时间10-30秒；模具温度30-40℃。生坯经1190-1320℃高温焙烧制得纳米氧化锆复合的陶瓷型芯。

本发明适合用注射成型工艺连续生产复杂形状的陶瓷型芯，由于加入了纳米氧化锆，用本发明制成的陶瓷型芯，烧成收缩小于0.6％，抗弯强度大于10MPa，完全可以满足钛合金精铸的使用要求。

具体实施方式：

实施例一

取氧化锆粉60％、氧化钇粉20％、碳酸钙粉8.5％，分别过325目标准筛，取筛下部分与纳米氧化锆粉3％和油酸0.4％混合，混合后在105℃加热2小时备用，取石蜡7.55％、蜂蜡0.4％、聚乙烯0.15％，在120℃下混合均匀，过325目标准筛制成增塑剂备用。把混料机升温至120℃，加入配制好增塑剂，然后边搅拌边加入上述混合好的粉料，粉料全部加完后继续搅拌12小时，倒出冷却制成料锭。

实施例二

取氧化锆粉69％、氧化钇粉4％、碳酸钙粉18％，分别过325目标准筛，取筛下部分与纳米氧化锆粉2％和油酸0.6％混合，混合后在105℃加热2小时备用，取石蜡5.9％、蜂蜡0.3％、聚乙烯0.2％，在120℃下混合均匀，过325目标准筛制成增塑剂备用。把混料机升温至120℃，加入配制好增塑剂，然后边搅拌边加入上述混合好的粉料，粉料全部加完后继续搅拌12小时，倒出冷却制成料锭。

实施例三

取氧化锆粉78％、氧化钇粉8％、碳酸钙粉6％，分别过325目标准筛，取筛下部分与纳米氧化锆粉1％和油酸0.7％混合，混合后在105℃加热2小时备用，取石蜡5.8％、蜂蜡0.3％、聚乙烯0.2％，在120℃下混合均匀，过325目标准筛制成增塑剂备用。把混料机升温至120℃，加入配制好增塑剂，然后边搅拌边加入上述混合好的粉料，粉料全部加完后继续搅拌12小时，倒出冷却制成料锭。

实施例四

取氧化锆粉85％、氧化钇粉6.5％、碳酸钙粉2％，分别过325目标准筛，取筛下部分与纳米氧化锆粉0.5％和油酸0.8％混合，混合后在105℃加热2小时备用，取石蜡4.7％、蜂蜡0.3％、聚乙烯0.2％，在120℃下混合均匀，过325目标准筛制成增塑剂备用。把混料机升温至120℃，加入配制好增塑剂，然后边搅拌边加入上述混合好的粉料，粉料全部加完后继续搅拌12小时，倒出冷却制成料锭。

把上述料锭用陶瓷型芯注射成型机，按以下技术参数依模具制成若干形状的陶瓷型芯生坯：料缸温度90-120℃，射嘴温度90-100℃，成形压力4-20MPa，注射时间2-10秒，保压时间10-30秒，模具温度30-40℃。生坯经1190-1320℃高温焙烧制得纳米氧化锆复合的陶瓷型芯。