[发明专利]一种铝溶胶粘结的氧化铝模壳及其氧化铝模壳的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高温合金熔模铸造高温合金的模壳，更特别地说，是指一种适用于对熔炼后的高活性金属及含高活性金属的合金进行精密铸造成型或定向凝固成型或单晶生长的铝溶胶粘结氧化铝模壳。

背景技术

高温合金是一种引人注目的优良结构材料，具有密度小、比强度高、抗腐蚀性能好等特点，已广泛应用于航空、航天领域。但是新型高温合金中含有一定量的Re、Ru、Hf、Cr、Y等高活性金属元素以及较高含量的Al元素，使用传统硅溶胶为粘结剂制备精密铸造或定向凝固用模壳时，常常由于高活性金属和SiO₂的反应而造成铸件的表面或内部污染，损害铸件的品质或造成废品。

氧化铝(Al₂O₃)具有优良的耐热、耐腐蚀和高温稳定性，在高温下不易与高活性金属(Re、Ru、Hf、Al、Cr、Y等)或含高活性金属的合金发生反应。故使用铝溶胶粘结氧化铝制备的模壳具有很大的应用前景。

发明内容

为了避免高活性金属或含高活性金属的合金在铸造过程中与模壳的材料发生反应，造成制件表面及内部受污染的缺陷，本发明提出一种能够在1800℃以下的环境中使用的铝溶胶粘结的氧化铝模壳。氧化铝模壳采用的料浆由铝溶胶、氧化铝粉、矿化剂、分散剂、消泡剂和润湿剂组成。该铝溶胶粘结的氧化铝模壳能用于Re、Ru、Hf、Cr等高活性金属或含高活性金属的合金的精密铸造或定向凝固。

本发明制备铝溶胶粘结氧化铝模壳的方法，包括有下列步骤：

第一步：配模壳料浆

模壳料浆由铝溶胶、氧化铝粉、消泡剂和分散剂组成，其中，320目氧化铝粉含量占模壳料浆总重量的50～80％，钇溶胶含量占模壳料浆总重量的19.9～49％，消泡剂占模壳料浆总重量的0.05～0.5％，分散剂剂含量占模壳料浆总量的0.05～0.5％；

消泡剂是正辛醇、正戊醇、有机硅树脂中的一种；

分散剂剂是OP-10、JFC、OP-7中的一种；

第二步：制备模壳

(A)将形状为铸件形状的蜡模浸入第一步制得的料浆中2～10秒后取出，撒上粒径为50～120目的氧化铝砂形成第一预成型件；

(B)将第一预成型件放置在温度为20～40℃，相对湿度为50～80％的恒温恒湿环境中干燥10～30小时，制得第二预成型件；

(C)将第二预成型件浸入第一步制得的料浆中2～10秒后取出，撒上粒径为50～120目的氧化铝砂形成第三预成型件；

(D)将第三预成型件放置在温度为20～40℃，相对湿度为50～80％的恒温恒湿环境中干燥10～30小时，制得第四预成型件；

(E)将第四预成型件浸入第一步制得的料浆中2～10秒后取出，撒上粒径为30～70目的氧化钇铝形成第五预成型件；

(F)将第五预成型件放置在温度为20～40℃，相对湿度为50～80％的恒温恒湿环境中干燥10～30小时，制得第六预成型件；

(G)将第六预成型件浸入第一步制得的料浆中2～10秒后取出，撒上粒径为12～40目的氧化铝砂形成第七预成型件；

(H)将第七预成型件放置在温度为20～40℃，相对湿度为50～80％的恒温恒湿环境中干燥10～30小时，制得第八预成型件；

(I)将第八预成型件浸入第一步制得的料浆中2～10秒后取出，撒上粒径为12～40目的氧化铝砂形成第九预成型件；

(J)将第九预成型件放置在温度为20～40℃，相对湿度为50～80％的恒温恒湿环境中干燥6～20小时，制得第十预成型件；

(K)将第十预成型件浸入第一步制得的料浆中2～10秒后取出，撒上粒径为12～40目的氧化铝砂形成第十一预成型件；

(L)将第十一预成型件放置在温度为20～40℃、相对湿度为50～80％的恒温恒湿环境中干燥6～20小时，制得第十二预成型件；

(M)将第十二预成型件浸入第一步制得的料浆中2～10秒后取出，待料浆不再连续滴下时，放入温度为20～40℃、相对湿度为50～80％的恒温恒湿环境中干燥20～30小时，制得第十三预成型件；

第三步：脱蜡

将第二步制得的第十三预成型件置于温度为100℃～300℃的条件下，脱蜡3～20分钟后制得预成型模壳；

第四步：烧结