[发明专利]具有有机组分的改进的熔模铸造壳

说明书

发明技术领域

本发明大体涉及用于熔模铸造的新的组合物。更具体地，本发明涉及包含提供改进的特性的加入到粘合剂或浆料中的有机组分的这样的组合物。本发明与展示增加的渗透性和较高载荷容量的具有有机组分的熔模铸造壳的生产具有特定相关性。

发明背景

熔模铸造，也被称为失蜡法、一次模型(l0st pattem)和精密铸造，用于产生满足相对狭小的尺寸公差的高品质无缝金属制品。通常，通过首先制造薄壁陶瓷模作为要制备的制品的阴模来进行熔模铸造。然后把熔化金属引入到该模，该模还被称为熔模铸造壳。通过首先由要通过熔模铸造制备的金属物体的一次性基材制造复制本或模型来构建壳。合适的可熔融基材材料包括例如蜡、聚苯乙烯或某些塑料制品。完全汽化或烧尽的其他一次性材料也用于形成这些模型。

然后，围绕该一次性模型形成陶瓷壳。这种壳形成是通过如下来完成：首先把该模型浸渍到由液体耐火粘合剂(例如胶态二氧化硅或硅酸乙酯)和耐火粉末(例如石英、熔凝硅石、锆石、氧化铝和硅铝酸盐)的混合物制成的浆料中。然后，把被称为灰泥的相对粗糙的干燥耐火颗粒过筛在刚刚浸渍的模型上并空气干燥。重复浸渍、涂灰泥和空气干燥的过程，直到达到所需的厚度。把壳构建为高达在1/8至约1/2英寸范围内的厚度。通常不将灰泥应用到被称为密封涂层的最终浆料涂层。然后，彻底地空气干燥湿壳。

然后使用不将过大的压力施加在湿壳的方法除去一次性模型，这些方法通常包括蒸汽高压釜处理和急骤燃烧。在高压釜处理和急骤燃烧期间，把模型熔融掉，仅剩下壳和任何残余的基材材料。然后把壳加热到高到足以燃烧残余有机基材材料并烧结陶瓷模的温度。然后，用熔融金属填充热模。用于把熔融金属引入到壳的各种方法包括重力、压力、真空和离心力。当铸造模中的金属已经固化且壳已经充分冷却时，打破陶瓷模且分离出铸件。

熔模铸造已经实践了几代。但其连续的生长来源于对以精心的设计生产更复杂的部件的需求。该需求正在驱动工业发展制造产生较少的缺陷且可以以更高效率和成本效益进行生产的熔模铸造壳的新途径。此类努力已经引起所设计壳系统的发展和已经显著地改善现今生产的壳的品质的聚合物、纤维和其他添加剂的加入。例如，宽分布的耐火粉系统已经增加了浆料固体含量，由此减少干燥时间且改善壳强度。纤维加入使得更均匀地构建角和边缘成为可能。聚合物加入已经减少了来自干燥和处理的点火前壳破裂。这些改进中大多集中在耐火粉上。除了聚合物加入之外，近几十年来，一直在熔模铸造中使用相同的粘合剂。

目前用于熔模铸造壳的聚合物、玻璃、和陶瓷纤维帮助构建均匀边缘且基本上不增加壳强度和渗透性。在这些纤维和基质之间的结合主要是物理的且相对较弱。所设计的粉系统常常使用宽尺寸分布粉颗粒，这允许提高浆料固体并产生具有相比之下较低的渗透性的相对稠密的壳。目前，加入少量的较粗糙的微硅粉，以便构建较厚的壳并改善渗透性，这减少了一定的壳强度。壳强度和渗透性逆向影响壳物理性质。

因此，存在对具有增加的壳强度和改进的渗透性的熔模铸造壳的工业需要。

发明概述

本发明因此提供具有有机添加剂的设计的粘合剂，该设计的粘合剂与硅质组分化学结合以帮助产生耐火粉和设计的粘合剂的最终的熔模铸造壳复合材料。在设计的粘合剂和有机添加剂之间的这样的化学结合显著地加强粘合剂-粉复合材料，同时给予均匀的边缘建筑物(目前从塑料或玻璃纤维加入获得)和改进的壳渗透性的益处。

在一个方面，本发明是用于熔模铸造壳的组合物。组合物包含设计的粘合剂和耐火粉的两种必要组分。在设计的粘合剂内的是至少一种类型的木浆、至少一个种类的纤维素纤维、或其组合。

在另一个方面，本发明是一种形成用于熔模铸造壳的组合物的方法。该方法包括用耐火浆料涂布可牺牲的模型以产生涂布的模型；对涂布的模型涂灰泥以产生第一层；充分地干燥所述第一层以应用另一耐火浆料涂层并用灰泥涂布以产生第二层；和任选地重复前述步骤至少一次以产生随后的层；其中所述层中的至少一层包括所述至少一种有机组分。

本发明的一个优点是提供包含有机组分的新的熔模铸造壳组合物。

本发明的另一个优点是提供相比于目前商购的浆料，同时显示增加的渗透性、较高的载荷容量、和相等的或更好的脱蜡性能的新的熔模铸造壳组合物。

本发明的另外的优点是提供是触变的且出乎意料地比目前商业浆料性能更好的熔模铸造浆料，目前商业浆料包括具有纤维的浆料和不含纤维的那些以及包含微硅粉或不含微硅粉的那些。