[发明专利]用于熔模铸造制壳材料球形α-氧化铝及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一铸造技术领域，特别是涉及一种用于熔模铸造制壳材料球形α-氧化铝及制备方法。

背景技术

熔模铸造又称“失蜡铸造”，通常是在蜡模表面涂上数层耐火材料，待其硬化干燥后，将其中的蜡模熔去而制成型壳，在经过焙烧，然后进行浇注，而获得铸件的一种方法，由于获得铸件具有较高的尺寸精度和表面光洁度，故又称“熔模精密铸造”。可用熔模铸造法生产的合金种类有碳素钢、合金钢、耐热合金、不锈钢、精密合金、钛合金和球墨铸铁等。

熔模铸造型壳是由粘接剂、耐火材料及附加物组成的。其中耐火材料占总比重的90%以上，对型壳性能影响很大。制壳耐火材料应使型壳有足够的常温强度和高温强度，在高温下不发生变形；有良好的透气性、热震稳定性、热化学稳定性、脱壳性等性能。为此，制壳用耐火材料必须有足够的耐火度、热化学稳定性、小而均匀的热膨胀系数、合适的粒度，并要有利于涂料性能的稳定。此外，作为制壳材料还应对人体健康无害、货源充足和质量稳定。

目前，应用于熔模制壳的材料有石英、电熔刚玉、锆英砂及硅铝系耐火材料，但这些材料在应用方面一直存在一些不可避免缺点。石英在自然界中大多是低温型的，且主要是以β石英存在，因此，用石英作耐火材料制得的型壳，在加热至573℃时由β石英转变为α石英，这时随着多晶转化体积骤然膨胀，线膨胀值达1.4%，对型壳得高温性能影响很大；另外，由于铬、镍、钛、锰、铝等合金元素在高温下易与酸性SiO2发生化学作用，造成铸件表面麻点及粘砂缺陷，故不宜应用于制壳材料。

熔模铸造用的白刚玉是工业氧化铝在电弧炉内经高温熔融、冷却结晶成锭块，再经粉碎、挑选，加工筛选而得。电熔刚玉的粒型为尖角型颗粒，其壳型的溃散性差，易造成铸件粘砂，托壳困难，而且托壳过程产生大量粉尘，恶化生产环境。

锆英砂其分子式为ZrO₂.SiO₂(或ZrSiO₄)，理论组成为ZrO₂为67.23％，SiO₂为32.77％，纯ZrSiO₄的耐火度在2000℃以上，随杂质含量增加，耐火度相应降低，高纯度锆英砂约在1540℃开始缓慢分解，1700℃时迅速分解。当含有氧化物等杂质时分解稳定下降；分解时析出SiO₂有较大活性，能与金属中的某些元素起化学反应，使铸件表面产生“麻点”等缺陷；锆英砂价格昂贵且有辐射作用，长期接触对人体健康不利。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种用于熔模铸造制壳材料的球形α-氧化铝及制备方法。

本发明的球形α-氧化铝为：粒型圆整球形度≥0.9；α-Al₂O₃含量≥99%；耐火度高为≥1960℃。

本发明的一种用于熔模铸造制壳材料的球形α-氧化铝制备方法，步骤如下：

(1)选用非球形工业氧化铝粉通过氧气和天然气的高温火焰熔融球化；

(2)通过冷却区冷却收集；

(3)颗粒分级。

所述步骤（1）的非球形氧化铝粉、氧气和天然气共同通过分散设备进入球化炉体内，粉料在氧气和天然气燃烧过程中被高温熔融球化。

采用压缩氧气输送非球形工业氧化铝粉，天然气、氧气和氧化铝粉一起通过装燃烧器进入球化炉，如图1、2所示，燃烧器2是由三层管道组成：内层2-1是氧化铝粉原料通道、中层2-2是天然气通道和外层2-3是氧气通道，氧化铝粉原料在天然气和氧气的高温火焰中熔融，由于表面张力下落冷却形成球形，。

所述的非球形工业氧化铝粉Al₂O₃含量大于98.0%，Fe₂O₃含量小于0.05%、Na₂O含量小于0.2%。

装有分散设备的燃烧器通过传感设备控制给料频率、氧气和天然气比例、氧气量和天然气量，达到充分利用燃烧能的目的。

本发明利用天然气和氧气产生火焰，让非球形氧化铝颗粒通过火焰，非球形氧化铝颗粒被所述的火焰熔融，在自由落体时通过表面的张力形成球形。氧气和天然气作为本发明的选择是因为：天然气燃烧气体和氧气助燃的火焰温度达到2200摄氏度左右，非球形氧化铝粉熔点在2050摄氏度，这样既能达到熔化粉料的目的又能充分利用燃料能量。