[发明专利]用于修复陶瓷型芯的方法

说明书

技术背景

本发明总地涉及浇铸方法和材料。更具体地讲，本发明涉及型芯(cores)和用于修复形成的具有缺陷(例如裂痕)的型芯。

可通过多种浇铸技术将金属合金材料铸型为组件，显著的实例为熔模铸造(失蜡)法。熔模铸造一般要求将期望的组件的蜡或塑料模型或图案浸入包含粘合剂和耐火颗粒材料的浆料中，以在图案上形成浆料层。用于粘合剂的常规材料为含二氧化硅的材料，例如胶态二氧化硅。一般将耐火颗粒材料的粉刷涂料施用于浆料层的表面，在这之后干燥浆料/粉刷涂料。可多次重复前述步骤，以形成围绕蜡图案的具有合适厚度的壳模。随后可例如通过加热将蜡图案从壳模中消除，在这之后烧制模，以烧结耐火颗粒材料并获得合适的强度。

为了生产空心组件，例如具有错综复杂的空气冷却通道的涡轮叶片和叶轮，必须将一个或多个型芯置于壳模内，以限定冷却通道和任何其它所需的内部特点。一般使用在冲模或铸模中进行注塑或转移模塑的增塑陶瓷混合物来制造型芯，并随后通过烧制或烘烤使其硬化。典型的陶瓷组合物含有二氧化硅和/或氧化铝。例如，McNutty等人在美国专利7,287,573和7,732,526，中公开了由包含陶瓷粉末的浆料形成的陶瓷型芯，所述陶瓷粉包含例如：氧化铝、熔融氧化铝、熔融二氧化硅、氧化镁、氧化锆、尖晶石、莫来石、玻璃釉料、碳化钨、碳化硅、氮化硼、氮化硅和它们的混合物等材料，所述材料悬浮在包含具有烯基和氢官能团的硅酮单体和/或低聚物的硅酮流体中。将金属催化剂加入悬浮液，以使硅酮单体和/或低聚物交联，以在基于硅酮的聚合物基质中产生刚硬的陶瓷颗粒型芯。McNutty公开了烧制型芯，以基本上分解基质，从而产生二氧化硅炭。

随后将一个或多个烧制型芯置于图案冲模腔中，在腔中引入了蜡、塑性或其它合适的低熔材料，以形成蜡图案。随后可使用具有内部型芯的图案形成上述壳模。一旦壳模完成且选择性地除去图案以保留壳模和型芯，可将壳模充满熔融金属，随后使所述熔融金属固化，以形成期望的组件。随后除去模和型芯，以保留具有一个或多个内部通道的浇铸组件，所述内部通道为原先型芯所在之处。

当如上述形成型芯时，在型芯材料内可出现例如裂痕和空隙的缺陷。具有缺陷的型芯通常不能用于组件浇铸工艺，因为型芯在浇铸期间可能会断裂，导致铸件缺陷。由于修复型芯结构完整性的难度(空心型芯更是如此)，一般有缺陷的型芯将被丢弃而不是修复。现有技术中意图修复型芯的实例报告于Ferguson等人的美国专利4,804,562中，其中通过以下修复型芯：(a)软化型芯中的热塑性粘合剂；(b)在粘合剂软化的同时，向缺陷施用疏松的陶瓷颗粒，所述颗粒具有与型芯整体组成类似的组成；(c)使粘合剂再硬化；和(d)加热型芯，以使粘合剂挥发并使陶瓷颗粒彼此烧结。

由上可理解，希望得到可用于修复有缺陷的型芯的方法，以产生具有适于浇铸工艺的结构完整的型芯。

发明内容

本发明提供适于修复具有例如一个或多个裂痕和/或空隙的缺陷的陶瓷型芯的方法，以使得型芯呈现出适用于浇铸工艺的充分的结构完整性。

本发明的第一方面提供用于修复适用于浇铸工艺的陶瓷型芯中的缺陷的方法。陶瓷型芯由包含至少一种悬浮在液体载体中的耐火粉末材料的浆料形成。所述方法包括形成修复混合物，所述混合物包含液体稀释剂和所述浆料的至少一种悬浮在液体载体中的耐火粉末材料。将修复混合物施用于包括至少一个缺陷的陶瓷型芯区域，并随后烧制陶瓷型芯，以烧去修复混合物中的液体载体并形成封闭缺陷的陶瓷组合物。

本发明的第二方面提供用于修复适用于浇铸工艺的含二氧化硅的陶瓷型芯中的缺陷的方法。所述含二氧化硅的陶瓷型芯由包含至少一种耐火粉末和硅氧烷粘合剂的浆料形成。所述方法包括形成修复混合物，所述修复混合物包含硅氧烷稀释剂以及所述浆料的至少一种耐火粉末材料和硅氧烷粘合剂。将所述修复混合物施用于包括至少一个缺陷的含二氧化硅的陶瓷型芯区域，并随后烧制含二氧化硅的陶瓷型芯，以烧去所述修复混合物中的硅氧烷粘合剂和硅氧烷稀释剂，并形成填充缺陷的含二氧化硅的陶瓷组合物。

本发明的技术效果为可修复有缺陷的陶瓷型芯，否则所述有缺陷的陶瓷型芯将不适用于浇铸工艺。特别地，相信通过使用在组成上与用于形成陶瓷型芯的浆料类似的修复混合物修复有缺陷的陶瓷型芯，经修复的型芯具有充分的结构完整性，以经受浇铸过程。此外，相信使用粘合剂/稀释剂稀释所述修复混合物可促进使所述修复混合物粘附于陶瓷型芯。

通过以下详述将能更好地理解本发明的其它方面和优点。

附图说明