[发明专利]一种防粘锡液态金属冷却定向凝固用陶瓷型壳的制备方法

说明书

本发明公开了一种防粘锡液态金属冷却定向凝固用陶瓷型壳的制备方法，属于陶瓷型壳制备技术领域。该方法包括面层料浆配置、加固层料浆配制、撒砂材料选择、型壳的涂挂操作、型壳的脱蜡和型壳的焙烧；其中：涂挂操作过程中：涂挂前四层过程中在蜡型侧面的底部一周保留5mm高度不涂挂涂料；待第四层涂料干燥后将0.5～1mm厚的蜡纸贴覆于未涂挂涂料的位置,然后再涂挂后面几层。该方法通过在型壳制备过程中，增加一层中间金属隔层阻断液态金属冷却介质与内部铸件的接触，从而改善铸件表面质量。

技术领域

本发明涉及陶瓷型壳制备技术领域，具体涉及一种防粘锡液态金属冷却(LMC)定向凝固用陶瓷型壳的制备方法。

背景技术

定向凝固铸造过程中固、液界面前沿的温度梯度显著影响铸件的微观组织、强度和质量。高的温度梯度和凝固速度可使铸件组织细密、缺陷较少。随铸件长度的增加传统定同凝固中的温度梯度会显著降低，导致铸件中极易出现缩孔、斑点、等轴晶等缺陷。LMC定向凝固中采用低熔点金属为冷却介质，将模壳直接拉入低熔点金属浴槽，由于液态金属与模壳之间换热系数很大，热量始终靠热传导带走，大大增加了铸件凝固过程中的温度梯度和冷却速率，而且整个定向凝固过程中固液界面的温度梯度受铸件尺寸影响很小，凝固速度快，尤其适合大尺寸定向和单晶叶片的制造。

LMC定向凝固中，陶瓷模壳从1500℃以上的高温炉中直接被拉入300℃左右的熔池，模壳温度急剧变化，因此对模壳的抗热冲击性能提出了很高的要求；此外大型定向铸件尺寸大，浇注高温合金的重量高达20Kg左右，受合金液压力的影响，模壳在高温下很容易变形甚至开裂，这要求模壳具有较高的强度。

高温合金常用的以莫来石为主晶相的A1₂O₃-SiO₂系烧结耐火材料型壳，在液态金属冷却定向凝固时，由于温度梯度较大，常产生开裂或软化变形，进而造成液态冷却介质粘附在铸件表面，去除困难。因此，急需探索一种新工艺改善型壳开裂，防止液态金属冷却介质粘附在铸件表面，制备一种新型高温合金铸造用防粘锡陶瓷型壳成为了科研生产中急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防粘锡液态金属冷却定向凝固用陶瓷型壳的制备方法，该方法能够改善型壳开裂，防止金属冷却介质粘附铸件表面，并保证铸件表面质量。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种防粘锡液态金属冷却定向凝固用陶瓷型壳的制备方法，该方法包括如下步骤：

(1)面层料浆配制：

面层料浆组成为EC95、金属氧化物、硅溶胶830、润湿剂和消泡剂；各组分比例为：硅溶胶与EC95的重量比例为1：(3.5～4.25)，润湿剂的体积为硅溶胶体积的0.1～0.15％，消泡剂的体积为硅溶胶体积的0.1～0.15％，金属氧化物的重量占硅溶胶重量的2～5％；

(2)加固层料浆配制：

加固层料浆组成为硅溶胶1430、润湿剂、消泡剂和EC95；各组分比例为：硅溶胶与EC95的重量比例为1：(1.5～1.75)，润湿剂的体积为硅溶胶体积的0.1％～0.15％，消泡剂的体积为硅溶胶体积的0.1％～0.15％；

(3)撒砂材料选择EC95砂；

(4)型壳的涂挂操作：

蜡型第一层涂挂面层料浆，蜡型第二层涂挂面层料浆或加固层料浆；蜡型第三层及第三层之后都涂挂加固层料浆；其中：涂挂前四层过程中在蜡型外侧面的下部保留5mm高度不涂挂涂料；待第四层涂料干燥后将0.5～1mm厚的蜡纸贴覆于未涂挂涂料的位置(蜡纸绕蜡型下部一周)，然后在蜡型的整个外表面上再涂挂后面几层涂料；

(5)型壳的脱蜡：