[发明专利]一种基于二元熔盐体系的可溶型芯及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于铸造技术领域，特别是涉及一种基于二元熔盐体系的可溶型芯及其制备方法 与应用。

背景技术

型芯俗称“泥芯”、“芯子”。铸造时用以形成铸件内部结构，常由原砂和粘结剂(水 玻璃、树脂等)配成的芯砂，在芯盒中手工或机器(如吹芯机、射芯机等)制成。

芯盒用木材或金属制成。在浇铸前装置在铸型内，金属液浇入冷凝后，出砂时将它清除， 在铸件中即可形成空腔。为增加型芯强度，通常在型芯内安置由铁丝或铸铁制成的骨架，称 “芯骨”(俗称“泥芯骨”或“芯铁”)。在金属型铸造中，常用金属制的型芯，在金属凝固 后及时拔除。在成批或大量生产较复杂的铸件(如气缸头等)、生产大型铸件时，型芯亦用以 组成铸型，即称“组芯造型”。过去常用黏土、植物油、合脂作型芯黏结剂，现已组逐步被 淘汰。现在，小批量生产铸件用自硬树脂、自硬水玻璃组作型芯黏结剂，大批量生产铸件用 热芯盒、冷芯盒、覆膜砂工艺做型芯。

型芯被应用于各个领域的零件制造中。型芯又可分为金属型芯、陶瓷型芯和可溶型芯。 对于开口小的内腔，金属型芯往往无法抽芯，而且对于深孔抽芯时容易划伤表面,或需放宽加 工余量。

陶瓷型芯能够形成形状复杂、开口细小的内腔。然而陶瓷型芯的制备过程长而复杂，成 本高，型芯从铸件脱除时，采用高温碱溶液会腐蚀铝合金铸件的表面，所以铝合金铸件不能 采用陶瓷型芯。

可溶型芯是采用能在常温下溶于溶剂的材料制成的。型芯在制模时放入压型型腔，然后 注蜡。制好的熔模放在水或溶液里把型芯除掉，形成熔模的内腔。可溶型芯的使用工艺简单， 可以制造金属型芯无法形成的内腔和避免使用金属型芯所带来的缺点。

可溶型芯按其成形方法可分成两类：浇注成形的和压注成形的。浇注成形的可溶型芯通 常是用尿素作主要原料。尿素型芯的强度高，收缩率小，但存在脆性大，吸湿性强，熔点高 和污染作业环境等缺点。压注成形的可溶性型芯使用的材料是类似半固态蜡料的可溶性混合 料。这种型芯脆性小，存放性好，型芯的尺寸精度和表面光洁度容易控制，适用于制造形状 复杂的型芯。

航天工业中所用的零件内腔尺寸精度要求严(±0.03～0.05mm)，表面光洁度要求高，精 密制造中，通过机械加工，焊接成型，这样的部件质量差，效率低。而可溶性型芯可有效的 解决上述问题。可溶芯比一般砂芯的强度高，耐热性好，不发气，可降低铸件的夹砂，气孔 缺陷，导热性好，冷却快，减少局部应力的产生。低熔点合金铸造成可熔型芯，需要使用感 应线圈加热的方式熔化掉型芯，过程复杂。

因此，本领域亟需开发基于全新材料的可溶型芯，在保证尺寸精度高、表面光洁度好的 同时，方便溶解脱芯，以便能更加便捷广泛地应用于各类制造行业，尤其是航天领域。

发明内容

基于本领域存在的上述客观问题及需求，本发明的目的在于提供一种基于二元熔盐体系 的可溶型芯及其制备方法与应用。本发明所提供的可溶型芯具有很好的分散度、机械强度， 能有效的提高可溶芯的机械性能，同时由于熔盐的水溶性好，能够方便的清洗掉可溶型芯和 铸件表面残留物。

本发明的技术方案如下：

一种可溶型芯，其特征在于，包括二元熔盐体系、二氧化硅、硅酸；所述二元熔盐体系 为水溶性二元熔盐体系，且其熔点为40-1500℃；所述二元熔盐体系、二氧化硅、硅酸的重量 份配比为：二元熔盐体系80-99份；二氧化硅1-20份；硅酸1-5份。

所述二元熔盐体系包括：KNO₃-NaNO₃体系、K₂CO₃-Na₂CO₃体系、KNO₃-NaNO₂体系。

所述二氧化硅选自纳米二氧化硅，和/或水合二氧化硅。

一种可溶型芯的制备方法，其特征在于，包括：将二元熔盐体系加热至熔融状态，形成 熔融的二元熔盐体系；将二氧化硅和硅酸添加至所述熔融的二元熔盐体系中；所述二元熔盐 体系为水溶性二元熔盐体系，且其熔点为40-1500℃；所述二元熔盐体系、二氧化硅、硅酸的 重量份配比为：二元熔盐体系80-99份；二氧化硅1-20份；硅酸1-5份。

所述制备方法还包括：将二氧化硅和硅酸添加至所述熔融的二元熔盐体系中后继续加热 保温12小时。

所述制备方法还包括：待添加了二氧化硅和硅酸的熔融的二元熔盐体系凝固后即制成所 述可溶型芯。