[发明专利]一种耐高温的金属陶瓷复合铸造模具

说明书

技术领域

本发明属于铸造模具的加工技术领域，具体涉及一种耐高温的金属陶瓷复合铸造模具。

背景技术

中国铸造模具工业发展到今天，经历了一个艰辛的历程，直到1976年仍处在落后状态。自1977年以来，由于我国机械、电子、轻工、仪表、交通等工业部门的蓬勃发展，对铸造模具的需求在数量上越来越多，质量要求越来越高，供货期越来越短。

铸造模具相比锻造模具在使用性能上也很突出，铸造模具没有明显的方向性，不存在锻造模具的各向异性问题，热处理后形变小，容易控制，铸造模具表面存在一层细晶区，其耐磨性较高。由于铸造模具在高温浇筑中，抗热裂性能较差，内部易出现缺陷，如枝晶偏析、晶粒粗大、疏松、缩孔等，这些缺陷会导致铸件产品合格率大幅下降。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种耐高温的金属陶瓷复合铸造模具，在金属合金中添加耐高温金属陶瓷成分，在催化剂作用下，经过灌浆、结胶，铸造生产得到的铸件表面光洁度和尺寸精度都很高。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种耐高温的金属陶瓷复合铸造模具，在模具钢材料中添加质量分数为1.5-2.0%的陶瓷成分，质量分数为0.5-1.0%的粘合剂，在与模具钢混炼时，以二硫化二甲基二苯基秋兰姆作为催化剂，将陶瓷成分和粘合剂在1100-1300℃下加热3-5小时后投入到金属熔融体中进行灌浆、结胶；

所述陶瓷成分的制备方法为：将碳化硅颗粒置于100℃下的饱和氢氧化钠溶液中浸泡30-40分钟，然后使用丙酮溶液进行超声清洗50-60分钟，超声清洗后再使用清水冲洗3-5遍，然后用70℃的饱和氟锆酸钾溶液浸泡3-4小时，取出烘干，将上述处理后的颗粒与氧化铝粉混合，混合比例为7-8:1-2，经球磨和充分混合后装入碳化硅管式炉中，在氩气保护下，在1200-1300℃下进行固液相反应，得到碳化硅-氧化铝复合陶瓷材料。

作为对上述方案的进一步描述，所述的粘合剂按照重量份计由以下成分制成：酚醛树脂100-110份、环氧树脂40-50份、氨基醛树脂20-25份、羟甲基尼龙15-20份、氧化铝20-30份、乙醇300-350份。

作为对上述方案的进一步描述，所述模具钢材料中各成分元素含量按照质量百分比计为：铬占4.0-5.0%、锌占2.5-3.0%、锡占2.3-2.4%、镍占1.5-2.0%、锗占0.8-1.0%、锰占0.60-0.70%、钒占0.20-0.30%、硅占0.8-0.9%、碳占0.35-0.40%、硫占0.01-0.02%、磷占0.02-0.03%、剩余为铁和不可避免的杂质。

本发明相比现有技术具有以下优点：为了解决现有的金属铸造模具在耐高温性能上的不足引发的问题，本发明提供了一种耐高温的金属陶瓷复合铸造模具，在模具钢材料中添加质量分数为1.5-2.0%的陶瓷成分，质量分数为0.5-1.0%的粘合剂，在与模具钢混炼时，以二硫化二甲基二苯基秋兰姆作为催化剂，碳化硅-氧化铝复合陶瓷材料作为耐高温材料，结构陶瓷的性能远远超过金属，具有优良的力学、热学和化学稳定性，本发明在金属合金中添加耐高温金属陶瓷成分，在催化剂作用下，经过灌浆、结胶，铸造生产得到的铸件表面光洁度和尺寸精度都很高。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

一种耐高温的金属陶瓷复合铸造模具，在模具钢材料中添加质量分数为1.5%的陶瓷成分，质量分数为0.5%的粘合剂，在与模具钢混炼时，以二硫化二甲基二苯基秋兰姆作为催化剂，将陶瓷成分和粘合剂在1100℃下加热3小时后投入到金属熔融体中进行灌浆、结胶；

所述陶瓷成分的制备方法为：将碳化硅颗粒置于100℃下的饱和氢氧化钠溶液中浸泡30分钟，然后使用丙酮溶液进行超声清洗50分钟，超声清洗后再使用清水冲洗3遍，然后用70℃的饱和氟锆酸钾溶液浸泡3小时，取出烘干，将上述处理后的颗粒与氧化铝粉混合，混合比例为7:1，经球磨和充分混合后装入碳化硅管式炉中，在氩气保护下，在1200℃下进行固液相反应，得到碳化硅-氧化铝复合陶瓷材料。

作为对上述方案的进一步描述，所述的粘合剂按照重量份计由以下成分制成：酚醛树脂100份、环氧树脂40份、氨基醛树脂20份、羟甲基尼龙15份、氧化铝20份、乙醇300份。