[发明专利]一种高强度复合纤维陶瓷型壳及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高强度复合纤维陶瓷型壳及其制备方法，属于熔模精密铸造领域。本发明通过改变背层浆料成分和使用涂挂、机械喷涂工艺，使得浆料涂挂更加均匀，解决了浆料混合不均匀性问题，节省搅拌时间，同时机械喷涂工艺有效地克服了玻璃纤维发生团聚导致型壳强度降低的问题，大大提高了型壳内玻璃纤维的可添加量，增强了型壳强度和透气性，降低型壳厚度，减少挂浆和干燥时间，缩短生产周期进而提高精密铸造用型壳的强度和散热性，提高了铸件合格率和生产效率。

技术领域

本发明涉及熔模精密铸造技术领域，尤其涉及一种高强度复合纤维陶瓷型壳及其制备方法。

背景技术

型壳制备是熔模精密铸造技术中至关重要的一步，型壳的性能也直接影响着铸件产品的质量。优良的陶瓷型壳需要具备较高的室温和高温强度，以及良好的散热性与溃散性，而传统的型壳材料和制备工艺已经无法满足要求。为了增强陶瓷型壳的结构强度，通常采用增加陶瓷型壳厚度和型壳材料复合改性来实现。但是型壳厚度的增加会使其散热能力下降，同时型壳的生产周期变长，影响型壳的成品率和生产效率。型壳材料改性技术是指在普通熔模精密制造型壳的基体上，通过添加或外附其他添加物，以改变型壳型壳强度、溃散性、导热性等性能的技术手段。型壳改性可以有效提升型壳强度并降低型壳厚度，平衡型壳厚度与散热性之间的约束，提高型壳质量。

目前，型壳制备工艺中，通常采用添加纤维材料来提高型壳性能。纤维材料在型壳焙烧后形成的微孔隙可提高型壳透气性，但是随着纤维含量的增加，型壳内部纤维会发生聚集、缠绕甚至结团，形成极不规则的团聚体，降低了型壳强度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高强度复合纤维陶瓷型壳及其制备方法。本发明提供的制备方法在提高玻璃纤维含量的同时，增加了陶瓷型壳的强度。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种高强度复合纤维陶瓷型壳的制备方法，包括以下步骤：

提供面层浆料；

提供过渡层浆料；

将玻璃纤维与硅溶胶混合，得到玻璃纤维和硅溶胶的混合液，所述玻璃纤维的质量为硅溶胶质量的0.6％～1.0％；

将耐火材料、硅溶胶、润湿剂和消泡剂混合后加入所述混合液，得到背层浆料，所述背层浆料中耐火材料和硅溶胶的质量比为2.5～2.9:1，所述混合液的用量为所述耐火材料和硅溶胶总质量的0.05～0.2％；

用所述面层浆料对蜡模挂浆，得到面层型壳；

用所述过渡层浆料对所述面层型壳挂浆，得到过渡层型壳；

在所述过渡层型壳表面机械喷涂所述背层浆料，形成背层型壳，得到预制体；

将所述预制体依次进行封浆、脱模和焙烧，得到所述高强度复合纤维陶瓷型壳。

优选地，所述面层浆料包括耐火材料、硅溶胶、润湿剂和消泡剂，所述耐火材料和硅溶胶的质量比为2.9～3.5:1。

优选地，所述过渡层浆料包括耐火材料、硅溶胶、润湿剂和消泡剂，所述耐火材料和硅溶胶的质量比为2.2～2.7:1。

优选地，所述耐火材料为电熔刚玉、熔融石英、莫来石或氧化锆。

优选地，所述硅溶胶中SiO₂的质量含量均为25～30％。

优选地，所述玻璃纤维的长度为2～5mm。

优选地，所述机械喷涂的喷涂厚度为0.8～1.5mm。

优选地，所述机械喷涂的次数为3～5次。

优选地，所述焙烧的温度为900～1200℃，时间为1～2h。