[发明专利]熔模精铸高温合金铸件的方法

说明书

本发明公开了一种熔模精铸高温合金铸件的方法，包括将铝酸钴粉末与硅溶胶混合均匀，制得陶瓷型芯预处理剂，将预处理剂均匀喷涂在陶瓷型芯表面，晾干，将陶瓷型芯放入蜡模模具中，制备陶瓷型芯整体蜡模，在陶瓷型芯整体蜡模表面制备模壳，面层采用硅溶胶‑锆英砂粉，其他层采用硅溶胶‑上店砂粉，对制备的模壳进行脱蜡处理，装炉焙烧，形成陶瓷型壳，将高温合金置于真空熔炼炉中熔练成熔液，真空浇注在陶瓷型壳中，铸件在炉内冷却5‑7min，取出置于砂盘内直至完全冷却，即获得熔模精铸高温合金铸件。本发明通过在陶瓷型芯工作表面形成一层铝酸钴和硅溶胶涂层，解决了陶瓷型芯与高温合金熔体的界面反应问题，避免了金属瘤状凸起物的生成。

技术领域

本发明属于熔模铸造技术领域，涉及一种熔模精铸高温合金铸件的方法。

背景技术

近年来，铸造高温合金在航空发动机和燃气轮机领域得到了广泛的应用，主要应用于涡轮发动机的热端部件等。而且随着发动机性能提升的要求，高温合金部件结构复杂，对尺寸精度以及表面质量要求较高，多采用熔模精密铸造方法制备，对于复杂的内部气流空腔，难以通过模具抽芯方式制作，多采用陶瓷型芯代替，硅基陶瓷型芯耐受温度在1500℃左右。

在K648高温合金部件的制造过程中，高温合金熔体容易与硅基陶瓷型芯发生界面反应，特别是薄壁件为了提高充型效果而需要适当提高浇注温度，以及厚大件本身浇注后高温熔体降温较慢，另外陶瓷型芯被高温合金熔体包裹更加不利于散热等等因素造成界面反应较为剧烈，反应生成的复合氧化物或金属间化合物等复合产物，表现为在金属合金表面形成金属瘤状凸起，后期通过吹砂等手段无法清除，造成内腔金属表面质量降低甚至破坏，以致产品报废的问题难以解决，这也是陶瓷型芯在熔模铸造应用中面临的很现实课题。

对熔模精铸用陶瓷型芯预处理的方法开展了国内外技术查新，被搜索专利1《铝酸钴涂料、铝酸钴涂料制备方法及陶瓷型芯制造方法》技术方案是将铝酸钴、聚乙二醇、去离子水、磷酸二氢铵、氧化铝、消泡剂等分步混合后涂覆在陶瓷型芯表面进行烧结得到表面包覆细晶铝酸钴涂层的陶瓷型芯，与本专利方法效果有很大不同，本专利预处理配方为硅溶胶和铝酸钴混合液，且不需专门对陶瓷型芯尺寸进行设计以及烧结工序，本专利效果是解决K648高温合金与硅基陶瓷型芯的界面反应问题，而专利1为细化铸件表面晶粒度。

另外目前所见报道中可见高温合金/陶瓷界面反应相关研究方法、理论研究，如北京航空材料研究院郑亮等人成果《航空材料学报》2012 年6月第32卷第3期，高Cr铸造镍基高温合金K4648与陶瓷型芯的界面反应研究等，但还未见对陶瓷型芯进行表面预处理解决界面反应问题的系统的报道

发明内容

本发明的目的是提供一种熔模精铸高温合金铸件的方法，解决了现有熔模铸造方法制备的高温合金铸件表面具有难以整修的金属瘤状产物的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种熔模精铸高温合金铸件的方法，包括以下步骤：

步骤1，将铝酸钴粉末与硅溶胶混合均匀，制得陶瓷型芯预处理剂；

步骤2，将陶瓷型芯预处理剂均匀喷涂在陶瓷型芯表面，晾干；

步骤3，将陶瓷型芯放入蜡模模具中，制备陶瓷型芯整体蜡模；

步骤4，在陶瓷型芯整体蜡模表面制备模壳，面层采用硅溶胶- 锆英砂粉，其他层采用硅溶胶-上店砂粉；

步骤5，对制备的模壳进行脱蜡处理，然后装炉焙烧，形成陶瓷型壳；

步骤6，将高温合金置于真空熔炼炉中熔练成熔液，然后真空浇注在陶瓷型壳中，浇注温度为1530-1550℃，铸件在炉内冷却5-7min，取出置于砂盘内直至完全冷却，即获得熔模精铸高温合金铸件。

其中，步骤1包括将铝酸钴粉末与硅溶胶置于容器中，采用搅拌器进行搅拌，搅拌器转速为480-600r/min，搅拌时间为1.5h-3h，使混合均匀，即制得陶瓷型芯预处理剂。