[发明专利]一种低收缩低挠度硅基陶瓷型芯的原料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种低收缩低挠度硅基陶瓷型芯的原料，包括耐火材料粉和矿化剂，所述矿化剂为复合矿化剂，所述复合矿化剂包括硅酸锆和硅酸铝，所述硅酸铝在所述陶瓷型芯原料中的质量百分比为1‑15％，所述硅酸锆在所述陶瓷型芯原料中的质量百分比为5‑10％。本发明还提供了相应的陶瓷型芯制备方法。使用本发明提供的陶瓷型芯原料和方法，可以制备得到低烧结收缩、低高温变形的硅基陶瓷型芯，从而提高了陶瓷型芯的烧结成功率。

技术领域

本发明涉及一种低收缩低挠度硅基陶瓷型芯的原料及其制备方法，具体而言，涉及一种用于大尺寸燃气轮机涡轮叶片制备的陶瓷型芯的原料及其制备方法。

背景技术

硅基陶瓷型芯因其具有较高的高温稳定性和易脱芯等性能广泛应用于铸造形成高温合金叶片的复杂内腔结构。对于大尺寸燃气轮机涡轮叶片来说，高温稳定性则尤为重要，在高温浇注的过程中，如果型芯的稳定性较差，高温变形较大，那么很有可能会导致叶片尺寸的偏差，出现偏芯的情况；由于大尺寸涡轮叶片自身体积较大的原因，其各个部位的收缩并不一致，如果各部位的收缩偏差较大，则会导致大尺寸陶瓷型芯在烧结过程中发生断裂的现象，这会大大降低陶瓷型芯的烧结成功率。添加传统矿化剂可以很好的提高硅基陶瓷型芯的高温和室温抗弯强度，但是收缩率一般都比较大，这非常影响型芯的尺寸稳定性和烧结成功率，且高温挠度较大，很难保证陶瓷型芯的高温稳定性。

如专利文本CN108299001B公开了一种硅基陶瓷型芯成型方法，具体来讲，是一种两步法制备硅基陶瓷型芯：第一步,以注射成型工艺制备氧化硅型芯粗坯；第二步：用溶胶凝胶结合超临界干燥工艺在粗坯中引入纳米及亚微米级颗粒，增强硅基陶瓷型芯的综合性能。与单独用注射成型方式制备硅基陶瓷型芯的工艺相比，该专利文本中的过程可控度更高，制备的产品收缩率更小，产品的组织结构更均匀，强度更高，能极大提高硅基陶瓷型芯的良率。

又如专利文本CN105777114A公开了一种水溶性陶瓷型芯的制备方法,所述水溶性陶瓷型芯其配料按质量百分比例为：20％-60％的氯化钠粉、40％-80％的锆英粉，氯化钠粉、锆英粉的总重量份数为100％，还额外包括氯化钠粉、锆英粉总重量份数的0.5％-1％硅酸乙酯，和15％-20％的增塑剂，所述增塑剂为50％的聚乙二醇、30％的小苏打、10％的滑石粉；水溶性陶瓷型芯制备步骤包括，粉料配置及混合的步骤，制备浆料的步骤，压制成型的步骤，脱蜡、烧结的步骤。该专利文本公开的制备方法制备的型芯，湿态强度高、压制流动性好、收缩率小，型芯表面的光洁度高，能够制作复杂形态的型芯，烧结而成的型芯高温强度大，孔隙性大，脱芯快。

然而，上述技术方案均未彻底解决现有技术中的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种低收缩低挠度硅基陶瓷型芯的原料及其制备方法，以解决现有技术中的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种低收缩低挠度硅基陶瓷型芯的原料，包括耐火材料粉和矿化剂，其特征在于，所述矿化剂为复合矿化剂，所述复合矿化剂包括硅酸锆和硅酸铝，所述硅酸铝在所述陶瓷型芯原料中的质量百分比为1-15％，所述硅酸锆在所述陶瓷型芯原料中的质量百分比为5-10％。

进一步地，所述硅酸铝在所述陶瓷型芯原料中的质量百分比为3-10％。

进一步地，所述陶瓷型芯原料还包括次要成分，所述次要成分包括碳化物、氮化物或氧化物中的一种或一种以上，所述次要成分不同于所述耐火材料粉和矿化剂的成分，所述次要成分在所述陶瓷型芯原料中的质量百分比不超过3％。

进一步地，所述硅酸铝为粉体或者纤维。

进一步地，所述硅酸铝为硅酸铝粉体，所述硅酸铝粉体的目数为50-200目。

进一步地，所述硅酸铝为硅酸铝纤维，所述硅酸铝纤维的长度为1-10mm，所述硅酸铝纤维的直径为1-10μm。

进一步地，所述硅酸锆为硅酸锆粉体，所述硅酸锆粉体的目数为100-300目。