[发明专利]形成熔模铸造壳的方法

说明书

本申请是申请日为2002年4月3日，申请号为02811336.5，发明名称为“形成熔模铸造壳的方法”的专利申请的分案申请。

发明领域

本发明总体上涉及熔模铸造，更具体地讲，涉及一种增加熔模铸造壳强度和固体含量的方法。

发明背景

熔模铸造，还被称作失蜡、失模和精密铸造，用于制备满足相对精密尺寸容差的高质量金属制品。典型地，在熔模铸造时，首先要构造一个可以向其中导入熔融金属的薄壁陶瓷铸型，通称熔模铸造壳。

壳通常这样制备：通过熔模铸造首先由将要制备的金属物体的可熔化基材制成摹真本或者模型。适当的可熔化基材可以包括，例如，蜡，聚苯乙烯或塑料。

接着，在模型周围形成陶瓷壳。这可以通过将模型浸到含液态耐熔质粘合剂，如胶态氧化硅或者硅酸乙酯，与难熔粉末，如石英、熔凝硅石、锆石、氧化铝或者硅铝酸盐的浆液中，然后把干燥的耐熔质颗粒筛到刚浸渍过的模型上来实现。最通常使用的干燥耐熔质颗粒包括石英、熔凝硅石、锆石、氧化铝和硅铝酸盐。

将模型浸到耐熔质浆液然后将干燥的耐熔质颗粒筛到刚浸渍过的模型上，这样的步骤可以重复多次，直到得到希望的壳厚。但是，优选在随后涂敷之前，对每一层浆液和耐熔质颗粒涂层进行风干。

壳厚度要增加到约1/8-约1/2英寸(约0.31-约1.27厘米)的范围。在最后的浸渍和筛滤之后，把壳进行充分地风干。通过这种方式制备的壳由于壳表面的结构而被称为“灰泥”壳。

然后把壳加热至少达到可熔化基材的熔点。在这一步骤中，模型融化，只留下壳和一些残留的可熔化基材。之后把壳加热到能足以从壳中蒸发出任何残留的可熔化基材的温度下。通常在壳从这一高温加热过程冷却下来之前要在壳中充满熔融的金属。已经有许多方法用于把熔融金属导入到壳中，包括重力法、压力法、真空法和离心法。当铸模中的熔融金属固化并充分冷却时，可以将铸件从壳中移开。

尽管熔模铸造已经是已知的并且已经用了数千年，但由于对更复杂部件的需求在不断增加，因此熔模铸造市场也在不断地发展。因为对于高质量的精密铸件存在非常大的需求，因此，仍不断需要开发出新的方式来更有效，更经济和更完美地制备熔模铸造壳。例如，如果可以增加熔模铸造壳的强度，那么将会需要更少的材料。强度更好的壳还将会更耐开裂，这样会使铸件具有更少的缺陷。此外，如果可以增加熔模铸造壳的固体含量，则壳将会干燥得更快，并且可用更少的涂层制成，这样就可节约时间、材料和成本。

因此，将希望提供一种增加熔模铸造壳强度和固体含量的改进方法。

发明概述

本发明的方法需要向熔模铸造壳中引入至少一种微粒硅。加入微粒硅可有效地增加熔模铸造壳的强度和固体含量。

发明详述

本发明涉及一种增加熔模铸造壳强度和固体含量的方法。根据本发明，至少要将一种微粒硅引入到壳中。可以通过用本领域技术人员公知的通用方法将微粒硅加入到浆液中而将该微粒硅引入到熔模铸造壳中。

可以用于本发明实践中的微粒硅包括人造微粒硅，如硅灰和热解法二氧化硅，天然存在的称作火山灰的微粒硅，和其混合物。适当的火山灰的实例包括硅藻土，蛋白石质燧石(opaline chert)和页岩，凝灰岩，火山灰，浮岩和飞灰。用于增加熔模铸造壳强度和固体含量的优选微粒硅是硅灰。“硅灰”定义为硅、高硅铸铁或者熔凝硅石制备过程中的副产物。

微粒硅的使用浓度要使其能有效地增加熔模铸造壳的强度和固体含量。优选微粒硅加入到壳中的量为壳的约0.1-约15.0wt％。更优选，微粒硅的量为约0.2-约10.0％，最优选约0.5-约5.0％。

本发明人已经发现将至少一种微粒硅引入到熔模铸造壳中可有效地增加壳的强度和固体含量。本发明人还发现，加入微粒硅时可用较少的涂料产生强度较高的壳，这样就可节约材料，提高生产能力，以及提供更高质量的塑模来制备缺陷更少的铸件。

实施例

以下实施例旨在说明本发明，并教导普通技术人员如何制造和使用本发明。这些实施例决不用来限制本发明或者其保护范围。

实施例1

使用以下配方来制备浆液：

表1

浆液成分                        浓度(比例)

胶态氧化硅¹                      1576克

去离子水                         315克