[发明专利]一种钛合金铸造用复合型芯制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低成本复合型芯制备方法，特别是本发明适合钛合金铸造使用。

背景技术

随着航天、航空、舰船、石油化工等领域的飞速发展，对复杂型腔、薄壁钛合金铸件的需求越来越多，此类产品主要通过熔模精密铸造工艺来进行铸造成型，铸件复杂型腔和盲腔结构主要通过在蜡模中放置Y₂O₃陶瓷型芯来铸出，但是适合钛合金铸造用的陶瓷型芯制作成本高昂，仅仅应用于附加值非常高的钛合金铸件的生产中，限制了钛合金铸件的推广应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于钛合金铸造用复合型芯，这种复合型芯具有低成本（成本约为Y₂O₃陶瓷型芯的1/5）、高尺寸精度、高表面质量、高化学稳定性的特点。

采用的技术方案：

一种钛合金铸造用复合型芯制备方法，包括下述工艺步骤：

一、制备复合型芯原坯：

1、原料选配：

原料由Al₂O₃、CaO、莫来石粉和硅溶胶混合制备成，其配料比以质量百分比计为：莫来石粉35-44.7%、Al₂O₃43-54.7%、CaO0.1%-0.3%、硅溶胶5%-12%。硅溶胶浓度为25-35%，莫来石粉粒度为50~70目。

2、复合型芯原坯成型：

取莫来石粉35-44.7%、硅溶胶5%-12%放入容器内混合均匀，再加入43-54.7%的Al₂O₃粉进行混合，最后加入0.1-0.3%的CaO粉进行充分混合。

将混合均匀的上述原料倒入准备好的铝制复合型芯模具中，利用木槌进行逐层捣实。将捣实好的型芯原坯放入低温烘箱中进行2~3小时烘烤，然后从烘箱中拿出备用。烘烤温度为150-300℃。

二、复合型芯原坯面层涂料制备

1.原料选配：

原料由ZrO₂、Y₂O₃和分散氧化铝溶液混合制成，其配料比以质量百分比计为：ZrO₂粉52%~70%、Y₂O₃粉5%~8%、浓度为35-45%的分散氧化铝溶液25%~40%。

2.涂料制备

先取25-40%的分散氧化铝溶液倒入容器中，再将5-8%的Y₂O₃粉倒入容器中搅拌30-40分钟，最后将52-70%ZrO₂粉倒入容器中搅拌60分钟，将搅拌好的涂料备用。

三、复合型芯原坯涂挂面层涂料

将预先制备好的复合型芯原坯表面用气体喷吹干净后，浸入上述涂料中，然后取出放置到恒温、恒湿风干架上进行干燥24小时，风干温度为16℃~25℃，将干燥好的型芯，放入烘箱中在500℃~600℃温度烘烤1小时，然后用抛光轮将型芯表面抛光平整。

四、复合型芯烧结

将表面抛光好的复合型芯放入高温烧结炉内进行1200℃~1300℃烧结3~5小时，炉冷至室温，将烧结好的复合型芯取出后，重新进行抛光打磨，即得。

本发明的优点：

利用本专利方法能够实现大幅度降低复合型芯制作成本，提高复合型芯尺寸精度和表面质量，从而大幅度降低钛合金铸件的铸造成本。

具体实施方式

实施例一

一种钛合金铸造用复合型芯制备方法，包括下述工艺步骤：

一、制备复合型芯原坯：

取40%莫来石粉和10.9%硅溶胶混合均匀，再加入49%的Al₂O₃粉进行混合，最后加入0.1%的CaO充分混合均匀，备用。

将混合均匀的上述原料倒入铝制复合型芯模具中，用木槌进行逐层捣实。

将捣实好的型芯原坯放入低温烘箱中（烘烤温度150℃~300℃），烘烤2-3小时，取出备用。

二、复合型芯原坯面层涂料制备：

取分散氧化铝溶液25%倒入容器内，再将8%的Y₂O₃粉倒入容器中搅拌30分钟，最后取67%的ZrO₂粉倒入容器中搅拌60分钟，即为面层涂料。

三、复合型芯原坯涂挂面层涂料