[发明专利]用于不锈钢精密铸造的型壳面层制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种熔模铸造技术领域的方法，具体是一种以硅溶胶为粘结剂、以电熔镁砂来替代锆英砂的用于不锈钢精密铸造的型壳面层制造方法。

背景技术

熔模铸造又称“失蜡铸造”，是一种近净尺寸的金属成型技术，其应用非常广泛。该技术不仅适用于各种类型、各种合金的铸造，而且生产出的铸件尺寸精度高，表面质量好，尤其适用于其它铸造方法难于制备的结构复杂、不易加工的铸件。随着航空、汽车、机床、船舶、内燃机、汽轮机、电讯仪器、武器、医疗器械以及刀具等工业领域对铸件要求的不断提高，熔模铸造技术从材料、设备以及工艺方面都得到了长足的进步。

在铸造过程中，陶瓷型壳的制备工艺及其质量控制是决定铸件尺寸精度、冶金质量的关键因素之一。其中尤以型壳中的型壳面层最为重要，这是因为型壳面层直接与金属熔体相接触，承受着高温熔体的热机械、热化学作用，同时铸件的表面光洁度也直接取决于型壳面层。目前，国内外制作型壳面层所采用的粘结剂为水玻璃或硅溶胶，以石英粉、α-高温氧化铝粉、锆英粉或莫来石粉等为原料配制面层浆料，并以石英砂、刚玉砂、锆英砂或莫来石砂为撒砂材料。其中水玻璃型壳虽然价格低廉，但其干燥速度慢、强度低，而逐渐被硅溶胶所代替；而在上述的各种耐火材料中，以锆英粉（砂）为原料制作的型壳面层所浇注的铸件虽然表面光洁度最好，但是其价格高昂，增加了铸造成本。在各种合金的熔模精密铸造中，不锈钢铸件的浇注温度往往超过1600℃，除锆英粉（砂）外，以石英、氧化铝、莫来石制作的型壳面层所浇注的铸件表面粗糙，影响了铸件的质量，同时氧化铝面层还会造成铸件粘砂的现象。因此对于熔模铸造行业，尤其是不锈钢铸造行业而言，遴选具有成本低、耐火度高且与不锈钢熔体不发生高温反应的耐火材料来制作型壳面层，是其迫切的需求。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN101362184A，公开日：20090211，记载了一种不锈钢、碳钢精密铸造面层型壳的制造方法，该技术采用硅溶胶为粘结剂，300目的锆英粉为主要原料配制了面层浆料，然后以80-100目的莫来石砂作为型砂原料，制作了用于不锈钢、碳钢铸造的面层型壳，由于莫来石砂的价格低于锆英砂，因此与传统的以锆英砂、锆英粉为原料制备的面层型壳相比，成本仅降低10-20%，由于采用了锆英粉作为面层型壳涂料的主要原料，成本仍远高于以石英作为主要原料的面层型壳。

电熔镁砂是优质菱镁矿石在电弧炉中经高温熔融后形成的高纯氧化物，其主要特点是：结构完整、组织致密、熔点高（达到2800℃），化学性能稳定，耐压强度大，绝缘性能强，耐冲刷，耐腐蚀，是冶金、建材、轻工、炉衬及散状料的重要原料，也是钢铁、水泥、玻璃、有色金属冶炼等行业不可缺少的重要耐火材料。其主要用途为：在冶金耐火材料工业中制作高纯电熔镁砂、喷补料、捣打料等辅助耐火材料及流钢口砖、镁砖、镁铬砖等特种耐火砖，也可在真空和非真空感应炉、电弧炉上做耐火炉衬，是制作氧化镁坩埚、炉胆和各种高温套管的理想原料。

在价格上，电熔镁砂仅为锆英砂的5%左右，也低于电熔莫来石，略高于石英砂，同时因其化学性质呈弱碱性，与碱性硅溶胶粘结剂配伍性良好，因此可以作为制造高性价比陶瓷型壳面层的耐火材料，用于浇注温度1600℃以上的合金的铸造，尤其是不锈钢的铸造。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种用于不锈钢精密铸造的型壳面层制造方法，针对不锈钢铸造行业中锆英砂类陶瓷型壳面层价格昂贵，以及石英、氧化铝或莫来石类型壳面层造成铸件表面质量差等的不足，目的是提供一种以硅溶胶为粘结剂，以电熔镁砂为耐火原料的型壳面层制造方法，所制作的型壳面层不仅成本低，而且其它各项性能指标均能达到不锈钢精密铸造要求。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明以每100kg硅溶胶中，配5-10kg去离子水、100-150g杀菌剂、600-700kg的200目-325目的电熔镁砂细粉、20-30kg的聚醋酸乙烯乳液、100-150g润湿剂、50-100g的消泡剂的配比配制得到型壳面层浆料，将蜡模浸入型壳面层浆料后在其表面撒砂并干燥后制得陶瓷型壳面层。

所述的配制是指：通过将硅溶胶、去离子水、杀菌剂、电熔镁砂细粉和聚醋酸乙烯乳液、润湿剂、消泡剂分两组分别进行混合然后合并，制成粘度在32-36s之间的型壳面层浆料。

所述的配制具体包括以下步骤：