[发明专利]一种可回收重复使用的热等静压用控型模芯、其制造方法及其应用

权利要求书

1.一种可回收重复使用的热等静压用控型模芯的制备方法，该控型模芯包括芯体、金属导电层和隔离层，其中，所述芯体由氧化铝陶瓷制成；所述金属导电层覆在所述芯体的全部侧面、全部上底面以及全部下底面的全部部位上，或者全部侧面和全部上底面的全部部位上，或者全部侧面和全部下底面的全部部位上，其由Ag制成；所述隔离层覆在所述金属导电层的全部侧面、全部上底面以及全部下底面的全部部位上，或者全部侧面和全部上底面的全部部位上，或者全部侧面和全部下底面的全部部位上，其由Fe制成，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：

1)根据零件内腔的形状，采用氧化铝陶瓷材料制作与零件内腔形状相应的芯体；

2)采用离子镀技术在氧化铝陶瓷芯体外表面镀上一层金属Ag，以形成金属导电层；

3)采用电铸工艺在金属导电层的表面沉积一层2～3mm厚度的由Fe形成的隔离层，其中，电铸采用工业纯铁作阳极，采用的电镀液中各成分的浓度如下：氨基磺酸亚铁为130～150g/L，硼酸为20～30g/L，尿素为150～200g/L，另外，电镀液的pH值为1.5～2.5，温度为40～60℃，电铸时阴极的电流密度为4～5A/dm²。

2.一种可回收重复使用的热等静压用控型模芯，其特征在于，采用权利要求1所述的制备方法制成。

3.一种应用权利要求2所述的可回收重复使用的热等静压用控型模芯成形工件的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将控型模芯放入TC4钛合金粉末中，以形成压坯，此后在压坯外套上包套，然后将压坯放入热等静压炉中进行加热加压处理，其中，加热加压的过程为：

以8～12℃/min的速度，将温度从室温上升到920～980℃，保温2～4h；接着以1.5～2.5MPa/min的速度将压力升高到100～140Mpa，然后在920～980℃和100～140Mpa的温度和压力下保温保压2～4h，然后降温卸压；

2)待热等静压炉冷却至室温时，取出压坯，然后去除包套；

3)采用稀硝酸对压坯中的隔离层进行腐蚀去除，以分离控型模芯和由TC4钛合金材料形成的零件，然后回收控型模芯。

4.根据权利要求3所述的一种应用所述的可回收重复使用的热等静压用控型模芯成形工件的方法，其特征在于，在腐蚀过程中采用施加超声波或加热升温的方法，促进稀硝酸对Fe隔离层的腐蚀去除，提高腐蚀效率。

5.一种可回收重复使用的热等静压用控型模芯的制备方法，该控型模芯包括芯体、保护层、金属导电层和隔离层，其中，所述芯体由WC硬质合金制成；所述保护层覆在芯体的所有外表面的全部部位上，其由氧化铝陶瓷材料制成；所述金属导电层覆在所述保护层的全部侧面及上底面和/或下底面的全部部位上，其由Ag制成；所述隔离层覆在所述金属导电层的全部侧面及上底面和/或下底面的全部部位上，其由Fe制成，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：

1)根据零件内腔的形状，采用WC硬质合金制作与零件内腔形状相应的芯体；

2)采用热喷涂工艺在芯体外表面沉积一层保护层，所述热喷涂工艺采用的涂料由氧化铝陶瓷材料形成；

3)采用离子镀技术在保护层外表面镀上一层金属Ag，以形成金属导电层；

4)采用电铸工艺在表面沉积一层2～3mm厚度的由Fe形成的隔离层，其中，电铸采用工业纯铁作阳极，采用的电镀液中各成分的浓度如下：氯化亚铁为200～400g/L，氯化铵60～100g/L，二氯化锰120～180g/L，另外，电镀液的pH值为1.5～2.5，温度为60～70℃，阴极电流密度为8～12A/dm²。

6.一种可回收重复使用的热等静压用控型模芯，其特征在于，采用权利要求5所述的制备方法制成。

7.一种应用权利要求6所述的可回收重复使用的热等静压用控型模芯成形工件的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将控型模芯放入镍基合金粉末中，以形成压坯，此后在压坯外套上包套，然后将压坯放入热等静压炉中进行加热加压处理，其中，加热加压的过程为：

以8～12℃/min的速度，将温度从室温上升到800～900℃，保温15～25min；接着以1.5～2.5MPa/min的速度将压力升高到100～140Mpa，同时以4～6℃/min的速率将温度继续上升到1000～1100℃，在1000～1100℃和100～140MPa条件下保温保压2～4h，然后降温卸压；

2)待热等静压炉冷却至室温时，取出压坯，然后去除包套；

3)采用稀硝酸对压坯中的隔离层进行腐蚀去除，以分离控型模芯和由镍基合金材料形成的零件，然后回收控型模芯。