[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

说明书

本发明公开了一种可回收重复使用的热等静压用控型模芯，包括芯体、金属导电层和隔离层，所述芯体由氧化铝陶瓷制成；所述金属导电层由Ag制成；所述隔离层由Fe制成。本发明控型模芯可回收重复使用，且控型精度高，采用易腐蚀材料隔离模芯与零件，成形后仅腐蚀去除隔离层，分离模芯与零件，回收控型模芯；采用高温强度高的材料制备控型模芯，模芯在高温高压作用下变形小，成形零件精度误差相对较小。

技术领域

本发明属于先进制造技术领域，更具体地，涉及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。

背景技术

热等静压近净成形是一种通过高温高压介质同时均匀的作用在粉末材料表面，在高温高压共同作用下粉末材料发生蠕变固结，进而使材料成形的一种先进加工技术。在成形过程中通过精确控制包套和控型模具的变形，可达到近净成形，甚至净成形。该技术尤其适用于难加工材料的成形，如钛合金、高温合金、钨合金、金属陶瓷等材料。

热等静压近净成形作为一种有效制造高性能复杂难加工零件的方法，成形零件具有致密、组织细小无偏析的优点，该技术在航空发动机叶片，机匣；航天飞机蒙皮和壳体；汽车发动机阀体及增压叶轮；近海油气田法兰盘，接头，阀体和管道等方面有着独特的应用。

热等静压近净成形用控型模具的制备及后续加工去除都十分的繁琐复杂，且在腐蚀去除过程中易对环境产生较严重污染。简化热等静压控型模具的去除，或对控型模具进行回收重复利用，对热等静压近净成形技术的进一步发展具有十分重要的意义。传统HIP方法通常采用碳钢作为控型模具，碳钢模具具有易加工，取材方便的优点。但碳钢模具在高温高压作用下易变形，导致成形误差大；同时碳钢模具在后续腐蚀去除时较困难，并对环境产生较大污染。因此提出一种可重复使用的控型模具加工制备方法，可以有效的解决上述碳钢模具的缺点。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种热等静压近净成形用控型模具可重复使用的加工制备方法。该方法可以降低热等静压近净成形过程中控型模具的制造成本，提高控型模具的控型精度，及降低后续腐蚀对环境的污染。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了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。

按照本发明的另一个方面，还提供了一种可回收重复使用的热等静压用控型模芯，其特征在于，采用所述的制备方法制成。

按照本发明的另一个方面，还提供了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，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：