[发明专利]一种高孔隙率水溶性陶瓷型芯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种高孔隙率水溶性陶瓷型芯及其制备方法，属于精密铸造技术领域。

背景技术

轻量化是实现节能减排的重要途径，采用轻质材料和轻体结构是实现轻量化的两个主要途径，因此，装备的轻量化涉及材料和结构两个方面。在材料方面，近年来，传统的钢、铁件正在逐步减少份额，以铝、镁合金为代表的轻质合金的应用、发展取得了长足的进步；在结构方面，以往通过多个零件组合实现的功能逐渐采用单一零件来实现，以铸代锻、以铸代铆减少了零件数量，降低装备重量，同时也提高了装备的可靠性。

这些变化通常使零件具有更复杂的外形和异形结构的内腔，给铸件生产带来新的挑战。一方面，由于铝、镁合金浇注温度低，采用树脂砂芯形成内腔时，浇注后型芯的溃散性差，清理时不易出砂；另一方面，复杂内腔通常需要由多个型芯组合才能形成，工艺设计复杂，而且型芯组合时产生的偏差，影响铸件的精度。

采用水溶性型芯能够很好地解决上述的这些问题，而且在铸件浇注时不产生有害气体，清理时方便快捷，无振动与噪音，铸件成形后可采用水力清理将型芯溶解去除，得到具有洁净光滑内表面和良好尺寸精度的铸件，同时节省劳力并改善铸造车间的环境卫生。

目前使用较广泛的水溶性型芯有尿素型芯、水溶性盐芯。但都有较显著的缺点：尿素型芯表面质量差、发气量大，易产生气孔缺陷；而盐芯的低强度、低耐热性和易脆性等特点使其在合金精密铸造中的应用受到极大的限制。以耐火材料为主体的水溶性陶瓷型芯具有较高的机械强度、耐火度和化学稳定性，同时，具有较好的水溶性，可以有效地避免苛刻的脱芯条件对铝合金铸件造成的损害，因此在铝合金精密铸造中得到大量的应用。

以耐火材料为主体的水溶性陶瓷型芯，有望获得较高的机械强度、耐火度和化学稳定性，以及较好的水溶性。这类水溶性陶瓷型芯主要以难溶耐火材料如氧化铝、硅酸锆、二氧化硅等为基材，可溶性无机盐(氯化物、碳酸盐或硫酸盐等)为粘结剂，通过相应的成型工艺制成。但由于通常采用压制成形，以及在型芯烧结过程中无机盐熔化产生的致密化效应，影响了型芯在水中的溃散性。在型芯中适量加入造孔材料，提高其孔隙率，可提高型芯在水中的溃散性。

发明内容

技术问题：本发明的目的是为了克服现有技术中存在的不足，提出一种高孔隙率水溶性陶瓷型芯及其制备方法，

技术方案：为实现上述目的，本发明提供了一种高孔隙率水溶性陶瓷型芯及其制备方法，

其原料组成为：电熔刚玉粉80-100份，NaCl 3-10份，K₂CO3 9-20份，活性炭粉1-3份。

所述的电熔刚玉粉的粒度为300目，活性炭的粒度为200目。

本发明的高孔隙率水溶性陶瓷型芯的制备方法包括以下步骤：

1)将电熔刚玉粉、NaCl、K₂CO₃和活性炭放入烘箱中，在140℃-150℃的温度2.5h-3h烘干；

2)按预先设定的比例称取烘干的电熔刚玉粉、NaCl、K₂CO₃和活性炭；

3)将称量好的原料装入行星式球磨机的球磨罐，在350r/min-380r/min的转速下球磨1.5h-2h；

4)将混好的原料压制成型，成型工艺为在6MPa-8MPa的压力下保压90s-120s，然后进行脱模，得到坯体；

5)将压制好的坯体埋入工业氧化铝填料，按照90℃/小时-100℃/小时的加热速度升温，在725℃烧结1小时，得到型芯。

有益效果：相对于现有技术，本发明技术具有以下优势：本发明在水溶性陶瓷型芯配料中加入造孔材料，提高了陶瓷型芯的孔隙率，降低了致密度，可提高型芯在水中的溶解速度。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。

实施例1：

(1)将电熔刚玉粉、NaCl、K₂CO₃和活性炭放入烘箱中，在140℃-150℃的温度2.5h-3h烘干；

(2)按预先设定的比例称取烘干的电熔刚玉粉80份，NaCl 5份，K₂CO₃ 15份，活性炭2份；

(3)将称量好的原料装入行星式球磨机的球磨罐，在350r/min的转速下球磨1.5h-2h；

(4)将混好的原料压制成型，成型工艺为在6MPa-8MPa的压力下保压90s-120s，然后进行脱模，得到坯体；