[发明专利]形成用于金属铸造的置换件的组合物和方法

说明书

一种形成置换件的方法，该方法包括将包含多个研磨的陶瓷颗粒和多个研磨的树脂颗粒的粉末共混物布置于模具中，在模具中时将粉末共混物致密化，加热模具以形成第一置换件，用聚合物前体化合物浸渍所述第一置换件以形成第二置换件，以及加热第二置换件以形成第三置换件。

相关申请的交叉引用

本申请要求美国专利申请第15/132,031号的优先权，该专利申请的公开内容通过引用并入本文。还通过引用并入的是美国专利第8,506,861号的公开内容。

技术领域

本发明涉及形成一种或更多种用于金属、陶瓷或金属陶瓷铸造工艺的置换件(displacement)的组合物和方法。在某些实施方案中，本发明涉及形成一种或更多种用于金属、陶瓷或金属陶瓷铸造工艺的置换件的组合物和使用该组合物的方法。

背景

铸造工作包括将熔融金属引入模具中，该模具被形成为包含限定期望的形状的空腔。砂铸是最流行和最简单的铸造类型之一，因为它允许改变批次的尺寸并提供合理的工艺成本。

砂铸工艺中的第一步是制造模具。砂被填充在图案(pattern)周围以复制铸件的外部形状。当图案被移除时，形成铸件的腔保持不变。润滑经常应用于模具腔的表面，以便促进铸件的移除。

在某些实施方案中，铸件的内部特征由在模制工艺之前准备的单独的置换件限定。

概述

一个实施方案提供了形成用于金属铸造工艺中的置换件的方法。该方法的步骤包括提供多个陶瓷颗粒和多个树脂颗粒，并且研磨多个陶瓷颗粒直到那些陶瓷颗粒的最大尺寸不超过约150微米。该方法的步骤还包括研磨多个树脂颗粒直到那些树脂颗粒包括小于约100微米的最大尺寸，随后形成由多个研磨的陶瓷颗粒和多个研磨的树脂颗粒的混合物组成的粉末共混物。在某些实施方案中，粉末共混物包括多个研磨的陶瓷颗粒、多个研磨的树脂颗粒和多根增强纤维。在其他实施方案中，粉末共混物包括多个研磨的陶瓷颗粒、多个研磨的树脂颗粒和圆柱形石墨构件。

相关实施方案还提供了用于金属铸造工艺中的置换件的处理。这些附加的处理增强了机械强度，使得置换件更好地经受得住熔融金属模制工艺。附加的处理的实施方案包括以下步骤：将包含多个研磨的陶瓷颗粒和多个研磨的树脂颗粒的粉末共混物布置于模具中；在所述模具中时将所述粉末共混物致密化；加热模具以形成第一置换件；用聚合物前体化合物浸渍所述第一置换件以形成第二置换件；以及加热所述第二置换件以形成第三置换件。

此外，浸渍步骤包括将所述第一置换件浸入包含所述聚合物前体化合物的液体混合物中；监测所述第一置换件的重量增加；以及当所述第一置换件的重量不再随时间增加时，确定形成所述第二置换件。此外，加热第二置换件以形成第三置换件的步骤包括在约1000℃加热所述第二置换件持续约24小时。

另外，附加的处理包括以下的步骤：在用聚合物前体化合物浸渍第一置换件以形成第二置换件之前，在约1000℃加热第一置换件持续约24小时。

此外，在某些实施方案中，聚合物前体化合物选自由以下组成的组：糠醇、苯酚甲醛低聚物(phenol formaldehyde oligomer)、丙酮-糠醛、糠醇-苯酚低聚物、聚氯乙烯低聚物、聚偏二氯乙烯低聚物、聚丙烯腈低聚物和纤维素。

附加的处理的实施方案还公开了第三置换件包括其中布置有陶瓷颗粒的玻璃碳部分，其中玻璃碳包括

附图简述

通过阅读下面结合附图进行的详细描述，将更好地理解本发明，在附图中，相同的附图标记用于表示相同的元件，并且在附图中：

图1图示了金属铸造模具的横截面图；

图2A示出了具有仍然插入金属铸件中的置换件110A/110B的金属铸件的透视图；