[发明专利]改性氧化硅粉及其制备方法、陶瓷型芯及其制备方法

说明书

一种改性氧化硅粉及其制备方法、陶瓷型芯及其制备方法，属于精密铸造技术领域。该改性氧化硅粉，为核壳型耐高温氧化物包覆氧化硅粉结构。其制备采用溶胶浴、烘干、球磨制得。采用上述制备的改性氧化硅粉为原料，改性氧化硅粉为10‑35％，氧化硅粉体为25‑55％，锆英砂为9‑10％，矿化剂为5‑15％，铝粉为2‑4％，增塑剂为10‑20％，分散剂为2‑3％的质量配比，通过混合、压制、烧结得到陶瓷型芯。该陶瓷型芯由于改性氧化硅粉中溶胶的包覆，使硅基陶瓷型芯具备了更好的耐高温性能，同时又具备了硅基陶瓷型芯的易脱除性能。

技术领域

本发明属于精密铸造技术领域，具体涉及一种改性氧化硅粉及其制备方法、陶瓷型芯及其制备方法。

背景技术

目前空心叶片冷却技术已由简单的径向冷却发展到先进的单晶发散冷却，使得在叶片的设计和制造中将采用越来越复杂的冷却系统，即生产内腔形状异常复杂的空心叶片，而随着叶片冷却技术的发展,定向柱晶、单晶及共晶定向凝固技术的应用更是对陶瓷型芯的要求越来越高。

现有的制作陶瓷型芯的基体材料有石英玻璃、氧化铝、氧化镁、锆英石等，即硅基陶瓷型芯、铝基陶瓷型芯、镁基陶瓷型芯和锆基陶瓷型芯等，每种陶瓷型芯的优缺点为：比如硅基陶瓷型芯的易脱除性能但高温性能相对较差，铝基、锆基陶瓷型芯的抗高温性能，但是完全脱除周期长影响生产周期等。目前国内应用最为广泛的陶瓷型芯为氧化硅基陶瓷型芯，其热膨胀率低、尺寸稳定、足够的常温强度、容易脱除，但是现有的硅基陶瓷型芯在浇注定向及单晶叶片时，由于高温性能较差而时常发生变形甚至断裂，其存在高温强度低、高温变形大的问题，

随着金属空腔气冷结构的发展，叶片的内腔形状日趋复杂，并且制造叶片材料中铸造高温合金应用日益增多，对高温状态下空心金属件的浇铸及脱芯要求越来越高，熔模精密铸造技术的应用，使得陶瓷型芯的重要性日益突出，现有研发中一味的提高陶瓷型芯气孔率，会导致产品高温物理性能下降，并且气孔率较高的硅基陶瓷型芯，由于相对比表面积较大，更易与活跃金属反应，所以在保持相对稳定的气孔率的同时，又具备良好的高温性能和脱芯效果成为行业的一大技术难题。

发明内容

针对现有生产技术存在的问题，为保持硅基陶瓷型芯的易脱除性能，并具有铝基陶瓷型芯的高温稳定性，本发明提供了一种改性氧化硅粉及其制备方法、陶瓷型芯及其制备方法，该方法用改性氧化硅粉制备的陶瓷型芯，因加入的耐高温金属氧化物改性的氧化硅粉，并且通过粒度配比，使得制备的陶瓷型芯具有良好的耐高温性能，并能够解决硅基陶瓷型芯性能相对性能差的问题。并且，由于改性氧化硅粉中溶胶的包覆，使硅基陶瓷型芯具备了更好的耐高温性能，同时又具备了硅基陶瓷型芯的易脱除性能。本发明陶瓷型芯在1540℃时可到达20MPa以上，且可以缩短脱芯周期1小时以上。

本发明的一种改性氧化硅粉，为核壳型耐高温氧化物包覆氧化硅粉结构。

所述的耐高温氧化物为氧化铝、氧化钇、氧化锆中的一种或几种。

所述的改性氧化硅粉的粒度为120目以上。

本发明的一种改性氧化硅粉的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：溶胶浴

将氧化硅粉体颗粒加入耐高温金属氧化物溶胶中，在30-75℃搅拌反应0.5-3h，得到溶胶浴后的氧化硅粉体颗粒；

步骤2：烘干、球磨

将溶胶浴后的氧化硅粉体颗粒烘干后，置于球磨机中进行球磨处理，得到一次球磨后的改性氧化硅粉；

步骤3：多次改性

将一次球磨后的改性氧化硅粉加入耐高温金属氧化物溶胶中，重复步骤1和步骤2，重复次数为2-3次后，得到改性氧化硅粉。

所述的步骤2中，所述的烘干，烘干温度为50-120℃。