[发明专利]镍基高温合金大型铸件精密铸造用陶瓷型壳制备方法

说明书

一种镍基高温合金大型铸件精密铸造用陶瓷型壳制备方法，将熔模模组浸入到面层涂料中，使面层涂料均匀地涂挂在表面，然后对熔模模组进行淋砂、干燥，完成面层的制备；再将熔模模组进行背层涂料的涂挂，然后对熔模模组进行淋砂、干燥，重复此过程若干次，达到所需的陶瓷型壳厚度后，完成背层的制备；最后采用背层涂料进行封浆，并进行干燥，完成封浆层的制备；最后将陶瓷型壳进行脱蜡和高温焙烧处理即得；本发明首次将木质纤维素作为陶瓷型壳浆料中的添加物，以提升陶瓷型壳的湿坯抗折强度以及型壳透气性，同时还降低了陶瓷型壳的残余强度，使其退让性得到提高。

技术领域

本发明涉及的是一种熔模铸造领域的技术，具体是一种镍基高温合金大型铸件精密铸造用陶瓷型壳制备方法。

背景技术

随着现代航空、航天制造技术的发展，发动机关键热端构件的设计日趋功能集成化和结构整体化，因此，构件的尺寸也趋于大型化。这类铸件除了尺寸较大，还往往具有复杂变截面和大面积薄壁的结构特征。以A380大型客机用高温合金涡轮后机匣为例，其轮廓尺寸接近2m，壁厚1-2mm的薄壁结构占整个铸件面积的80％以上，且存在若干空心支板、吊耳、凸台等复杂结构，其铸造与缺陷控制难度远高于普通的中小尺寸的铸件。陶瓷型壳的性能对于大型铸件的浇注成形至关重要，这是因为：首先，陶瓷型壳在脱蜡前因未经过焙烧，因此强度往往较低，在高温蒸汽脱蜡的条件下，易因蜡模受热膨胀而发生局部开裂，后续数百公斤的金属液充型时，巨大的冲击力和静压力，会使裂纹进一步扩大而发生严重的金属液渗漏问题；其次，在大型铸件浇注过程中，数百至上千公斤的金属液在数十秒内即完成充型，如型壳不能迅速排出气体，铸件内气孔与盲腔处的欠铸无法避免；再次，在凝固冷却过程中，如果型壳残余强度过高而退让性差，铸件收缩时所受到的阻力就会较大，易导致铸件开裂。因此，如何提高大型陶瓷型壳的湿坯强度、焙烧后的透气性以及降低浇注后的残余强度，是实现大型铸件完整成型的关键所在，然而，目前还没有兼顾高温合金大型铸件精密铸造陶瓷型壳的强度、透气性与退让性等性能的专利技术。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种镍基高温合金大型铸件精密铸造用陶瓷型壳制备方法，首次将木质纤维素作为陶瓷型壳浆料中的添加物，以提升陶瓷型壳的湿坯抗折强度以及型壳透气性，同时还降低了陶瓷型壳的残余强度，使其退让性得到提高。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种镍基高温合金大型铸件精密铸造用陶瓷型壳制备方法，将熔模模组浸入到面层涂料中，使面层涂料均匀地涂挂在表面，然后对熔模模组进行淋砂、干燥，完成面层的制备；再将熔模模组进行背层涂料的涂挂，然后对熔模模组进行淋砂、干燥，重复此过程若干次，达到所需的陶瓷型壳厚度后，完成背层的制备；最后采用背层涂料进行封浆，并进行干燥，完成封浆层的制备；最后将陶瓷型壳进行脱蜡和高温焙烧处理即得。

所述的脱蜡和高温焙烧处理是指：对包覆陶瓷型壳的大型熔模模组置于高压蒸汽脱蜡釜中进行脱蜡，之后在空气中于850-1000℃下焙烧8-24h，空冷至室温。

所述的面层涂料，包括：粘结剂、耐火填料以及辅料，其中粘结剂在面层涂料中的比例为17-30wt.％，耐火粉料为69.7-82.7wt.％。针对高温合金大型铸件的铸造需求，以碱性硅溶胶作为粘结剂，以耐火粉料中的锆英粉为填料，以耐火粉料中的铝酸钴为表面晶粒细化剂。

所述的辅料包括润湿剂、消泡剂、防腐剂，其重量比例为1:1:1，总和占面层涂料中的比例为0.3wt.％。

所述的背层涂料，包括：作为粘结剂的碱性硅溶胶、作为耐火填料的熔融石英粉、作为抗裂剂和造孔剂的木质纤维素、作为矿化剂的煅烧高岭土和二氧化钛以及辅料，其中：粘结剂在背层涂料中的比例为20-40wt.％；熔融石英粉为37.8-77.6wt.％，木质纤维素为1-10wt.％，煅烧高岭土1-10wt.％，二氧化钛为0.2-2wt.％。

所述的辅料包括消泡剂和防腐剂，其重量比例为1:1，总和占背层涂料中的比例为0.2wt.％。