[发明专利]一种基于浸渍冷冻干燥技术的陶瓷型芯涂层的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于浸渍冷冻干燥的陶瓷型芯涂层制备方法，包括步骤：S1，将异丙醇铝与去离子水按摩尔比混合，并进行搅拌；S2，添加胶溶剂HNO₃，控制浆料的PH值，水浴条件下进行搅拌，一段时间后得到透明氧化铝浆料；S3，对陶瓷型芯基材进行浸渍处理，得到具有一定厚度的陶瓷型芯涂层；S4，对所得陶瓷型芯涂层进行预冻，并进行升华干燥处理；S5，对升华干燥处理后的陶瓷型芯涂层进行烧结，并保温一段时间。一方面高温热稳定性良好，不与Hf、Al、C等元素发生化学反应，制备出的涂层无龟裂和剥落现象；另一方面可控制陶瓷型芯涂层的厚度；也不会降低原有硅基型芯的脱芯性能。

技术领域

本发明涉及涂层成形技术领域，更具体的是涉及一种基于浸渍冷冻干燥技术的陶瓷型芯涂层的制备方法。

背景技术

陶瓷型芯的作用是形成铸件的内腔形状。铸件内腔的表面质量和尺寸精度完全由陶瓷型芯决定。因此要求陶瓷型芯在浇铸过程中不能与熔融金属液发生任何反应,铸件内型面保持较低的粗糙度，并在浇铸完成后又易于从铸件内腔中清除。

传统的陶瓷型芯涂层成形技术主要有压缩空气喷涂法、刷涂法、化学气相沉积法、溶胶凝胶法等。然而，传统制备陶瓷型芯涂层的过程中，存在两大难题：一是传统方法制造的陶瓷型芯涂层孔隙率较高，表面粗糙度较大，高温下热稳性较差。二是传统方法制备的陶瓷型芯涂层厚度难以得到控制，且涂层在经过一段时间的使用后会出现龟裂、剥落等现象，严重影响陶瓷型芯以及叶片的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是在于解决上述的技术问题。

针对上述技术问题,本发明提出了一种基于浸渍冷冻干燥的陶瓷型芯涂层制备方法，包括步骤：

S1，将异丙醇铝与去离子水按摩尔比混合，并进行搅拌；

S2，添加胶溶剂HNO3，控制浆料的PH值，水浴条件下进行搅拌，一段时间后得到透明氧化铝浆料；

S3，对陶瓷型芯基材进行浸渍处理，得到具有一定厚度的陶瓷型芯涂层；

S4，对所得陶瓷型芯涂层进行预冻，并进行升华干燥处理。

S5，对升华干燥处理后的陶瓷型芯涂层进行烧结，并保温一段时间。

优选的，所述步骤S1中，选取的异丙醇铝纯度应为分析纯，异丙醇铝与去离子水的摩尔比范围为1:2～1:10。

优选的，所述步骤S1中，通过集热式磁力搅拌器进行搅拌，搅拌时间为40min-120min。

优选的，所述步骤S2中，通过加入胶溶剂HNO3使浆料的PH值控制在2～5。

优选的，所述步骤S2中，在所述水浴条件下进行磁力搅拌，其中，磁力搅拌时间为12h-24h，水浴温度为85℃。

优选的，所述步骤S3中，对陶瓷型芯基材进行浸渍处理是将陶瓷型芯浸于浆料中30s-150s，利用旋转装置缓慢旋转型芯，旋转速度为10-20r/min，后在空气下干燥5-10min，至表面浆料固化为止。

优选的，步骤S3中，根据涂层厚度需求对浸渍次数和浆料浓度进行控制，其中，每次涂层厚度控制在30μm-100μm。

优选的，所述步骤S4中，对浸渍后的陶瓷型芯涂层进行预冻处理的温度为-20℃到-30℃。

优选的，所述步骤S4中，所述升华干燥的气压为10～100Pa，温度为-10～100℃，在真空环境下将涂层上的冰晶升华除去。

优选的，所述步骤S5中，所述烧结温度为900-1050℃，保温时间为2h-3h。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：