[发明专利]一种高温精密铸造用颗粒状莫来石及其制造方法

说明书

本发明公开了一种高温精密铸造用颗粒状莫来石及其制造方法，(该高温精密铸造用颗粒状莫来石)由料粉制成，所述料粉包括工业氧化铝和高纯氧化硅组成的混合物，其中工业氧化铝占该混合物的71.8％，所述料粉还包括占粉料总重量1％～5％的稀土氧化物。一种高温精密铸造用颗粒状莫来石的制造方法，包括以下步骤：1)选材：工业氧化铝：Al₂O₃98％，Na₂O0.5％、高纯氧化硅：SiO₂99％，Fe₂O₃0.03％、稀土氧化物：≥99.95％；2)冶炼：将工业氧化铝、高纯氧化硅和稀土氧化物组成的料粉混合均匀，然后加入电弧炉中进行冶炼加工，本高温精密铸造用颗粒状莫来石及其制造方法，解决了高温合金精密铸造要求高温模壳各向同性和铸件粘砂的难题，充分发挥了莫来石优良的高温热力学、化学性能。

技术领域

本发明涉及冶炼技术领域，具体为一种高温精密铸造用颗粒状莫来石及 其制造方法。

背景技术

莫来石是以3Al₂O₃·2SiO₂结晶相为主要成分的耐火材料，分为天然莫来 石和人工合成莫来石两大类。莫来石的矿物结构为斜方晶系，晶体呈长柱状、 针状、链状排列，针状莫来石在制品中穿插构成坚固的骨架。因为天然莫来 石很少，纯度不高、矿物成分复杂，一般采用人工合成。合成莫来石及其制 品具有密度和纯度较高、高温结构强度高、高温蠕变率低、热膨胀率小、抗 化学侵蚀性强、抗热震性好等优良的高温力学、热学性能，因此高纯度莫来 石近几年在耐火材料行业中的研究比较多，其主要产品有电熔莫来石和煅烧 莫来石。

煅烧莫来石是按照铝硅系的比例3：：2做成硅坯，烧到1500℃～1700℃， 然后破碎得到所需要的粒度。烧结方法按照原料制备的方式又有干法与湿法 之分，干法工艺是将配料共同粉磨，经压球或压坯后用回转窑或隧道窑烧成； 湿法工艺是将配合料加水磨成料浆，再压滤脱水成为泥饼，真空挤泥成为泥 段或泥坯再经煅烧而成。莫来石一般利用高岭石、硅线石族矿物，氢氧化铝 或氧化铝和二氧化硅直接合成。粘土物质与氧化铝或硅线石族矿物与工业氧 化铝在加热条件下反应形成一次和二次莫来石，一次莫来石在1000℃～1200℃ 范围内形成，进一步提高温度会使结晶增大。二次莫来石的形成通常在1650℃ 时完结。为了制取致密的莫来石制品，常用二步烧结法。但煅烧的莫来石只 是化学成分达到了莫来石的指标，其岩相转变是针状、棱柱状莫来石和玻璃 相等的混合物，无法加工成颗粒状高纯度莫来石，达不到最佳的使用性能。

电熔莫来石一般有高纯电熔莫来石和普通电熔莫来石。其原料组成分别 为工业氧化铝+高纯硅石和铝矾土熟料+硅石。

电熔合成莫来石时，配料的Al₂O₃/SiO₂比值决定着电熔莫来石的矿物相及 莫来石的晶体形态(表1)。电熔莫来石是由熔体结晶而制得，其过程非常类似 于Al₂O₃-SiO₂系相图的冷却析晶过程。在电熔莫来石Al₂O₃含量达79％时，仍未 出现刚玉相，主要是Al₂O₃固溶于莫来石中形成β-莫来石的结果。由于原料中 含有MgO、CaO、Na₂O及TiO₂等杂质，以及熔融设备和电熔温度的差异，电熔 莫来石的矿物组成与表1中的规律有一定的对应关系。

表1Al₂O₃/SiO₂比值与电熔莫来石的矿物组成

电熔莫来石可以按莫来石的理论成分用电熔方法制得高纯莫来石，岩相 是针柱状莫来石结构，无法加工成颗粒状莫来石，仍然做不成满足高温陶瓷 型壳要求的耐火材料，只能做一些初、中级耐火材料。