[发明专利]一种水溶性微晶玻璃基型芯及其制备方法

说明书

本发明涉及一种水溶性微晶玻璃基型芯及其制备方法。所述水溶性微晶玻璃基型芯由无机非金属骨料和水溶性无机盐组成；其中，所述无机非金属骨料的含量为75wt%～95wt%，水溶性无机盐的含量为5wt%～25wt%；所述无机非金属骨料为锂铝硅系或透辉石系微晶玻璃中的至少一种；所述无机非金属骨料的热膨胀系数小于2.0*10^‑6/℃。

技术领域

本发明涉及一种水溶性微晶玻璃基型芯及其制备方法，主要应用于铝合金材料精密铸造领域。

背景技术

近年来铝合金精密铸造成型得到越来越广泛的应用，具有复杂内腔结构的铝合金精密浇铸产品越来越多，对具有精细结构的型芯产品的需求量也越来越大。目前市场上应用最多的是以刚玉为主要成分的水溶性陶瓷型芯，刚玉粉虽然有较高的耐高温性能，但是其热膨胀系数较大(7.2*10^-6/℃)，耐热冲击性能较差，某些精细结构极易在浇铸过程中发生破损，从而造成铸造缺陷。

在现有的制备水溶性型芯的工艺中，骨料粉体和水溶性无机盐主要是通过干混的方式混合在一起，这种工艺最大的问题是会造成产品内部结构的不均匀，所获得的型芯强度较低。

发明内容

为了解决以上问题，本发明旨在提供一种水溶性微晶玻璃基型芯。所述水溶性微晶玻璃基型芯由无机非金属骨料和水溶性无机盐组成；其中，所述无机非金属骨料的含量为75wt％～95wt％，水溶性无机盐的含量为5wt％～25wt％；所述无机非金属骨料为锂铝硅系或透辉石系微晶玻璃中的至少一种；所述无机非金属骨料的热膨胀系数小于2.0*10^-6/℃。

限定所述无机非金属骨料的含量为75wt％～95wt％，水溶性无机盐的含量为5wt％～25wt％的原因在于：无机非金属骨料多，型芯的强度降低；水溶性盐较多则其热性能欠佳，迅速升温容易开裂。

较佳的，所述水溶性微晶玻璃基型芯表面还覆盖了厚度为1～100微米的增强剂涂层；所述增强剂的组成为环氧树脂类高分子、溶剂和交联剂；所述溶剂为甲苯或二甲苯中的至少一种与酒精的混合物，所述交联剂为四甲基乙二胺。

较佳的，所述水溶性微晶玻璃基型芯的抗折强度10～20MPa。

较佳的，所述水溶性无机盐为氯化钠、氯化钾、碳酸钾、碳酸钠、氯化钙、氯化镁、硫酸钠中的至少一种。

第二方面，本发明提供了上述水溶性微晶玻璃基型芯的制备方法。所述制备方法包括：将无机非金属骨料球磨后筛分，得到微晶玻璃粉体；将上述微晶玻璃粉体与无机盐水溶液混合，得到微晶玻璃粉悬浊液；对微晶玻璃粉悬浊液进行喷雾造粒，干燥后筛分得到干燥粉体，干燥粉体的粒径在1微米～300微米；将上述干燥粉体与增塑剂混合进行注射成型，将注射成型的生坯脱脂烧结后涂布增强剂，得到水溶性微晶玻璃基型芯。

在本发明中，使用热膨胀系数较低的微晶玻璃粉(热膨胀系数小于2.0*10^-6/℃)作为水溶芯的主要成分，则可较好地提高型芯的稳定性。锂铝硅系微晶玻璃粉的基础成分有Li₂O、Al₂O₃、SiO₂，其他成分有氧化铁、氧化钙、氧化铬等；透辉石系微晶玻璃粉的基础成分有钙镁硅酸钙、硅酸镁、氧化铁、氧化钛、氧化镁等。

较佳的，所述球磨是在球磨机中球磨6～12h，球料比为1～3。

较佳的，所述无机盐为氯化钠、氯化钾、碳酸钾、碳酸钠、氯化钙、氯化镁、硫酸钠中的至少一种，所述无机盐水溶液的浓度为10wt％～50wt％；所述微晶玻璃粉体质量占微晶玻璃粉体和无机盐总质量的75wt％～95wt％。

较佳的，所述喷雾造粒的出气温度为150℃～250℃。温度过高浪费能源，过低水分不能完全挥发。在喷雾造粒之前陶瓷骨料和水溶性无机盐在水中混合，喷雾造粒的过程中水分蒸发，无机盐在陶瓷骨料表面析出，均匀涂布在陶瓷骨料表面。