【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航空发动机单晶叶片的精密铸造，特别提供了一种高强度单晶叶片用硅溶胶陶瓷型壳的制备方法。
技术介绍
1、熔模精密铸造被广泛应用于航空发动机单晶涡轮叶片的生产制造，陶瓷型壳作为叶片成型的载体，陶瓷型壳的性能将直接影响铸件的尺寸精度和表面质量。目前单晶叶片的结构越来越复杂，因此对型壳也提出了更高的要求。大部分的型壳都存在常温强度和高温强度较低的情况，蜡料的热膨胀系数较之陶瓷型壳更高，由于型壳常温强度不足，蜡料膨胀产生的应力会使陶瓷型壳薄边处产生开裂。此外，在浇注单晶叶片时，型壳需要在1500℃左右的高温下保持1小时以上，如果高温强度不足，那么就会造成型壳漏钢，极大地降低铸件合格率。
2、为了解决以上型壳强度问题，传统方法通过增加陶瓷型壳涂制层数来提高型壳的常温强度和高温强度，虽然能够使强度提高，但是会增加型壳的生产周期，降低型壳生产效率，同时还会造成型壳清理困难，增加人工成本和材料成本。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中型壳存在的问题，本专利技术提供了一种高强度单晶叶片用硅溶胶陶瓷型壳的制备方法，能够显著提高陶瓷型壳的强度，改善因型壳脱蜡产生的开裂和高温浇注产生的漏钢情况。
2、本专利技术通过如下技术实现：
3、一种高强度单晶叶片用硅溶胶陶瓷型壳的制备方法，该方法在配制陶瓷型壳背层浆料时，加入一种型壳强化剂，型壳强化剂的组成成分为α-al2o3粒子和可再分散性乳胶粉(vae胶粉)。
4、其中纳米α-al2o3粒子的粒径为5
5、所述的型壳强化剂，采用行星式球磨机将纳米α-al2o3粒子和可再分散性乳胶粉进行混和球磨。以重量百分比计，纳米α-al2o3粒子占比为10-20％，可再分散性乳胶粉占比为80-90％，球磨时间为30-40min，得到均匀分散的粉体即型壳强化剂。
6、所述的高强度单晶叶片用硅溶胶陶瓷型壳的制备方法，包括以下步骤：
7、(1)制备蜡模模组；
8、(2)制备面层浆料和背层浆料，在配制陶瓷型壳背层浆料时，加入一种型壳强化剂，以重量百分比计，型壳强化剂的成分为10-20％的纳米α-al2o3粒子和80-90％可再分散性乳胶粉；
9、(3)陶瓷型壳面层和背层的制备及封浆干燥；
10、(4)脱蜡、焙烧得到单晶叶片用硅溶胶陶瓷型壳。
11、进一步地，所述可分散性乳胶粉为乙烯和醋酸乙烯的共聚胶粉；纳米α-al2o3粒子的粒径为50-100nm。
12、进一步地，所述面层浆料，以重量份数计，组成为：360-380份刚玉粉、100-110份硅溶胶、0.3-0.4份消泡剂(硅油型)、0.3-0.4份润湿剂(硅油型)；将刚玉粉和硅溶胶混配成浆，并加入消泡剂和润湿剂作为型壳的面层浆料；浆料经48h陈化之后可以使用，其中刚玉粉的粒度为310-330目；面层浆料粘度为40-50s。
13、进一步地，所述的背层浆料，以重量份数计，组成为：220-240份ec95粉、100-110份硅溶胶、0.3-0.4份消泡剂、8-12份型壳强化剂；将ec95粉和硅溶胶混配成浆，并加入型壳强化剂和消泡剂作为型壳的背层浆料，浆料经24h陈化之后可以使用；其中ec95粉的粒度为310-330目；浆料粘度为8-15s。
14、进一步地，步骤(3)陶瓷型壳面层和背层的制备及封浆干燥过程为：蜡模组进行清洗除油后，先进行1-2层的面层浆料涂制、面层撒砂、面层干燥得到陶瓷型壳面层；然后进行3-4层的背层浆料涂制、背层撒砂、背层干燥得到陶瓷型壳背层，最后采用背层浆料进行封浆，干燥。
15、所述的面层撒砂材料为80-100目白刚玉；
16、所述的背层撒砂材料为20-60目白刚玉；
17、所述的面层干燥条件为：温度23±3℃、湿度70±10％rh、干燥时间≥240min；
18、所述的背层干燥条件为：温度23±3℃、湿度50±10％rh、干燥时间≥300min。
19、所述的脱蜡采用高压蒸汽脱蜡釜脱蜡，脱蜡参数为：温度：180±10℃，压力：7.0±0.2bar，型壳脱蜡时间：15-20min。
20、所述的焙烧采用台车式燃气炉进行焙烧，焙烧条件为：升温速率：6±1℃/min，保温温度：950±10℃，保温时间：2h。随炉冷却，在温度降至300℃以下出炉。
21、本专利技术主要提供了一种高强度单晶叶片用硅溶胶陶瓷型壳的制备方法，其主要机理如下，纳米α-al2o3粒子具有更高的比表面积和化学反应活性，在高温下更容易与游离的sio2结合形成高强度的莫来石相，能够提高陶瓷型壳的高温强度，可再分散性乳胶粉的成分为乙烯和醋酸乙烯的共聚物，在浆料中会形成分散性乳液，其作用是作为粘结剂经干燥脱水后形成三维凝胶网络，能够显著提高型壳的内聚强度，弥补了硅溶胶干燥后容易开裂的缺点。因此该强化剂的加入能够显著提高陶瓷型壳的强度，避免脱蜡开裂和高温浇注时漏钢现象的产生。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种高强度单晶叶片用硅溶胶陶瓷型壳的制备方法，其特征在于:
2.根据权利要求1所述的制备方法：其特征在于：所述可再分散性乳胶粉为乙烯和醋酸乙烯的共聚胶粉；α-Al2O3的粒径在50-100nm之间。
3.根据权利要求1所述的制备方法：其特征在于：以重量份数计：面层浆料组成为360-380份刚玉粉、100-110份硅溶胶、0.3-0.4份消泡剂、0.3-0.4份润湿剂；其中刚玉粉的粒度为310-330目，面层浆料粘度为40-50s。
4.根据权利要求1所述的制备方法：其特征在于：以重量份数计：背层浆料组成为220-240份EC95粉、100-110份硅溶胶、0.3-0.4份消泡剂、8-12份型壳强化剂；其中EC95粉的粒度为310-330目，背层浆料粘度为8-15s。
5.根据权利要求1所述的制备方法：其特征在于：步骤(3)的具体过程为：蜡模模组进行清洗除油后，先进行1～2层的面层浆料涂制、面层撒砂、干燥得到陶瓷型壳面层；然后进行3～4层的背层浆料涂制、背层撒砂、干燥得到陶瓷型壳背层，最后采用背层浆料进行封浆，干燥。
7.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于：背层撒砂材料为20-60目白刚玉。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.一种高强度单晶叶片用硅溶胶陶瓷型壳的制备方法，其特征在于:
2.根据权利要求1所述的制备方法：其特征在于：所述可再分散性乳胶粉为乙烯和醋酸乙烯的共聚胶粉；α-al2o3的粒径在50-100nm之间。
3.根据权利要求1所述的制备方法：其特征在于：以重量份数计：面层浆料组成为360-380份刚玉粉、100-110份硅溶胶、0.3-0.4份消泡剂、0.3-0.4份润湿剂；其中刚玉粉的粒度为310-330目，面层浆料粘度为40-50s。
4.根据权利要求1所述的制备方法：其特征在于：以重量份数计：背层浆料组成为220-240份ec95粉、100-110份硅溶胶、0.3-0.4份消泡剂、8-12份型壳强化剂；其中ec95粉的粒度为310-3...
【专利技术属性】
技术研发人员：舒德龙，张璐，李欢，杨欢，王泽宇，张典，
申请(专利权)人：辽宁红银金属有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。