專利名稱：鑄造用水溶性復(fù)合鹽芯材料、鹽芯制備方法及制得的鹽芯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鑄造技術(shù)領(lǐng)域，具體說來是一種鑄造用的水溶復(fù)合鹽芯。
背景技術(shù)：
鹽芯在鑄造技術(shù)中的應(yīng)用，是將一種水溶性的鹽芯置于鑄模型腔內(nèi)部，液態(tài)金屬 注入型腔內(nèi)，鹽芯隨合金熔液在型腔中凝固，冷卻后，用高壓水將鑄件內(nèi)鹽芯沖洗掉，形成 內(nèi)環(huán)形空腔，帶內(nèi)環(huán)形空腔鑄件完成鑄造成形。中國專利文獻(xiàn)CN1792600介紹了注射成形的水溶性鹽芯制造技術(shù)。它是以水溶性 無機(jī)鹽為基體，熱固性樹脂為粘合劑，再加上其他輔助試劑制造的型芯材料。該技術(shù)在制造 過程中，經(jīng)歷包括烘烤、研磨混，在200°C以下完成的成形。
中國專利文獻(xiàn)CN1365306，提供出了一種水溶性鹽芯的制造方法，其基質(zhì)選自 CuCl2, NaCl、KCl、LiCl、PbCl2、MgCl2, BaCl2 或 CaCl2、NaNO3> NaNO2, KNO3> KNO2 及混合物，其 制造過程是以以上一種或幾種無機(jī)鹽與一種細(xì)硬粉結(jié)合。高溫熔融，并在一個芯模中冷卻 凝固成形。而其中的細(xì)硬粉為陶瓷粉末。其中增強(qiáng)相提及了 SiC、Si3N4晶須。中國專利文獻(xiàn)CN101073819，披露了一種水溶性鹽芯的制備方法。它也是以無機(jī)鹽 為基體，以陶瓷晶須為增強(qiáng)相經(jīng)混勻，高溫熔化，在850°C的條件下，澆入鹽芯模中并冷卻凝 固。其中無機(jī)鹽為KCl、NaCl、KBr、NaBr等。陶瓷晶須為硼酸鋁、硼酸鎂、鈦酸鉀等。以上各專利提及的方法中，所采用的無機(jī)鹽及增強(qiáng)相，須混合后高溫熔化，注入型 模冷卻凝固成形，工藝過程復(fù)雜，由于要高溫熔化，所以能耗較高，制造的成本高。特別作為 增強(qiáng)相的SiC、Si3N4或采用陶瓷晶須如硼酸鋁、硼酸鎂或鈦酸鉀，價格較高，在實(shí)際應(yīng)用中 難以大規(guī)模生產(chǎn)使用。德國專利文獻(xiàn)DE1020040066-A1，提供了一種水溶性鹽芯的制備方案，其核心內(nèi)容 是將一種顆粒無機(jī)鹽與一種含磷酸鹽的粘結(jié)劑混勻，然后高溫熔化，注入芯模中，在高壓和 高溫條件下壓制成形。此方法不足主要在于制造過程復(fù)雜，型芯耐熱度不高，強(qiáng)度低，且鹽 芯凝固成形時易脆裂，成形性能差，利用率不高。另外在工件鑄造中，不但要求鹽芯有足夠的強(qiáng)度和較低的收縮率以保證鑄造精 度，而且要求鑄造完成后鹽芯清洗時殘留物盡量少。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新型鑄造用水溶性鹽芯材料，第二個目的在于提供一 種利用本發(fā)明的鹽芯材料制造鹽芯的方法，和提供一種鹽芯，該種鹽芯材料成本低、制造方 法工藝簡便，鹽芯的成本低廉，強(qiáng)度高，變形小等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)環(huán)形空腔零件鑄造成形。本發(fā)明公開的一種鑄造用水溶性復(fù)合鹽芯材料，由水溶性金屬鹵化鹽、粘結(jié)劑和 補(bǔ)強(qiáng)劑組成，其中金屬鹵化鹽、補(bǔ)強(qiáng)劑和粘結(jié)劑的用量比數(shù)為金屬鹵化鹽45-55kg，補(bǔ)強(qiáng) 劑120-250g，粘結(jié)劑150-250ml，所述的補(bǔ)強(qiáng)劑為高嶺石或滑石粉。更優(yōu)選地的，所述金屬鹵化鹽、補(bǔ)強(qiáng)劑和粘結(jié)劑的用量比數(shù)為金屬鹵化鹽48-52kg，補(bǔ)強(qiáng)劑 150-220g，粘結(jié)劑 180_200ml。所述的粘結(jié)劑優(yōu)選硅酸鹽膠體，特別是Na2SiO3 · 12H20、K2SiO3 · 12H20或 (NH4)2SiO3 · 12H20等水合硅酸鹽。所述金屬鹵化鹽優(yōu)選CuCl2、NaCl、KCl、LiCl、PbCl2, MgCl2, BaCl2 或 CaCl2。這些 鹵化鹽成本低且容易得到，適合規(guī)?；a(chǎn)。本發(fā)明還提供了一種用利用上述材料制作鑄造用水溶性鹽芯的方法是將金屬鹵 化鹽和補(bǔ)強(qiáng)劑先進(jìn)行烘干，再將烘干的商化鹽、補(bǔ)強(qiáng)劑和粘結(jié)劑混勻至相互包容，然后將混 合物料制成鹽芯坯體，最后將坯體置于燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，最后獲得鹽芯。所述的粘結(jié)劑為Na2SiO3 · 12H20、K2SiO3 · 12H20 或(NH4)2SiO3 · 12H20。所述用混合物料制成鹽芯坯體過程可以采用模壓，還可以根據(jù)具體形狀在模壓后 進(jìn)一步進(jìn)行車削加工成形。所述烘干溫度可以控制為100°C 士5°C，。所述燒結(jié)為在680°C溫度下燒結(jié)10小時，溫度低燒結(jié)時間長。一種用上述方法制備的鑄造用水溶性鹽芯。本發(fā)明具有如下有益效果(1)補(bǔ)強(qiáng)劑采用高嶺石或滑石粉，與采用增強(qiáng)相的SiC、Si3N4或采用陶瓷晶須如硼 酸鋁、硼酸鎂或鈦酸鉀相比，價格低，原料易得，有利于大規(guī)模生產(chǎn)。(2)采用粘結(jié)劑粘結(jié)、成型后燒結(jié)，不需要高溫熔融，生產(chǎn)工藝簡單，能源消耗少， 生產(chǎn)成本低。(3)原料和工藝合理，雖然降低了生產(chǎn)成本，但制備的鹽芯強(qiáng)度高，其抗拉強(qiáng)度能 夠達(dá)到40-140MPa，變形小，體收縮率不高于12%，最低可小于8%，且潰散時間一般不大于 50mino(4)較高的鹵化鹽含量，在鑄造完成后清洗鹽芯時不易有殘留物。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明公開的鑄造用水溶性鹽芯，以金屬鹵化鹽為基體，以硅酸鹽膠體為粘結(jié) 強(qiáng)化劑，以礦物細(xì)粒為補(bǔ)強(qiáng)劑，采用金屬模壓制成型。其各組分的比數(shù)為水溶性鹵化鹽 45-55kg，其優(yōu)選范圍為48-52kg，膠體粘結(jié)劑150_250ml，其優(yōu)選范圍為180_200ml，礦物補(bǔ) 強(qiáng)劑120-250g，其優(yōu)選范圍為150-220g。本發(fā)明復(fù)合鹽芯的制造過程為預(yù)處理、混合、壓制成型、燒結(jié)等過程。首先將鹵化 鹽，礦物補(bǔ)強(qiáng)劑放入烤箱中，烘干和去揮發(fā)性物，設(shè)定溫度為100°c 士5°C，然后，將烘干的 鹵化鹽、粘結(jié)劑、礦物補(bǔ)強(qiáng)劑放入攪拌機(jī)中，使其充分混勻至相互包容，接下來將混勻的混 合物料，定量放入金屬型模中加壓壓制。靜置保壓IOs左右，將鹽芯取出，車削加工成形。然 后，將其置于燒結(jié)爐中，在設(shè)定溫度680°C下，燒結(jié)10h，最后獲得成品鹽芯。本發(fā)明涉及的水溶性復(fù)合鹽芯，所采用金屬鹵化鹽，可以是水溶性的工業(yè)純NaCl、 KCl、LiCl、CuCl2,CaCl2,MgCl2,BaCl2 等。所用粘結(jié)劑，可以是 Na2SiO3 · 12H20、K2SiO3 · 12H20 或(NH4)2SiO3 · 12H20等膠體，所采用補(bǔ)強(qiáng)劑可以是高嶺石或滑石粉等。下面結(jié)合實(shí)施的案例，對本發(fā)明作進(jìn)一步地說明，但不作為對本發(fā)明的限制。實(shí)施例1
NaCl和滑石粉先在100 °C 士5 °C條件下進(jìn)行烘干，將55kg NaCl、 120mlNa2Si03 12H20及120g滑石粉放入攪拌機(jī)中攪拌，待其相互混勻后，室溫下將其定量 放入金屬型模中，加壓壓制，取出車削加工成形，在燒結(jié)爐中，設(shè)定溫度680°C，燒結(jié)10h左 右，得到鹽芯。鹽芯的體收縮率約為11. 74%，抗拉強(qiáng)度達(dá)到43MPa，潰散時間不大于29min。實(shí)施例2CaCl2和滑石粉先在100 °C 士5 °C條件下進(jìn)行烘干，將55kg CaCl2、 150ml (NH4)2Si03 12H20、130g滑石粉放入攪拌機(jī)中攪拌。待其相互包容混勻后，室溫下，將 其定量放入金屬型模中，加壓壓制，取出車削加工成形，在燒結(jié)爐中，設(shè)定溫度680°C下，燒 結(jié)10h左右，得到鹽芯的體收縮率為11. 18%，抗拉強(qiáng)度達(dá)到48MPa，潰散時間不大于32min。實(shí)施例3KC1 和滑石粉在 100°C 士5°C條件下進(jìn)行烘干，將 55kg KC1、150mlK2Si03 12H20、 140g滑石粉放入攪拌機(jī)中攪拌，待其相互包容混勻后，室溫下，將其定量放入金屬型模中， 加壓壓制，取出車削加工成形，在燒結(jié)爐中，設(shè)定溫度680°C下，燒結(jié)10h左右，鹽芯的體收 縮率為10. 89%，抗拉強(qiáng)度達(dá)到52MPa，潰散時間不大于37min。實(shí)施例4MgCl2和滑石粉先在100 °C 士5 °C條件下進(jìn)行烘干，將50kg MgCl2、 150mlNa2Si03 12H20、150g滑石粉放入攪拌機(jī)中攪拌，待其相互包容混勻后，室溫下，將其 定量放入金屬型模中，加壓壓制，取出車削加工成形，在燒結(jié)爐中，設(shè)定溫度680°C下，燒結(jié) 10h左右，鹽芯的體收縮率為10. 32%抗拉強(qiáng)度達(dá)到78MPa潰散時間不大于40min。實(shí)施例5NaCl和滑石粉先在100 °C 士5 °C條件下進(jìn)行烘干，將50kg NaCl、 180mlNa2Si03 12H20、180g滑石粉放入攪拌機(jī)中攪拌，待其相互包容混勻后，室溫下，將其 定量放入金屬型模中，加壓壓制，取出車削加工成形，在燒結(jié)爐中，設(shè)定溫度680°C下，燒結(jié) 10h左右，鹽芯的體收縮率為8. 21%，抗拉強(qiáng)度達(dá)到93MPa，潰散時間不大于42min。實(shí)施例6NaCl和高嶺石先在100 °C 士5 °C條件下進(jìn)行烘干，將50kg NaCl、 180mlNa2Si03 12H20、200g高嶺石放入攪拌機(jī)中攪拌，待其相互包容混勻后，室溫下，將其 定量放入金屬型模中，加壓壓制，取出車削加工成形，在燒結(jié)爐中，設(shè)定溫度680°C下，燒結(jié) 10h左右，鹽芯的體收縮率為8. 13%，抗拉強(qiáng)度達(dá)到116MPa潰散時間不大于44min。實(shí)施例7NaCl和高嶺石先在100 °C 士5 °C條件下進(jìn)行烘干，將50kg NaCl、 200mlK2Si03 12H20、200g高嶺石放入攪拌機(jī)中攪拌，待其相互包容混勻后，室溫下，將其 定量放入金屬型模中，加壓壓制，取出車削加工成形，在燒結(jié)爐中，設(shè)定溫度680°C下，燒結(jié) 10h左右，得到鹽芯。鹽芯的體收縮率為7. 98%，抗拉強(qiáng)度達(dá)到125MPa，潰散時間不大于 45min。實(shí)施例8NaCl和高嶺石先在100 °C 士5 °C條件下進(jìn)行烘干，將48kg NaCl、 200mlNa2Si03 12H20、220g高嶺石放入攪拌機(jī)中攪拌，待其相互包容混勻后，室溫下，將其 定量放入金屬型模中，加壓壓制，取出車削加工成形，在燒結(jié)爐中，設(shè)定溫度680°C下，燒結(jié)10h左右，鹽芯的體收縮率為8%，抗拉強(qiáng)度達(dá)到134MPa，潰散時間不大于48min。
以上只是列舉了本發(fā)明的實(shí)施案例。本描述并沒有局限性。該領(lǐng)域中的一般技術(shù) 人員可以采用其它的形式予以實(shí)現(xiàn)。受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造的宗旨下，無創(chuàng)造性地 設(shè)計與該技術(shù)方案相似的實(shí)施方案應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種鑄造用水溶性復(fù)合鹽芯材料，由水溶性金屬鹵化鹽、粘結(jié)劑和補(bǔ)強(qiáng)劑組成，其中金屬鹵化鹽、補(bǔ)強(qiáng)劑和粘結(jié)劑的用量比數(shù)為水溶性金屬鹵化鹽45-55kg，補(bǔ)強(qiáng)劑120-250g，粘結(jié)劑150-250ml，所述的補(bǔ)強(qiáng)劑為高嶺石或滑石粉。
2.如權(quán)利要求1所述的材料，其特征在于所述金屬鹵化鹽、補(bǔ)強(qiáng)劑和粘結(jié)劑的用量比 數(shù)為金屬鹵化鹽48-52kg，補(bǔ)強(qiáng)劑150-220g，粘結(jié)劑180_200ml。
3.如權(quán)利要求1或2所述的材料，其特征在于所述的金屬鹵化鹽為CuCl2、NaCl、KCl、 LiCl、PbCl2、MgCl2、BaCl2 或。&。12。
4.如權(quán)利要求1或2所述的材料，其特征在于所述粘結(jié)劑為Na2Si03 12H20、 K2Si03 12H20 或(NH4)2Si03 12H20 硅酸鹽膠體。
5.一種用權(quán)利要求1或2中的材料制作鑄造用水溶性鹽芯的方法，其特征在于是將 金屬鹵化鹽和補(bǔ)強(qiáng)劑先進(jìn)行烘干，再將烘干的鹵化鹽、補(bǔ)強(qiáng)劑和粘結(jié)劑混勻至相互包容，然 后將混合物料制成鹽芯坯體，最后將坯體置于燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，最后獲得鹽芯。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述用混合物料制成鹽芯坯體過程包括模 壓和模壓后的車削加工。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述烘干溫度為100°C士5°C。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述的粘結(jié)劑為Na2Si03 12H20、 K2Si03 12H20 或(NH4)2Si03 12H20。
9.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述燒結(jié)為在680°C溫度下燒結(jié)10小時。
10.一種權(quán)利要求5至9中之一所述方法制備的鑄造用水溶性鹽芯。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鑄造用水溶性復(fù)合鹽芯材料、鹽芯制備方法及制得的鹽芯，是由水溶性金屬鹵化鹽、粘結(jié)劑和補(bǔ)強(qiáng)劑組成，其中金屬鹵化鹽、補(bǔ)強(qiáng)劑和粘結(jié)劑的用量比數(shù)為水溶性金屬鹵化鹽45-55kg，補(bǔ)強(qiáng)劑120-250g，粘結(jié)劑150-250ml，所述的補(bǔ)強(qiáng)劑為高嶺石或滑石粉，經(jīng)過混合成型、燒結(jié)制得。這種鹽芯材料成本和生產(chǎn)成本低，且強(qiáng)度高、體收縮率低。
文檔編號B22C9/10GK101869963SQ20101021830
公開日2010年10月27日 申請日期2010年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月6日
發(fā)明者何德生, 劉利國, 易綠林, 金銘 申請人:湖南江濱機(jī)器(集團(tuán))有限責(zé)任公司