一種鈦合金熔模鑄造用氧化釔復合涂料的制備方法與流程

本發(fā)明涉及一種熔模鑄造用氧化釔涂料，具體涉及一種鈦合金熔模鑄造用氧化釔復合涂料的制備方法，屬于鈦合金熔模鑄造型殼制備技術領域。

背景技術：

鈦為高活性金屬元素，熔融狀態(tài)下易與常用的耐火材料發(fā)生反應。傳統(tǒng)的以硅溶膠為粘結劑，氧化硅或氧化鋁作為耐火材料制備的型殼，所得鈦合金鑄件表面或內部存在污染，不能得到高品質的鈦合金精密鑄件。

鈦合金熔模鑄造目前普遍采用氧化鋯或氧化釔為耐火材料，醋酸鋯、釔溶膠為粘結劑制備熔模型殼。氧化釔耐火材料的性能優(yōu)于氧化鋯耐火材料，在高溫下與熔融鈦合金的反應傾向更小，因此在航空航天等大型薄壁復雜鈦合金的熔模鑄造上取得了廣泛應用。但采用醋酸鋯、釔溶膠為粘結劑制備的氧化釔型殼遇水易回溶，因此不能蒸汽脫蠟，需采用特殊的脫蠟工藝，給生產過程帶來了不便。且制備的氧化釔涂料易膠凝，保質時間不長，極大的提高了生產成本。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的醋酸鋯、釔溶膠作為粘結劑制備的氧化釔型殼不能蒸汽脫蠟，涂料易膠凝的問題，提供了一種鈦合金熔模鑄造用氧化釔復合涂料的制備方法。采用這種方法制備的型殼遇水不會回溶，可以蒸汽脫蠟，且涂料不易膠凝，保質期限大大延長，提高了生產效率，降低了生產成本。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

一種鈦合金熔模鑄造用氧化釔復合涂料的制備方法，包括以下步驟：

（1）復合粘結劑的制備：將氨水、NaOH粉末混合后均勻攪拌，制得強堿性氨水溶液，再將強堿性氨水溶液與碳酸鋯銨進行混合，均勻攪拌5~30分鐘，得到復合粘結劑；

（2）復合耐火粉的制備：將不同粒度的耐火粉進行混合，均勻攪拌30~60分鐘，得到復合耐火粉；

（3）復合涂料的制備：將復合耐火粉、復合粘結劑、潤濕劑和消泡劑進行混合，均勻攪拌12h~48h，得到鈦合金熔模鑄造用氧化釔復合涂料。

優(yōu)選的，步驟（2）中的耐火粉為電熔氧化釔耐火粉。

優(yōu)選的， 步驟（3）中制備氧化釔復合涂料的工作環(huán)境溫度控制在15~30℃，相對濕度控制在40~80%，面層涂料濕度控制在10~25℃，面層涂料控制流杯粘度為15s~40s（4#詹氏杯）。

本發(fā)明的有益效果是：

1.所制氧化釔復合涂料主要用于鈦合金熔模鑄造型殼的面層和次面層。

2.采用復合粘結劑，主要成分為碳酸鋯銨，制備的型殼可以蒸汽脫蠟，解決了現(xiàn)有的型殼制備、脫蠟過程中存在的材料遇水回溶以及型殼透氣性差的缺點。脫蠟設備簡單，操作簡便。采用蒸汽脫蠟，對環(huán)境無污染，且制備的面層型殼對人體健康無影響。

3.氧化釔復合涂料性能穩(wěn)定，不易膠凝，在持續(xù)攪拌條件下可保存30~60天，簡化了生產過程中涂料制備的環(huán)節(jié)，加強了涂料制備過程中的工藝控制。

4.制備的氧化釔復合涂料懸浮率高達95~99%，涂料涂覆性優(yōu)異，制備的型殼表面光滑無缺陷，完全復制了鑄件形狀，澆鑄的鈦合金精密鑄件表面反應層薄，僅為0.03~0.05mm，從而簡化了后續(xù)加工工序，提高了鈦合金熔模鑄造的生產效率和鑄件質量。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種鈦合金熔模鑄造用氧化釔復合涂料的制備方法流程圖。

具體實施方式

下面結合實施例對本發(fā)明作進一步的說明。

本發(fā)明的一種鈦合金熔模鑄造用氧化釔復合涂料的制備方法，包括以下步驟：

（1）復合粘結劑的制備：在氨水中加入NaOH粉末，配制強堿性氨水溶液，其中NaOH質量與氨水體積的比為：1：50~100，溶液pH值為11~13。然后將強堿性氨水溶液與碳酸鋯銨粘結劑按體積比1：2~5的比例進行混合，混合涂料pH在10.5~12之間，均勻攪拌5~30分鐘即得復合粘結劑。

（2）復合耐火粉的制備：稱取粒度分別為200~325目的氧化釔耐火粉和小于325目的氧化釔耐火粉，將不同粒度的耐火粉進行混合，混合比例為粗粉：細粉為0.1：1~2，均勻攪拌30~60分鐘即得復合耐火粉。

（3）復合涂料的制備：分別稱取復合耐火粉、復合粘結劑、潤濕劑和消泡劑，其中復合耐火粉的質量與復合粘結劑的體積比（粉液比）為2~5，潤濕劑為復合粘結劑體積的0.05%~0.5%，消泡劑為粘結劑體積的0.1%~0.6%。潤濕劑為JFC，消泡劑為正辛醇。將稱取好的復合耐火粉加入到復合粘結劑中攪拌3h~8h，然后再將稱取好的潤濕劑和消泡劑加入到復合涂料中，繼續(xù)攪拌12h~48h，得到鈦合金熔模鑄造用氧化釔復合涂料。

實施例1：

一種鈦合金熔模鑄造用氧化釔復合涂料的制備方法，包括以下步驟：

（1）復合粘結劑的制備：稱取5g的NaOH粉末，量取300mL的氨水，將稱取好的NaOH粉末加入到氨水中混合后均勻攪拌30分鐘，得到強堿性氨水溶液。然后量取1L的碳酸鋯銨粘結劑，將強堿性氨水溶液與碳酸鋯銨進行混合，均勻攪拌30分鐘，得到復合粘結劑。

（2）復合耐火粉的制備：稱取0.3Kg的200~325目的電熔氧化釔耐火粉，4.5Kg的小于325目的電熔氧化釔耐火粉，混合后均勻攪拌60分鐘即得復合耐火粉。

（3）復合涂料的制備：稱取3.5Kg的復合耐火粉，量取1L的復合粘結劑、1mL的潤濕劑和2mL消泡劑。潤濕劑為JFC，消泡劑為正辛醇。將稱取好的復合耐火粉加入到復合粘結劑中攪拌8h，然后再將稱取好的潤濕劑和消泡劑加入到復合涂料中，繼續(xù)攪拌16h，得到鈦合金熔模鑄造用氧化釔復合涂料。氧化釔復合涂料制備的工作環(huán)境溫度控制在20℃，相對濕度控制在50%，涂料溫度控制在15℃，涂料控制流杯粘度為20s。

本發(fā)明的一種鈦合金熔模鑄造用氧化釔復合涂料的制備方法，采用碳酸鋯銨粘結劑混合強堿性氨水溶液制備成復合粘結劑，不同焙燒的電熔氧化釔粉混合制成復合耐火粉，制備的復合涂料性能穩(wěn)定，不易膠凝。型殼具有很好的抗水性，不會出現(xiàn)遇水回溶的情況，因此可選用蒸汽脫蠟法、熱水脫蠟法等對環(huán)境具有很好的親和性的脫蠟方法。制備的涂料懸浮率高，涂覆性好，型殼表面光滑無缺陷，界面反應層低，可制備大型薄壁復雜鈦合金鑄件。

上述通過具體的實施例對本發(fā)明的技術方案作了進一步描述，但本發(fā)明并不限于這些實施例，該領域的技術熟練人員可以根據(jù)上述內容對本發(fā)明作出一些非本質的改進和調整，都應屬于本發(fā)明所附的權利要求的保護范圍。