CN111333425A - 一种高温合金铸造用粘土石英坩埚的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高温合金铸造用粘土石英坩埚的制备方法，其制备流程为：泥料配制—炼泥、成型—干燥、烧结；所述泥料为基础物料和水，以质量百分比计，所述基础物料包含以下组分：球粘土粉25～30％；石英玻璃粉40～50％；白刚玉粉20～25％；莫来石粉1～5％；本发明的粘土石英坩埚，在原料种类、加入比例及原料粒度上合理控制，解决了粘土加入给坩埚热稳定性带来的不良影响，解决了纯石英坩埚不能塑性成型问题，满足了高温合金对坩埚的使用温度和抗热冲击要求，同时该坩埚烧成温度比传统镁质坩埚低500℃以上，烧成条件更易满足。

Description

一种高温合金铸造用粘土石英坩埚的制备方法
技术领域
本发明属于高温合金精密铸造用耐火材料领域，具体涉及一种高温合金铸造用粘土石英坩埚的制备方法。
背景技术
高温合金精密铸造也称熔模铸造，它是一种近净尺寸铸造工艺，可以用于生产形状复杂、产品尺寸要求高的高温合金铸件，铸造出的零件表面光洁度高，尺寸精确，一般不需要二次加工。高温合金铸件具有耐高温使用特性，广泛用于飞机发动机、燃气轮机等高温环境工作的零部件，由于这些铸件工作环境极为苛刻，对高温合金铸造工艺和高温合金成分要求极为严格，要求铸造过程中不能有其它杂质混入。
在高温合金精密铸造过程中，通常会采用坩埚来容纳高温下熔融、分解或转化的材料，这就要求坩埚具有良好的热稳定性，以及较高的耐火度，保证高温合金在坩埚内熔融时坩埚不开裂、不脱落、不与高温合金发生反应，而现有的坩埚并不能满足上述要求。
发明内容
本发明的技术任务是针对以上现有技术的不足，而提供一种高温合金铸造用粘土石英坩埚的制备方法，该方法可以保证制备坩埚具有良好的热稳定性、较高的耐火度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高温合金铸造用粘土石英坩埚的制备方法，其制备流程为：泥料配制—炼泥、成型—干燥、烧结；所述泥料为基础物料和水，以质量百分比计，所述基础物料包含以下组分：球粘土粉25～30％；石英玻璃粉40～50％；白刚玉粉20～25％；莫来石粉1～5％。
进一步地，所述水的用量为所述基础物料质量之和的20～25％。
进一步地，所述石英玻璃粉中二氧化硅含量要求大于99.9％。
进一步地，所述白刚玉粉中氧化铝的含量大于99％。
进一步地，以质量百分比计，所述石英玻璃粉包括过60～100目筛颗粒60～70％，过100～150目筛颗粒30～40％。
进一步地，所述球粘土粉粒度在80目以下。
进一步地，所述白刚玉粉D50在2～5μm。
进一步地，所述莫来石粉D50在5～10μm。
进一步地，以质量百分比计，所述球粘土粉的成分为，SiO2：49.48％；Al2O3：34.92％；Te2O3：1.05％；TiO2：0.43％；CaO：0.03％；MgO：0.21％；K2O：0.97％；Na2O：0.11％；L.O.S：12.43％；余量为不可避免的杂质。
进一步地，以质量百分比计，所述莫来石粉的成分为，SiO2：25.82％；Al2O3：72.98％；Te2O3：0.03％；TiO2：0.03％；CaO：0.12％；MgO：0.08％；K2O：0.03％；Na2O：0.44％；L.O.S：0％；余量为不可避免的杂质。
采用上述原料制备高温合金铸造用粘土石英坩埚的方法，具体包括如下步骤：
(1)泥料配制：按比例称取球粘土粉、石英玻璃粉、白刚玉粉、莫来石粉和水，先将以上基础物料加入搅拌机中，预混后，将称量好的水加入搅拌机中与预混的基础物料均匀混合；
混好后的泥料要求均匀、有一定塑性；
(2)炼泥、成型：将混好的泥料在20～25℃环境下陈腐3天～4天，泥料水份均匀后，在真空炼泥机中进行真空炼泥，炼完泥的泥料通过塑性成型机成型；
坩埚成型时可按照需要尺寸进行塑性成型；
(3)干燥：干燥温度40～60℃，干燥时间大于或等于24小时；
(4)烧结：在1170～1200℃温度下烧结，保温1.5小时。
本发明还公开了一种高温合金铸造用粘土石英坩埚，所述坩埚基于上述方法制备而成。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)目前高温合金熔融用坩埚多为镁质坩埚，采用等静压成型，为保证热稳定性，颗粒粒度较大，坩埚表面的颗粒易于脱落，本发明采用粘土为粘结剂，采用塑性成型，坩埚表面光滑、细腻，使用时不脱落。
(2)本发明的粘土石英坩埚是以高耐火度、高可塑性粘土为成型用粘结剂，控制粘土的加入量可在满足成型要求的同时，兼顾较强的热稳定性；石英保证了坩埚低热膨胀系数和良好的热稳定性，控制石英粉的粒度，可提高产品的耐火度和热稳定性；白刚玉材料具有良好化学稳定性和高耐火度，莫来石材料具有良好高温稳定性、高耐火度和热震性能，可有效提高粘土石英坩埚的高耐火度和化学稳定性，保证了其高温强度及高温热冲击性能。
综上所述，本发明的粘土石英坩埚，在原料种类、加入比例及原料粒度上合理控制，解决了粘土加入给坩埚热稳定性带来的不良影响，解决了纯石英坩埚不能塑性成型问题，满足了高温合金对坩埚的使用温度和抗热冲击要求，保证高温合金熔融过程成分不受污染，进而保证高温合金铸件质量，同时该坩埚烧成温度比传统镁质坩埚低500℃以上，烧成条件更易满足。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
原料及配比：
基础物料：球粘土粉30％；石英玻璃粉：45％；白刚玉粉：20％；莫来石粉：5％；
水：基础物料质量之和的25％；
其中，所述球粘土粉粒度为80目以下的粉体；白刚玉粉D50在2.6μm；莫来石粉D50在8.9μm；
按质量百分比计，石英玻璃粉包括过60～100目筛颗粒68％，过100～150目筛颗粒32％；
球粘土和莫来石原料成分如表1所示，石英玻璃粉中二氧化硅含量大于99.9％，白刚玉粉中氧化铝的含量大于99％。
具体制备方法为：
(1)泥料配制：按比例称取球粘土粉、石英玻璃粉、白刚玉粉、莫来石粉和水，先将基础物料加入搅拌机中，预混后，将称量好的水加入搅拌器中进行混料，混好后的泥料要求均匀、有一定塑性；
(2)炼泥、成型：将混好的泥料在25℃环境下陈腐3天，具体的陈腐操作为将泥料用塑料布盖住，密封好放置，待泥料水份均匀后，在真空炼泥机中真空炼泥，炼完泥的泥料通过塑性成型机成型，得到下口内径90mm，上口内径110mm，高240mm，壁厚为12mm的粘土石英坩埚；
(3)干燥：干燥温度60℃，干燥时间24小时；
(4)烧结：在1190℃烧结，保温1.5小时。
实施例2
原料及配比：
基础物料：球粘土粉28％；石英玻璃粉46％；白刚玉粉22％；莫来石粉4％；
水：基础物料质量之和23％；
其中，球粘土粉粒度为80目筛以下的粉体；白刚玉粉D50在3.6μm；莫来石粉D50在7.9μm；
按质量百分比计，石英玻璃粉包括过60～100目筛颗粒65％，过100～150目筛颗粒35％；
球粘土和莫来石原料成分如表1所示，石英玻璃粉中二氧化硅含量大于99.9％，白刚玉粉中氧化铝的含量大于99％。
具体制备方法为：
(1)泥料配制：按比例称取球粘土粉、石英玻璃粉、白刚玉粉、莫来石粉和水，先将基础物料加入搅拌机中，预混后，将称量好的水加入搅拌机中进行混料，混好的泥料要求均匀、有一定塑性；
(2)炼泥、成型：将混好的泥料在20℃环境下陈腐4天，具体的陈腐操作为将泥料用塑料布盖住，密封好放置，待泥料水份均匀后，在真空炼泥机中真空炼泥，炼完泥的泥料通过塑性成型机成型，得到下口内径90mm，上口内径110mm，高240mm，壁厚为12mm的粘土石英坩埚；
(3)干燥：干燥温度50℃，干燥时间30小时；
(4)烧结：在1200℃烧结，保温1.5小时。
经测试，上述实施例所制备的坩埚满足高温合金熔融的使用要求。
表一原料元素成分分析表(质量分数/％)
名称 SiO<sub>2</sub> Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> Te<sub>2</sub>O<sub>3</sub> TiO<sub>2</sub> CaO MgO K<sub>2</sub>O Na<sub>2</sub>O L.O.S
球粘土 49.48 34.92 1.05 0.43 0.03 0.21 0.97 0.11 12.43
莫来石 25.82 72.98 0.03 0.03 0.12 0.08 0.03 0.44 0
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种高温合金铸造用粘土石英坩埚的制备方法，其制备流程为：泥料配制—炼泥、成型—干燥、烧结，其特征在于，所述泥料包括基础物料和水，以质量百分比计，所述基础物料包含以下组分：球粘土粉25～30％；石英玻璃粉40～50％；白刚玉粉20～25％；莫来石粉1～5％。
2.根据权利要求1所述的一种高温合金铸造用粘土石英坩埚的制备方法，其特征在于，所述水的用量为所述基础物料质量之和的20～25％。
3.根据权利要求1所述的一种高温合金铸造用粘土石英坩埚的制备方法，其特征在于，以质量百分比计，所述石英玻璃粉包括过60～100目筛颗粒60～70％，过100～150目筛颗粒30～40％。
4.根据权利要求1所述的一种高温合金铸造用粘土石英坩埚的制备方法，其特征在于，所述球粘土粉粒度在80目以下。
5.根据权利要求1所述的一种高温合金铸造用粘土石英坩埚的制备方法，其特征在于，所述白刚玉粉D50在2～5μm，所述莫来石粉D50在5～10μm。
6.根据权利要求1所述的一种高温合金铸造用粘土石英坩埚的制备方法，其特征在于，所述石英玻璃粉中二氧化硅含量要求大于99.9％，所述白刚玉粉中氧化铝的含量大于99％。
7.根据权利要求1所述的一种高温合金铸造用粘土石英坩埚的制备方法，其特征在于，以质量百分比计，所述球粘土粉的成分为，SiO2：49.48％；Al2O3：34.92％；Te2O3：1.05％；TiO2：0.43％；CaO：0.03％；MgO：0.21％；K2O：0.97％；Na2O：0.11％；L.O.S：12.43％；余量为不可避免的杂质。
8.根据权利要求1所述的一种高温合金铸造用粘土石英坩埚的制备方法，其特征在于，以质量百分比计，所述莫来石粉的成分为，SiO2：25.82％；Al2O3：72.98％；Te2O3：0.03％；TiO2：0.03％；CaO：0.12％；MgO：0.08％；K2O：0.03％；Na2O：0.44％；L.O.S：0％；余量为不可避免的杂质。
9.根据权利要求1～9其中任意一项所述的一种高温合金铸造用粘土石英坩埚的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
(1)泥料配制：按比例称取球粘土粉、石英玻璃粉、白刚玉粉、莫来石粉和水，先将以上基础物料加入搅拌机中，预混后，将称量好的水加入搅拌机中与预混的基础物料均匀混合；
(2)炼泥、成型：将混好的泥料在20～25℃环境下陈腐3天～4天，泥料水份均匀后，在真空炼泥机中进行真空炼泥，炼完泥的泥料通过塑性成型机成型；
(3)干燥：干燥温度40～60℃，干燥时间大于或等于24小时；
(4)烧结：在1170～1200℃温度下烧结，保温1.5小时。
10.一种高温合金铸造用粘土石英坩埚，其特征在于：所述坩埚基于权利要求9所述的制备方法制作而成。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114230318A (zh) * 2021-09-03 2022-03-25 辽宁航安型芯科技股份有限公司 一种熔模铸造用铝硅质坩埚及其制备方法
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