ITRM930418A1 - COMPOSITION OF WATER-BASED BATHS AND PROCESS FOR THE PRODUCTION OF CERAMIC SHELLS FOR MICRO-CAST JETS. - Google Patents

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ITRM930418A1
ITRM930418A1 IT000418A ITRM930418A ITRM930418A1 IT RM930418 A1 ITRM930418 A1 IT RM930418A1 IT 000418 A IT000418 A IT 000418A IT RM930418 A ITRM930418 A IT RM930418A IT RM930418 A1 ITRM930418 A1 IT RM930418A1
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zirconium silicate
micrometers
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IT000418A
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Italian (it)
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O Stephen Barnett
Dante Pocci
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Ct Sviluppo Materiali Spa
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Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

della domanda di brevetto per invenzione industriale dal titolo: COMPOSIZIONE DI BAGNI A BASE ACQUOSA E PROCESSO PER LA PRODUZIONE DI GUSCI CERAMICI PER GETTI MICROFUSI of the patent application for industrial invention entitled: COMPOSITION OF WATER-BASED BATHROOMS AND PROCESS FOR THE PRODUCTION OF CERAMIC SHELLS FOR MICRO-CAST CASTINGS

CAMPO DELL'INVENZIONE FIELD OF THE INVENTION

La presente invenzione si riferisce ad una composizione per bagni a base acquosa ed al processo per la produzione di gusci ceramici per getti microfusi, in particolare getti microfusi con struttura direzionale o monocristallina realizzati in superleghe a base nichel ad elevato tenore di elementi reattivi quali cromo, alluminio, titanio, afnio. The present invention relates to a composition for water-based baths and to the process for the production of ceramic shells for investment castings, in particular investment castings with directional or monocrystalline structure made of nickel-based superalloys with a high content of reactive elements such as chromium, aluminum, titanium, hafnium.

TECNICA ANTERIORE FRONT TECHNIQUE

Nel campo della colata di precisione a cera persa, la procedura usuale consiste nel preparare un modello di cera del componente da produrre, nel rivestire il modello con un certo numero di strati ceramici per formare un guscio "verde", nell'eliminare la cera dal modello lasciando cos? una cavit? avente le precise dimensioni e forma del componente da produrre, nel sinterizzare il guscio vuoto e infine nel riempire il guscio con la lega desiderata allo stato fuso. Una volta che il metallo ? solidificato, il guscio viene rotto e il pezzo prodotto avviato alla finitura. In the field of precision lost wax casting, the usual procedure consists in preparing a wax model of the component to be produced, in coating the model with a number of ceramic layers to form a "green" shell, in removing the wax from the model leaving cos? a cavity? having the precise dimensions and shape of the component to be produced, in sintering the empty shell and finally in filling the shell with the desired alloy in the molten state. Once the metal? solidified, the shell is broken and the piece produced is sent for finishing.

Nella presente descrizione con il termine cera si intendono tutti quei materiali idonei alla preparazione dei modelli, come ad esemplo, paraffine, polistirolo e altri materiali noti agli esperti nella tecnica delle fusioni di getti di precisione a cera persa . In the present description, the term wax refers to all those materials suitable for the preparation of models, such as, for example, paraffin, polystyrene and other materials known to those skilled in the art of casting precision lost-wax castings.

La procedura sopra menzionata presenta numerosi aspetti critici, quali ad esempio la natura delle sospensioni impiegate per la produzione dei gusci e la natura dei componenti in esse presenti. Sono state ad esempio sviluppate composizioni particolari, come descritto nella domanda di brevetto italiano n? RM 91A000655, che sono relative a sospensioni di tipo acquoso per la produzione di gusci ceramici per getti con struttura direzionale o monocristallina. I gusci cos? preparati possiedono gli adatti requisiti fisici e chimici per sopportare le condizioni di stress cui sono sottoposti durante il processo di sinterizzazione ed il successivo contatto con il metallo fuso, che avviene per lunghi periodi di tempo (circa due ore o superiori) a temperature dell'ordine di 1500?C o superiori. The aforementioned procedure has numerous critical aspects, such as for example the nature of the suspensions used for the production of the shells and the nature of the components present therein. For example, particular compositions have been developed, as described in the Italian patent application n? RM 91A000655, which are related to suspensions of aqueous type for the production of ceramic shells for castings with directional or monocrystalline structure. The shells cos? preparations possess the appropriate physical and chemical requirements to withstand the stress conditions to which they are subjected during the sintering process and subsequent contact with the molten metal, which occurs for long periods of time (about two hours or more) at temperatures of the order of 1500? C or higher.

Tuttavia nella produzione di componenti metallici realizzati con leghe, in particolare leghe a base nichel, contenenti elementi di lega particolarmente reattivi, quali ad esempio Cr, Al, Hf, Ti e relative miscele, si ha la tendenza da parte della lega a reagire in superficie con i componenti del guscio, dando origine a difettosit? superficiali che sono inaccettabili, in particolare perch? richiedono onerosi post-trattamenti per la relativa eliminazione. However, in the production of metal components made with alloys, in particular nickel-based alloys, containing particularly reactive alloying elements, such as Cr, Al, Hf, Ti and related mixtures, there is a tendency for the alloy to react on the surface with the components of the shell, giving rise to defects? superficial that are unacceptable, in particular why? they require expensive post-treatments for their elimination.

E ' stato ora trovato che la sostituzione totale con silicato di zirconio dell'allumina, presente nei bagni a base acquosa in generale ed in particolare in quelli della domanda italiana sopra menzionata, permette di ottenere getti con superfici di elevata qualit?. It has now been found that the total replacement of alumina with zirconium silicate, present in water-based baths in general and in particular in those of the Italian application mentioned above, allows to obtain castings with high quality surfaces.

E' noto in letteratura che la presenza di zirconio, sotto forma di silicato e/o ossido nei bagni a base alcoolica migliora le caratteristiche meccaniche dei gusci. Tuttavia ad oggi non era noto nei bagni acquosi l'effetto benefico del silicato di zirconio nei confronti della superficie di getti in leghe contenenti elementi particolarmente reattivi. It is known in the literature that the presence of zirconium in the form of silicate and / or oxide in alcohol-based baths improves the mechanical characteristics of the shells. However, up to now the beneficial effect of zirconium silicate on the surface of castings made of alloys containing particularly reactive elements was not known in aqueous baths.

SOMMARIO DELL'INVENZIONE SUMMARY OF THE INVENTION

Costituisce pertanto oggetto della presente invenzione la messa a punto di una composizione di bagni a base acquosa per la produzione di gusci ceramici contenente silicato di zirconio, particolarmente adatta alla produzione di getti con elevate qualit? superficiali. Therefore, the object of the present invention is the development of a composition of water-based baths for the production of ceramic shells containing zirconium silicate, particularly suitable for the production of high quality castings. superficial.

Altro oggetto dell'invenzione ? il procedimento per la produzione di tali gusci ceramici. Other object of the invention? the process for the production of such ceramic shells.

Ancora altro oggetto del'invenzione ? l'impiego di silicato di zirconio nelle composizioni dei bagni a base acquosa per la produzione di gusci ceramici, particolarmente adatti alla produzione di getti con elevate qualit? superficiali. Still other object of the invention? the use of zirconium silicate in the compositions of water-based baths for the production of ceramic shells, particularly suitable for the production of castings with high quality? superficial.

Ulteriori oggetti risulteranno evidenti dalla descrizione dettagliata dell ' invenzione. Further objects will become apparent from the detailed description of the invention.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL'INVENZIONE Secondo l'invenzione il procedimento per la produzione dei gusci prevede l'impiego di un bagno primario e di un bagno secondario (detto anche di back up) in cui immergere il modello in cera. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION According to the invention, the method for producing the shells provides for the use of a primary bath and a secondary bath (also called back-up) in which to immerse the wax model.

La composizione dei bagni ? appresso indicata. The composition of the bathrooms? indicated below.

Il bagno primario ? costituito da una sospensione acquosa ottenuta a partire da: The primary bathroom? consisting of an aqueous suspension obtained from:

a) un legante a base acquosa contenente circa il 25 - 35% in peso di silice colloidale con granulometria preferibilmente inferiore a circa 25 micrometri, ancor pi? preferibilmente inferiore a circa 10 micrometri; meno dello 0,6% in peso di Na20; con viscosit? a 25? inferiore a 10 cps e un pH compreso tra circa 9 e circa 10; a) an aqueous-based binder containing about 25 - 35% by weight of colloidal silica with a particle size preferably lower than about 25 micrometers, even more? preferably less than about 10 micrometers; less than 0.6% by weight of Na20; with viscosity? at 25? less than 10 cps and a pH between about 9 and about 10;

b) un refrattario costituito da silicato di zirconio, preferibilmente con granulometria inferiore a 75 micrometri; b) a refractory consisting of zirconium silicate, preferably with a particle size lower than 75 micrometers;

c) i necessari agenti bagnanti e antischiuma; c) the necessary wetting and anti-foaming agents;

e opzionalmente: and optionally:

d) una sospensione acquosa di un omo- o co-polimero organico, aggiunto in quantit? compresa tra 2 e 4% Voi del legante, avente un pH compreso tra circa 9 e circa 11, tale da formare in seno al guscio e sulla sua superficie una dispersione e rispettivamente un film flessibile ed elastico, prima della sinterizzazione. d) an aqueous suspension of an organic homo- or co-polymer, added in quantity? between 2 and 4% Vol of the binder, having a pH between about 9 and about 11, such as to form a dispersion and a flexible and elastic film respectively within the shell and on its surface, before sintering.

Il bagno secondario ? costituito da una sospensione acquosa ottenuta a partire da: The secondary bathroom? consisting of an aqueous suspension obtained from:

f) un legante a base acquosa contenente circa il 25 - 35% in peso di silice colloidale, preferibilmente con granulometria inferiore a circa 25 micrometri, pi? preferibilmente inferiore a circa 10 micrometri; meno dello 0,5% in peso di Na20; con viscosit? a 25% inferiore a 10 cps e un pH compreso tra circa 9 e circa 10; f) an aqueous-based binder containing about 25 - 35% by weight of colloidal silica, preferably with a particle size lower than about 25 micrometers, plus? preferably less than about 10 micrometers; less than 0.5% by weight of Na20; with viscosity? at 25% less than 10 cps and a pH between about 9 and about 10;

g) un refrattario di allumina, preferibilmente con granulometria inferiore a 200 micrometri; g) an alumina refractory, preferably with a particle size lower than 200 micrometers;

h) i necessari agenti antischiuma e bagnanti; h) the necessary anti-foaming and wetting agents;

e opzionalmente: and optionally:

i ) una sospensione acquosa di un omo- o copolimero organico in quantit? compresa tra 2 e 4% Voi del legante avente un pH compreso tra circa 9 e circa 11, tale da formare in seno al guscio e sulla sua superficie una dispersione e rispettivamente un film flessibile ed elastico, prima della sinterizzazione. i) an aqueous suspension of a homo- or organic copolymer in quantity? between 2 and 4% Vol of the binder having a pH between about 9 and about 11, such as to form a dispersion and respectively a flexible and elastic film inside the shell and on its surface, before sintering.

I rapporti fra i componenti del bagno primario sono tali che esso sia caratterizzato dal contenere silicato di zirconio in quantit? compresa fra 4 e 5 Kg. per litro di legante, dall'avere una viscosit? compresa fra 35 e 45sec. (Zahn 4) e un pH compreso fra 9 e 11. Are the ratios between the components of the primary bath such that it is characterized by containing zirconium silicate in quantities? between 4 and 5 Kg. per liter of binder, from having a viscosity? between 35 and 45sec. (Zahn 4) and a pH between 9 and 11.

I rapporti fra i componenti del bagno secondario sono tali che esso ? caratterizzato dal contenere circa 2,0 - 2,6 kg di allumina per litro di legante, dall'avere una viscosit? (Zahn 4) compresa tra 18 e 21 secondi, un pH compreso tra circa 9 e circa 10. Are the relationships between the components of the secondary bathroom such that it? characterized by containing about 2.0 - 2.6 kg of alumina per liter of binder, by having a viscosity? (Zahn 4) between 18 and 21 seconds, a pH between about 9 and about 10.

Polimeri idonei a essere impiegati tanto nel bagno primario che nel bagno secondario possono essere scelti nella classe dei copolimeri stirene/butadiene, ad esempio del tipo commercializzato dalla Dow Chemical con il nome Latex 460E. Polymers suitable for use both in the primary bath and in the secondary bath can be selected from the class of styrene / butadiene copolymers, for example of the type marketed by Dow Chemical under the name Latex 460E.

Un procedimento di applicazione dei bagni secondo l'invenzione ? appresso descritto. A method for applying baths according to the invention? described below.

Un modello (di cera o di altro materiale idoneo, quale poliuretano, polistirolo, polistirolo espanso e simili) del componente da produrre ? sottoposto ad almeno un'immersione nel bagno primario, ciascuna immersione essendo seguita da aspersione con polvere di allumina fusa avente preferibilmente granulometria compresa tra 125 e 250 micrometri oppure con silicato di zirconio avente preferibilmente granulometria compresa tra 125 e 180 micrometri e da uno stadio di essiccazione di durata compresa tra circa 1,5 e circa 4 ore a temperatura compresa tra circa 18 e circa 22?C, in ambiente a umidit? relativa compresa tra circa il 40 e circa il 45%. Il numero di immersioni nel bagno primario ? preferibilmente compreso tra uno e tre. A model (made of wax or other suitable material, such as polyurethane, polystyrene, expanded polystyrene and the like) of the component to be produced? subjected to at least one immersion in the primary bath, each immersion being followed by sprinkling with fused alumina powder preferably having a particle size between 125 and 250 micrometers or with zirconium silicate preferably having a particle size between 125 and 180 micrometers and by a drying step lasting between about 1.5 and about 4 hours at a temperature between about 18 and about 22? C, in a humid environment? relative between about 40 and about 45%. The number of dives in the primary bath? preferably between one and three.

Il guscio cosi ottenuto ? sottoposto a una pluralit? di immersioni nel bagno secondario, ciascuna immersione essendo seguita da aspersione con polvere di allumina fusa avente granulometria compresa preferibilmente tra 250 e 1000 micrometri e da uno stadio di essiccazione di durata compresa tra circa 1,5 e circa 4 ore a temperatura compresa tra circa 18 e circa 22?C in ambiente la umidit? relativa compresa tra circa il 40 e circa il 45%. Il numero di immersioni nel bagno secondario ? preferibilmente compreso tra quattro e sette. The shell thus obtained? subjected to a plurality? of immersions in the secondary bath, each immersion being followed by sprinkling with fused alumina powder having a particle size preferably between 250 and 1000 micrometers and by a drying stage lasting between about 1.5 and about 4 hours at a temperature between about 18 and about 22? C in the environment, the humidity? relative between about 40 and about 45%. The number of dives in the secondary bathroom? preferably between four and seven.

Dopo l'ultima aspersione con allumina fusa, il guscio ? sottoposto a un'immersione finale nel bagno secondario, seguita da uno stadio finale di essiccazione di durata compresa tra circa 24 e circa 36 ore, entrambi questi stadi essendo eseguiti a una temperatura compresa tra circa 18 e circa 22?C in ambiente a umidit? relativa compresa tra 40 e 45%. After the last sprinkling with fused alumina, the shell? subjected to a final immersion in the secondary bath, followed by a final drying stage lasting between about 24 and about 36 hours, both of these stages being performed at a temperature between about 18 and about 22 ° C in a humid environment. relative between 40 and 45%.

Preferibilmente ogni stadio di essiccazione si effettua con almeno 10 ricambi d'aria per ora, con una velocit? dell'aria in prossimit? dei gusci pari ad almeno 0,55 m/s. Preferably, each drying stage is carried out with at least 10 air changes per hour, with a speed? of the air in the vicinity? of the shells equal to at least 0.55 m / s.

Il guscio verde ? quindi decerato secondo tecniche note e infine sinterizzato a una temperatura compresa tra circa 1400? e circa 1550 ?C per un tempo di permanenza compreso tra circa 3 e circa 6 ore, con una velocit? di riscaldamento compresa tra circa 100? e circa 200?C per ora, con almeno due soste di omogeneizzazione a temperature intermedie, ciascuna di durata compresa tra circa 30 e circa 120 minuti. Al termine di questo trattamento il guscio sinterizzato ? raffreddato in forno spento e chiuso. The green shell? then dewaxed according to known techniques and finally sintered at a temperature between about 1400? and about 1550? C for a residence time between about 3 and about 6 hours, with a speed? of heating between about 100? and about 200 ° C per hour, with at least two homogenization stops at intermediate temperatures, each lasting between about 30 and about 120 minutes. At the end of this treatment, the sintered shell? cooled in the oven off and closed.

I gusci cos? prodotti sono particolarmente idonei a essere impiegati per la produzione di componenti metallici monocristallini o monodirezionali, per esempio superleghe a base nichel con contenuto elevato di metalli reattivi quali Cr, Al, Hf, Ti e relative miscele. The shells cos? products are particularly suitable to be used for the production of monocrystalline or unidirectional metal components, for example nickel-based superalloys with a high content of reactive metals such as Cr, Al, Hf, Ti and related mixtures.

La sostituzione totale dell'allumina con il silicato di zirconio nel bagno primario comporta 1'ottenimento di getti con qualit? superficiali migliorate. E' comunque da notare che la presenza di silicato di zirconio anche nel bagno secondario, pur non essendo controproducente per l'aspetto della qualit? superficiale, comporta per? una diminuzione della resistenza meccanica dei gusci. La presente invenzione sar? ora descritta in maggior dettaglio con riferimento agli esempi sotto riportati, che non devono essere comunque considerati limitativi della portata della medesima. The total replacement of the alumina with the zirconium silicate in the primary bath results in the obtainment of castings with quality. improved surface. However, it should be noted that the presence of zirconium silicate also in the secondary bath, although not counterproductive for the quality aspect. superficial, involves for? a decrease in the mechanical strength of the shells. The present invention will be now described in greater detail with reference to the examples reported below, which must not in any case be considered as limiting its scope.

ESEMPI EXAMPLES

Sono stati realizzati gusci ceramici usando silicato di zirconio e allumina di due diverse granulometrie (75 e 45 micrometri) rispettivamente delle ditte Cookson e Dynamet Nobel e sono stati realizzati campioni secondo il prospetto di tab. 1. Ceramic shells were made using zirconium silicate and alumina of two different grain sizes (75 and 45 micrometers) respectively by the Cookson and Dynamet Nobel companies and samples were made according to the table in tab. 1.

Ad ogni immersione del modello di cera in un bagno ? seguita l'aspersione con allumina. With every immersion of the wax model in a bath? followed by sprinkling with alumina.

Per tutti i gusci l'aspersione ? stata fatta con allumina eccetto per i campioni B2-Zr e B4-Zr in cui si ? usato silicato di zirconio in connessione con il bagno primario. L'aspersione consisteva di ricoprimento con allumina di granulometrie diverse secondo il seguente programma: dalla prima alla terza immersione nel bagno primario granulometria fine (125-250 micrometri); dalla quarta alla sesta immersione nel bagno secondario granulometria media (250-500 micrometri); dalla settima alla ottava immersione nel bagno secondario granulometria grossa (500-1000 micrometri); Il campione A ? stato preparato nel modo seguente: For all shells sprinkling? was made with alumina except for the B2-Zr and B4-Zr samples in which yes? used zirconium silicate in connection with the primary bath. The sprinkling consisted of covering with alumina of different granulometry according to the following program: from the first to the third immersion in the primary fine granulometry bath (125-250 micrometers); from the fourth to the sixth immersion in the secondary bath with average particle size (250-500 micrometers); from the seventh to the eighth immersion in the secondary bath with coarse grain size (500-1000 micrometers); Sample A? been prepared as follows:

Asciugatura : uno strato/giorno Drying: one layer / day

15-20 giorni di essiccamento finale prima del deceramento. 15-20 days of final drying before dewaxing.

Per i campioni B il refrattario di allumina fusa, utilizzato nei bagni primario e secondario (campione A), ? stato totalmente sostituito con analoghe quantit? di silicato di zirconio. Bagno primario e secondario per B1 e B2-Zr con silicato di zirconio di granulometria 75 micrometri e per B4-Zr di granulometria 45 micrometri . For samples B, the fused alumina refractory, used in the primary and secondary baths (sample A),? been totally replaced with similar quantities? of zirconium silicate. Primary and secondary bath for B1 and B2-Zr with zirconium silicate with a grain size of 75 micrometers and for B4-Zr with a grain size of 45 micrometers.

Nel campione C il bagno primario conteneva silicato di zirconio a sostituire totalmente l'allumina fusa del bagno usato per A, mentre il bagno secondario era uguale al bagno secondario di A. In CI il bagno primario conteneva silicato di zirconio di granulometria 75 micrometri e in C2 la granulometria era 45 micrometri . In sample C the primary bath contained zirconium silicate to completely replace the molten alumina of the bath used for A, while the secondary bath was the same as the secondary bath of A. In CI the primary bath contained zirconium silicate with a grain size of 75 micrometers and in C2 particle size was 45 micrometers.

Per tutti i campioni eccetto A, a seguito di ciascuna immersione nel bagno primario e conseguente aspersione, seguiva un essiccamento per quattro ore alla temperatura di 21?1,5?C con umidit? relativa di 40?5% prima di una successiva immersione. L'essiccamento finale, dopo la serie di immersioni nel bagno primario e secondario ? stato effettuato in condizioni controllate di umidit?, mantenuta a 40?5% e temperatura 21?1,5?C, per 48 ore, dopodich? ? stato effettuato il deceramento. For all the samples except A, following each immersion in the primary bath and subsequent sprinkling, there was a drying for four hours at a temperature of 21? 1.5? C with humidity. relative by 40? 5% before a next dive. The final drying, after the series of immersions in the primary and secondary bath? was carried out in controlled conditions of humidity, maintained at 40? 5% and temperature 21? 1.5? C, for 48 hours, after which? ? the dewaxing was carried out.

Tutti i gusci decerati sono stati sinterizzati a 1500?C per un tempo di permanenza di 5 ore con velocit? di riscaldamento di 150?C/h con due soste di omogeneizzazione a 600?C e 1200?C per 60 min. Al termine di questo trattamento il guscio era raffreddato in forno spento e chiuso. All the dewaxed shells were sintered at 1500? C for a residence time of 5 hours with speed? heating of 150? C / h with two homogenization stops at 600? C and 1200? C for 60 min. At the end of this treatment the shell was cooled in an off and closed oven.

Nei gusci cos? preparati e riscaldati alla temperatura di 1500?C sono state colate le superleghe IN 939 e IN 6203 della INCO ALLOY ad elevato contenuto di Cr (rispettivamente 22,5% peso e 22% peso) e nel guscio B4-Zr una con basso contenuto di Cr (SRR 99 con Cr pari all'8,5% peso). In the shells so? Superalloys IN 939 and IN 6203 of INCO ALLOY with a high Cr content (respectively 22.5% by weight and 22% by weight) were cast and heated at a temperature of 1500 ° C and in the B4-Zr shell a low content of Cr (SRR 99 with Cr equal to 8.5% by weight).

La temperatura di colaggio era 1400-1470 ?C. La velocit? di estrazione del guscio dalla camera calda alla camera fredda era di 3mm/m. Nessuno dei gusci ha riportato rotture o cedimenti. The casting temperature was 1400-1470 ° C. The speed? extraction of the shell from the hot chamber to the cold chamber was 3mm / m. None of the shells reported any breakage or failure.

Dopo raffreddamento e rimozione dei gusci, tutti i getti sono stati ispezionati per difetti superficiali, di dimensioni e di forma. I componenti ottenuti da gusci secondo l'invenzione erano esenti da macro e micro difettosit? superficiali ed erano entro le strette tolleranze di forma e di dimensioni richieste per i getti monocristallini e monodirezionali. After cooling and shell removal, all castings were inspected for surface, size and shape defects. The components obtained from shells according to the invention were free from macro and micro defects. surface and were within the close tolerances of shape and size required for single crystal and one directional castings.

La resistenza meccanica dei gusci C secondo l'invenzione era dello stesso ordine di grandezza dei gusci A, realizzati con ricette dell?arte, mentre i gusci B, realizzati con entrambi i bagni contenenti silicato di zirconio, avevano resistenza meccanica inferiore. The mechanical resistance of the C shells according to the invention was of the same order of magnitude as the A shells, made with art recipes, while the B shells, made with both baths containing zirconium silicate, had lower mechanical resistance.

La superficie dei getti , prima ancora di essere sabbiata e burattata, ? stata esaminata tramite rugosimetro Talisurf 6 della ditta Taylor Hobson. I risultati sono espressi in tab. 2 The surface of the jets, even before being sandblasted and tumbled,? was examined with a Talisurf 6 roughness tester by Taylor Hobson. The results are expressed in tab. 2

In particolare sono stati confrontati i parametri di rugosit? dei campioni A e CI e appresso riportati in tab. 3: In particular, were the roughness parameters compared? of samples A and CI and shown below in tab. 3:

Claims (21)

RIVENDICAZIONI 1 . Composizione di un bagno primario ed un bagno secondario a base acquosa per la produzione di gusci ceramici in cui il bagno primario ? costituito da una sospensione acquosa ottenuta a partire da: a) un legante a base acquosa contenente circa il 25 - 35% in peso di silice colloidale; meno dello 0,6% in peso di Na20; con viscosit? a 25? inferiore a 10 cps e un pH compreso tra circa 9 e circa 10; b) un refrattario costituito da silicato di zirconio; c) i necessari agenti bagnanti e antischiuma; e opzionalmente: d) una sospensione acquosa di un omo- o co-polimero organico, aggiunto in quantit? compresa tra 2 e 4% Voi del legante, avente un pH compreso tra circa 9 e circa 11, tale da formare in seno al guscio e sulla sua superficie una dispersione e rispettivamente un film flessibile ed elastico, prima della sinterizzazione; ed in cui il bagno secondario ? costituito da una sospensione acquosa ottenuta a partire da: f) un legante a base acquosa contenente circa il 25 - 35% in peso di silice colloidale; meno dello 0,5% in peso di ??2?; con viscosit? a 25% inferiore a 10 cps e un pH compreso tra circa 9 e circa 10; g) un refrattario di allumina; h) i necessari agenti antischiuma e bagnanti; e opzionalmente: i ) una sospensione acquosa di un omo- o copolimero organico in quantit? compresa tra 2 e 4% Voi del legante avente un pH compreso tra circa 9 e circa 11, tale da formare in seno al guscio e sulla sua superficie una dispersione e rispettivamente un film flessibile ed elastico, prima della sinterizzazione. CLAIMS 1. Composition of a primary bath and a secondary water-based bath for the production of ceramic shells in which the primary bath? consisting of an aqueous suspension obtained from: a) a water-based binder containing about 25 - 35% by weight of colloidal silica; less than 0.6% by weight of Na20; with viscosity? at 25? less than 10 cps and a pH between about 9 and about 10; b) a refractory consisting of zirconium silicate; c) the necessary wetting and anti-foaming agents; and optionally: d) an aqueous suspension of an organic homo- or co-polymer, added in quantity? between 2 and 4% Vol of the binder, having a pH between about 9 and about 11, such as to form a dispersion and a flexible and elastic film, respectively, within the shell and on its surface, before sintering; and where the secondary bathroom? consisting of an aqueous suspension obtained from: f) an aqueous-based binder containing about 25 - 35% by weight of colloidal silica; less than 0.5% by weight of ?? 2 ?; with viscosity? at 25% less than 10 cps and a pH between about 9 and about 10; g) an alumina refractory; h) the necessary anti-foaming and wetting agents; and optionally: i) an aqueous suspension of a homo- or organic copolymer in quantity? between 2 and 4% Vol of the binder having a pH between about 9 and about 11, such as to form a dispersion and respectively a flexible and elastic film inside the shell and on its surface, before sintering. 2. Composizione secondo la riv. 1 in cui nel bagno primario la silice ha granulometria inferiore a circa 25 micrometri. 2. Composition according to rev. 1 in which in the primary bath the silica has a particle size lower than about 25 micrometers. 3. Composizione secondo la riv. 1 in cui nel bagno primario la silice ha granulometria inferiore a circa 10 micrometri. 3. Composition according to rev. 1 in which in the primary bath the silica has a particle size lower than about 10 micrometers. 4. Composizione secondo la riv. 1 in cui il silicato di zirconio ha granulometria inferiore a 75 micrometri. 4. Composition according to rev. 1 in which the zirconium silicate has a particle size of less than 75 micrometers. 5. Composizione secondo la riv. 1 in cui nel bagno secondario la silice ha granulometria inferiore a circa 25 micrometri. 5. Composition according to rev. 1 in which in the secondary bath the silica has a particle size lower than about 25 micrometers. 6. Composizione secondo la riv. 1 in cui nel bagno secondario la silice ha granulometria inferiore a circa 10 micrometri. 6. Composition according to rev. 1 in which in the secondary bath the silica has a particle size lower than about 10 micrometers. 7. Composizione secondo le riv. 1-6 caratterizzata dal fatto che i rapporti fra i componenti del bagno primario sono tali che esso contiene silicato di zirconio in quantit? compresa fra 4 e 5 Kg. per litro di legante, ha una viscosit? compresa fra 35 e 45sec. (Zahn 4) e un pH compresa fra 9 e 11. 7. Composition according to rev. 1-6 characterized by the fact that the ratios between the components of the primary bath are such that it contains zirconium silicate in a quantity? between 4 and 5 Kg. per liter of binder, has a viscosity? between 35 and 45sec. (Zahn 4) and a pH between 9 and 11. 8. Composizione secondo le riv. 1-6 caratterizzata dal fatto che i rapporti fra i componenti del bagno secondario sono tali che esso contiene circa 2,0 - 2,6 kg di allumina per litro di legante, ha una viscosit? (Zahn 4) compresa tra 18 e 21 secondi ed un pH compreso tra circa 9 e circa 10. 8. Composition according to rev. 1-6 characterized by the fact that the ratios between the components of the secondary bath are such that it contains about 2.0 - 2.6 kg of alumina per liter of binder, has a viscosity? (Zahn 4) between 18 and 21 seconds and a pH between about 9 and about 10. 9. Composizione secondo le riv. 1-8 caratterizzata dal fatto che i polimeri idonei a essere impiegati tanto nel bagno primario che nel bagno secondario sono scelti nella classe dei copolimeri stirene/butadiene . 9. Composition according to rev. 1-8 characterized in that the polymers suitable for being used both in the primary bath and in the secondary bath are selected from the class of styrene / butadiene copolymers. 10. Processo per la produzione di gusci ceramici impiegabili per produrre componenti metallici con struttura direzionale o monocristallina caratterizzato dal fatto che si impiegano un bagno primario ed un bagno secondario entrambi a base acquosa e nel bagno primario ? presente silicato di zirconio. 10. Process for the production of ceramic shells that can be used to produce metallic components with a directional or monocrystalline structure characterized by the fact that a primary and a secondary bath are used, both water-based and in the primary bath? present zirconium silicate. 11. Processo per la produzione di gusci ceramici impiegabili per produrre componenti metallici con struttura direzionale o monocristallina caratterizzato dal fatto che si impiegano un bagno primario ed un bagno secondario entrambi a base acquosa in cui il bagno primario ? costituito da una sospensione acquosa ottenuta a partire da: a) un legante a base acquosa contenente circa il 25 - 35% in peso di silice colloidale; meno dello 0,6% in peso di Na20; con viscosit? a 25? inferiore a 10 cps e un pH compreso tra circa 9 e circa 10; b) un refrattario costituito da silicato di zirconio; c) i necessari agenti bagnanti e antischiuma; e opzionalmente: d) una sospensione acquosa di un omo- o co-polimero organico, aggiunto in quantit? compresa tra 2 e 4% Voi del legante, avente un pH compreso tra circa 9 e circa 11, tale da formare in seno al guscio e sulla sua superficie una dispersione e rispettivamente un film flessibile ed elastico, prima della sinterizzazione; ed in cui il bagno secondario ? costituito da una sospensione acquosa ottenuta a partire da: f) un legante a base acquosa contenente circa il 25 - 35% in peso di silice colloidale; meno dello 0,5% in peso di Na20; con viscosit? a 25% inferiore a 10 cps e un pH compreso tra circa 9 e circa 10; g) un refrattario di allumina; h) i necessari agenti antischiuma e bagnati; e opzionalmente: i) una sospensione acquosa di un omo- o copolimero organico in quantit? compresa tra 2 e 4% Voi del legante avente un pH compreso tra circa 9 e circa 11, tale da formare in seno al guscio e sulla sua superficie una dispersione e rispettivamente un film flessibile ed elastico, prima della sinterizzazione. 11. Process for the production of ceramic shells that can be used to produce metallic components with directional or monocrystalline structure characterized by the fact that a primary bath and a secondary bath are used, both water-based in which the primary bath? consisting of an aqueous suspension obtained from: a) a water-based binder containing about 25 - 35% by weight of colloidal silica; less than 0.6% by weight of Na20; with viscosity? at 25? less than 10 cps and a pH between about 9 and about 10; b) a refractory consisting of zirconium silicate; c) the necessary wetting and anti-foaming agents; and optionally: d) an aqueous suspension of an organic homo- or co-polymer, added in quantity? between 2 and 4% Vol of the binder, having a pH between about 9 and about 11, such as to form a dispersion and a flexible and elastic film, respectively, within the shell and on its surface, before sintering; and where the secondary bathroom? consisting of an aqueous suspension obtained from: f) an aqueous-based binder containing about 25 - 35% by weight of colloidal silica; less than 0.5% by weight of Na20; with viscosity? at 25% less than 10 cps and a pH between about 9 and about 10; g) an alumina refractory; h) the necessary antifoam and wet agents; and optionally: i) an aqueous suspension of a homo- or organic copolymer in quantity? between 2 and 4% Vol of the binder having a pH between about 9 and about 11, such as to form a dispersion and respectively a flexible and elastic film inside the shell and on its surface, before sintering. 12. Processo secondo la riv. 11 comprendente gli stadi di: (i) preparare un modello di cera del componente da produrre; (ii) sottoporlo ad almeno un'immersione nel bagno primario, ciascuna immersione essendo seguita da aspersione con polvere refrattaria scelta fra allumina e silicato di zirconio; e successiva essiccazione di durata compresa tra circa 1,5 e circa 4 ore a temperatura compresa tra circa 18 e circa 22?C, in ambiente a umidit? relativa compresa tra circa il 40 e circa il 45%; (iii) sottoporlo ad almeno una immersione nel bagno sec rondario, ciascuna immersione essendo seguita da aspersione con polvere di allumina fusa e da un successivo stadio di essiccazione di durata compresa tra circa 1,5 e circa 4 ore a temperatura compresa tra circa 18 e circa 22?C in ambiente a umidit? relativa compresa tra circa il 40 e circa il 45%. 12. Process according to rev. 11 comprising the steps of: (i) preparing a wax model of the component to be produced; (ii) subjecting it to at least one immersion in the primary bath, each immersion being followed by sprinkling with refractory powder selected from alumina and zirconium silicate; and subsequent drying lasting between about 1.5 and about 4 hours at a temperature between about 18 and about 22 ° C, in a humid environment. relative between about 40 and about 45%; (iii) subject it to at least one immersion in the secondary bath, each immersion being followed by sprinkling with molten alumina powder and a subsequent drying stage lasting between about 1.5 and about 4 hours at a temperature between about 18 and about 22? C in a humid environment? relative between about 40 and about 45%. 13. Processo secondo la riv. 12 in cui l'allumina con cui viene fatta 1'aspersione dopo immersione nel bagno primario ha granulometria compresa tra 125 e 250 micrometri. 13. Process according to rev. 12 in which the alumina with which the sprinkling is made after immersion in the primary bath has a particle size of between 125 and 250 micrometers. 14. Processo secondo la riv. 12 in cui in cui il silicato di zirconio con cui viene fatta l'aspersione dopo immersione nel bagno primario ha granulometria compresa tra 125 e 180 micrometri . 14. Process according to rev. 12 wherein the zirconium silicate with which the sprinkling is made after immersion in the primary bath has a particle size of between 125 and 180 micrometers. 15. Processo secondo la riv. 12 in cui in cui il numero di immersioni nel bagno primario ? compreso tra uno e tre. 15. Process according to rev. 12 where in which the number of dives in the primary bathroom? between one and three. 16. Processo secondo la riv. 12 in cui in cui il numero di immersioni nel bagno secondario ? compreso tra quattro e sette. 16. Process according to rev. 12 where where the number of dives into the secondary bathroom? between four and seven. 17. Processo secondo la riv. 12 in cui dopo l'ultima aspersione con allumina fusa, il guscio ? sottoposto a un'immersione finale nel bagno secondario, seguita da uno stadio finale di essiccazione di durata compresa tra circa 24 e circa 36 ore, entrambi questi stadi essendo eseguiti a una temperatura compresa tra circa 18 e circa 22<D>C in ambiente a umidit? relativa compresa tra 40 e 45%. 17. Process according to rev. 12 in which after the last sprinkling with fused alumina, the shell? subjected to a final immersion in the secondary bath, followed by a final drying stage lasting between about 24 and about 36 hours, both of these stages being carried out at a temperature between about 18 and about 22 <D> C in an environment with humidity relative between 40 and 45%. 18. Processo secondo la riv. 17 in cui il guscio, dopo essicazione, ? decerato e successivamente sinterizzato a una temperatura compresa tra circa 1400 e circa 1550?C per un tempo di permanenza compreso tra circa 3 e circa 6 ore, con una velocit? di riscaldamento compresa tra circa 100 e circa 200?C per ora, con almeno due soste di omogeneizzazione a temperature intermedie, ciascuna di durata compresa tra circa 30 e circa 120 minuti, al termine di questo trattamento il guscio sinterizzato essendo raffreddato in forno spento e chiuso. 18. Process according to rev. 17 in which the shell, after drying,? dewaxed and subsequently sintered at a temperature between about 1400 and about 1550? C for a residence time of between about 3 and about 6 hours, with a speed? heating between about 100 and about 200 ° C per hour, with at least two homogenization stops at intermediate temperatures, each lasting between about 30 and about 120 minutes, at the end of this treatment the sintered shell being cooled in an off oven and Closed. 19. Impiego di gusci secondo le riv. 1-18 per la produzione di componenti metallici monocristallini o monodirezionali. 19. Use of shells according to rev. 1-18 for the production of monocrystalline or unidirectional metal components. 20. Manufatti realizzati con superleghe a base nickel con contenuto elevato di metalli reattivi scelti fra Cr, Al, Hf, Ti e relative miscele, ottenuti con il processo secondo le riv. 11-18. 20. Products made with nickel-based superalloys with a high content of reactive metals selected from Cr, Al, Hf, Ti and related mixtures, obtained with the process according to riv. 11-18. 21. Impiego di silicato di zirconio nelle composizioni di bagni a base acquosa per la produzione di gusci ceramici. contenuto elevato di metalli reattivi quali Cr, Al, Hf, Ti e relative miscele. La sostituzione totale dell'allumina con il silicato di zirconio nel bagno primario comporta l'ottenimento di getti con qualit? superficiali migliorate. E' comunque da notare che la presenza di silicato di zirconio anche nel bagno secondario, pur non essendo controproducente per l'aspetto della qualit? superficiale, comporta per? una diminuzione della resistenza meccanica dei gusci. La presente invenzione sar? ora descritta in maggior dettaglio con riferimento agli esempi sotto riportati, che non devono essere comunque considerati limitativi della portata della medesima. ESEMPI Sono stati realizzati gusci ceramici usando silicato di zirconio e allumina di due diverse granulometrie (75 e 45 micrometri) rispettivamente delle ditte Cookson e Dynamet Nobel e sono stati realizzati campioni secondo il prospetto di tab. 1. 21. Use of zirconium silicate in water-based bath compositions for the production of ceramic shells. high content of reactive metals such as Cr, Al, Hf, Ti and related mixtures. The total replacement of the alumina with the zirconium silicate in the primary bath leads to the obtainment of castings with quality? improved surface. However, it should be noted that the presence of zirconium silicate also in the secondary bath, although not counterproductive for the quality aspect. superficial, involves for? a decrease in the mechanical strength of the shells. The present invention will be now described in greater detail with reference to the examples reported below, which must not in any case be considered as limiting its scope. EXAMPLES Ceramic shells were made using zirconium silicate and alumina of two different grain sizes (75 and 45 micrometers) respectively by the Cookson and Dynamet Nobel companies and samples were made according to the table in tab. 1. Ad ogni immersione del modello di cera in un bagno ? seguita With every immersion of the wax model in a bath? followed
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