一种异形盐基陶瓷型芯制备方法与流程

    专利查询2026-05-10  6

    本发明涉及陶瓷型芯领域,具体涉及一种异形盐基陶瓷型芯制备方法领域。


    背景技术:

    1、陶瓷型芯作为形成铸件空腔的转接体,形成铸件的内腔结构,与外型模及模壳共同保证铸件对空腔的尺寸精度要求;随着我国新能源汽车的普及和发展,汽车行业铝制品部件的内冷冷却通道应用需求增多。

    2、复杂结构的异形铸件制备所需的陶瓷型芯在满足精度以及与铸件接触表面光滑的同时,陶瓷型芯容易与异形铸件剥离,且对异形铸件不造成损伤。

    3、因此,如何发明一种精度高、内表面光滑且加工铸件后容易与异形铸件剥离的异形陶瓷型芯成为本领域亟需解决的难题。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于,提供了一种异形盐基陶瓷型芯制备方法,实现制备的异形盐基陶瓷型芯精度高、内表面光滑,且异形盐基陶瓷型芯制备异形铸件后遇水即可容易部分或分解,然后异形盐基陶瓷型芯与异形铸件脱离简单。

    2、本发明提供了一种异形盐基陶瓷型芯制备方法,包括以下步骤:

    3、制备混合粉体,所述混合粉体包括质量比为(65-75):(25-35)的氯化钠粉体、陶瓷粉体;

    4、制备混合泥料,将所述混合粉体与混合密炼,得到混合泥料;所述包括第一粘结剂和第二粘结剂;

    5、将所述混合泥料直接或经造粒后通过中压注塑成型,得到陶瓷生坯;

    6、将所述陶瓷生坯进行排胶,得到终极陶瓷坯体;所述排胶过程包括一级排胶、二级排胶;

    7、将所述终极陶瓷坯体进行烧结,得到所述异形盐基陶瓷型芯;所述烧结温度为900-950℃。

    8、本发明相对于现有技术的有益效果在于,通过所述混合粉体包括质量比为(65-75):(25-35)的氯化钠粉体、陶瓷粉体,实现异形盐基陶瓷型芯内含有氯化钠,且氯化钠含量高,从而实现所述异形盐基陶瓷型芯遇水部分或全部分解,同时实现异形盐基陶瓷型芯强度满足重力浇铸和压力浇铸的应用环境,在浇铸过程中不形变、不开裂;

    9、通过将所述混合粉体与粘结剂混合密炼,得到混合泥料;所述包括第一粘结剂和第二粘结剂,实现陶瓷生坯强度较高,同时有利于陶瓷生坯排胶顺利,且陶瓷生坯在排胶过程中不发生形变或损伤,从而有利于提高异形盐基陶瓷型芯的精度以及实现异形盐基陶瓷型芯内表面光滑度;

    10、通过所述烧结温度为900-950℃,烧结温度较高,有利于实现异形盐基陶瓷型芯中陶瓷粉体烧结的陶瓷结构强度较高,且不影响陶瓷型芯内精度和内表面光滑度。

    11、进一步的,所述陶瓷粉体包括质量比为(40-60):(60-40)的第一陶瓷粉、第二陶瓷粉体;

    12、所述第一陶瓷粉包括莫来石、氧化铝中一种或两种;所述第二粉体包括锆英粉、石英粉中一种或两种。

    13、采用上一步的有益效果在于,通过所述陶瓷粉体有利于提高制备的异形盐基陶瓷型芯的强度。

    14、进一步的,所述混合粉体与混合密炼的具体过程如下:

    15、所述混合粉末和粘结剂体系按质量比(80-90):(20-10)称取后,分2-5次加入到密炼设备中混合搅拌,温度为90-120℃,转速20-60rpm/min,得到混合泥料。

    16、采用上一步的有益效果在于,实现所述混合粉末和粘结剂体系物料混合均匀;所述温度为90-120℃有利于第一粘结剂液化,以及有利于实现第一粘结剂液化后分散效果好;同时避免了泥料制备过程中吸潮导致氯化钠溶解的问题。

    17、进一步的,所述第一粘结剂包括微晶蜡、松香中一种;

    18、所述第二粘结剂包括椰油酰胺、邻苯二甲酸二辛脂、己二酸二辛酯中的一种或多种;

    19、所述第一粘结剂、第二粘结剂的质量比为(70-80):(26-18.5)。

    20、采用上一步的有益效果在于,通过所述第一粘结剂包括微晶蜡、松香中一种,即有利于实现提高异形盐基陶瓷型芯的强度,同时实现通过采用超临界co2萃取方式对第一粘结剂进行一级排胶,同时避免了陶瓷生坯在一级排胶过程中变形,同时由于第一粘结剂的排出在陶瓷生坯中形成若干通孔,有利于后续第二粘结剂在二次排胶过程中顺利排出;所述第一粘结剂有利于避免陶瓷生坯吸潮的问题,从而避免陶瓷生坯强度降低或者变形的问题。

    21、进一步的,混合后的混合泥料进行冷却、切粒后得到陶瓷喂料,用所述陶瓷喂料通过中压注塑成型,得到陶瓷生坯;

    22、混合泥料在负压环境下进行冷却、切粒。

    23、进一步的,所述中压注塑成型过程如下,将所述混合泥料直接或经造粒后加入中压注塑设备中,设定注塑温度为85-100℃,注塑速率为2-8cm/s,得到陶瓷生坯;

    24、优选的,中压注塑设备内处于微负压状态;通过真空泵从中压注塑设备内抽气,实现中压注塑设备内处于微负压状态。

    25、采用上一步的有益效果在于,不需要任何加工就可实现近净尺寸成型,得到的陶瓷生坯精度高,从而实现制备的异形盐基陶瓷型芯精度高。

    26、进一步的,所述一级排胶过程包括以下步骤:

    27、将陶瓷生坯采用超临界co2萃取,超临界co2流体的萃取压力为15-35mpa,萃取温度为60-80℃,萃取时间为2-4h,萃取流速为0.5-1.5l/h,得到一级陶瓷坯体。

    28、采用上一步的有益效果在于,通过将陶瓷生坯采用超临界co2萃取,实现第一粘结剂从陶瓷生坯排出,同时避免了陶瓷生坯在一级排胶过程中变形以及避免了内部未生成若干通孔陶瓷生坯采用热排胶的方式时导致陶瓷生坯表面出现粗糙度增加的问题,且第一粘结剂在排出的过程中陶瓷生坯中形成若干通孔,有利于后续第二粘结剂在二次排胶过程中顺利排出,从而避免陶瓷生坯在整个排胶过程中发生形变或损伤的问题。

    29、进一步的,所述二级排胶过程包括以下步骤:

    30、将一级陶瓷坯体进行加热排胶,将一级陶瓷坯体从室温升温到90-110℃,升温速率为8-9℃/min;从90-110℃升温至350-450℃,升温速率为0.3-0.6℃/min;在350-450℃保温时间3-5h。

    31、采用上一步的有益效果在于,通过将一级陶瓷坯体从室温升温到90-110℃,升温速率为8-9℃/min,有利于实现一级陶瓷坯体中残留的小分子量的挥发物在第一粘结剂排出的生成的孔道的基础上快速挥发,且有利于将孔径扩大有利于后续大分子量挥发物排胶;通过从90-110℃升温至350-450℃,升温速率为0.3-0.6℃/min,实现缓慢升温,有机大分子挥发物缓慢分解,且前期排胶生成的孔道基础上缓慢挥发,从而避免了陶瓷生坯在排胶过程中变形或开裂等问题。

    32、进一步的,所述终极陶瓷坯体进行烧结包括以下步骤:

    33、将终极陶瓷坯体升温至750-850℃,升温速度为0.3-0.6℃/min,在750-850℃保温0.5-0.8h;然后从750-850℃升温到900-950℃,在900-950℃下保温1.2-3.5h,将所述终极陶瓷坯体在旋转状态下烧结;

    34、优选的,烧结过程中温度≤850℃时,终极陶瓷坯体转速为8-15转/min;

    35、烧结过程中温度>850℃时,终极陶瓷坯体转速为3-8转/min。

    36、采用上一步的有益效果在于,通过所述升温速率有利于避免局部升温过快的问题,从而避免局部氯化钠粉体提前软化且流动性强导致的异形盐基陶瓷型芯变形的问题;

    37、通过所述终极陶瓷坯体在旋转状态下烧结,有利于实现在烧结过程中温度较高氯化钠出现软化时,氯化钠会在离心力的作用下产生向异形盐基陶瓷型芯外表面方向流动的趋势,从而避免温度在大于850℃时氯化钠可能微量或少量溢出异形盐基陶瓷型芯内表面的问题,从而避免异形盐基陶瓷型芯内表面不光滑;

    38、通过烧结过程中温度≤850℃时,终极陶瓷坯体转速为8-15转/min;烧结过程中温度>850℃时,终极陶瓷坯体转速为3-8转/min,实现在不同温度下氯化钠软化或黏度不同的时候,氯化钠受到离心力大小不同,随温度升高,氯化钠软化程度或黏度提高,控制转速降低,离心力降低,从而避免氯化钠向异形盐基陶瓷型芯外表面流动较多导致异形盐基陶瓷型芯内部受热出现不均匀的问题。


    技术特征:

    1.一种异形盐基陶瓷型芯制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

    2.根据权利要求1所述的异形盐基陶瓷型芯制备方法,其特征在于,所述陶瓷粉体包括质量比为(40-60):(60-40)的第一陶瓷粉、第二陶瓷粉体;

    3.根据权利要求1所述的异形盐基陶瓷型芯制备方法,其特征在于,所述混合粉体与粘结体系物料混合密炼的具体过程如下:

    4.根据权利要求1所述的异形盐基陶瓷型芯制备方法,其特征在于,所述第一粘结剂包括微晶蜡、松香中一种;

    5.根据权利要求1所述的异形盐基陶瓷型芯制备方法,其特征在于,所述还包括硬脂酸、聚丙烯酸胺;

    6.根据权利要求1所述的异形盐基陶瓷型芯制备方法,其特征在于,混合后的混合泥料进行冷却、切粒后得到陶瓷喂料,用所述陶瓷喂料通过中压注塑成型,得到陶瓷生坯;

    7.根据权利要求1所述的异形盐基陶瓷型芯制备方法,其特征在于,所述中压注塑成型过程如下,将所述混合泥料直接或经造粒后加入中压注塑设备中,设定注塑温度为85-100℃,注塑速率为2-8cm/s,得到陶瓷生坯。

    8.根据权利要求1所述的异形盐基陶瓷型芯制备方法,其特征在于,所述一级排胶过程包括以下步骤:

    9.根据权利要求1所述的异形盐基陶瓷型芯制备方法,其特征在于,所述二级排胶过程包括以下步骤:

    10.根据权利要求1所述的异形盐基陶瓷型芯制备方法,其特征在于,所述终极陶瓷坯体进行烧结包括以下步骤:


    技术总结
    本发明公开了一种异形盐基陶瓷型芯制备方法,包括以下步骤:制备混合粉体,所述混合粉体包括质量比为(65‑75):(25‑35)的氯化钠粉体、陶瓷粉体;制备混合泥料,将所述混合粉体与粘结体系物料混合密炼,得到混合泥料;所述粘结体系物料包括第一粘结剂和第二粘结剂;将所述混合泥料直接或经造粒后通过中压注塑成型,得到陶瓷生坯;将所述陶瓷生坯进行排胶,得到终极陶瓷坯体;所述排胶过程包括一级排胶、二级排胶;将所述终极陶瓷坯体进行烧结,得到所述异形盐基陶瓷型芯;所述烧结温度为900‑950℃;实现制备的异形盐基陶瓷型芯精度高、内表面光滑,且异形盐基陶瓷型芯与异形铸件脱离简单。

    技术研发人员:徐先豹,王营营,张永翠
    受保护的技术使用者:山东工业陶瓷研究设计院有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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