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CN110078477B - 一种氧化镁陶瓷型芯及其制备方法 - Google Patents

一种氧化镁陶瓷型芯及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种氧化镁陶瓷型芯，其主要由100‑110重量份的氧化镁和2‑10重量份的二氧化钛制成。所述氧化镁陶瓷型芯的制备方法，包括将所述氧化镁和二氧化钛压制成形后，再烧结，即得到所述氧化镁陶瓷型芯。相对于现有技术，本发明采用促进烧结效果更好的二氧化钛作为镁基陶瓷型芯的矿化剂，型芯具有良好的溶解去除性能，此外，可以根据实际使用过程中对型芯性能的要求，调节终烧温度和二氧化钛的含量，进而调节型芯的性能。

Description

一种氧化镁陶瓷型芯及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种氧化镁陶瓷型芯及其制备方法，属于陶瓷型芯技术领域。
背景技术
随着制造业的持续发展，对铸件可靠性要求不断提高，铸件设计越来越功能化，以往通过多个零件组合实现的功能逐渐采用单一零件来实现，由此提高了铸件的复杂程度。在生产具有复杂外形、异形内腔等结构的零件时，铸造具有其它制备工艺所不具备的优势，甚至是必然选择。
近年来，各种合金钢类的铸件得到更广泛的应用，部分零件具有复杂的内腔结构，给铸造工艺设计和铸件生产带来困难。目前应用较为广泛的是高温合金用的陶瓷型芯材料，而这些研究和应用以氧化硅基型芯居多，但在应用于合金钢铸件时，氧化硅会与合金中的某些金属元素发生反应，在陶瓷与金属界面上产生气孔和粘砂等，不仅降低铸件的表面质量，而且型芯脱险困难。
以氧化镁为基体材料的陶瓷型芯具有较高的机械强度、耐火度和化学稳定性，同时，具有较好的溶解性能。氧化镁陶瓷型芯使用温度高达1600℃，高温条件下不与浇注金属反应，铸件表面光滑，表面粗糙度小，适合浇注含Al、Hf和C的合金及不锈钢等合金钢。采用醋酸溶解脱芯，具有脱芯时间短，脱芯设备简单，脱芯液对铸件的腐蚀小、安全可靠等优点。另一方面，氧化镁的热膨胀与合金的热膨胀很接近，热胀匹配性好，因此，氧化镁陶瓷型芯浇注内腔形状极为复杂的薄壁合金钢铸件不会产生热裂缺陷。
根据材料特性分析，用氧化镁制造合金钢陶瓷型芯具有明显的优势。但是，目前涉及的研究较少，少量开展的研究工作，存在氧化镁陶瓷型芯强度低，不易脱芯的问题。
发明内容
发明目的：为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种氧化镁陶瓷型芯及其制备方法。
技术方案：为达到上述发明目的，发明提供如下技术方案：
一种氧化镁陶瓷型芯，其主要由100-110重量份的氧化镁和2-10重量份的二氧化钛制成。
作为优选：
所述氧化镁和二氧化钛均为粉末形式，优选所述氧化镁的粉末粒度为200目。
所述氧化镁陶瓷型芯的制备方法，包括将所述氧化镁和二氧化钛压制成形后，再烧结，即得到所述氧化镁陶瓷型芯。
优选，将所述氧化镁和二氧化钛混合，加入聚乙烯醇溶液研磨均匀，将混合料压制成型，脱模，得到生坯，最后将压制好的生坯按照设定的升温曲线烧结，即得所述氧化镁陶瓷型芯。
进一步优选，包括以下步骤：
(1)将氧化镁和二氧化钛在110℃-120℃的温度下2h-3h烘干，按比例混合，在400r/min的转速下球磨1.5h-2h，得混合料；
(2)在混合料中加入聚乙烯醇溶液研磨均匀；
(3)将研磨好的混合料在8MPa-9MPa的压力下保压120s-150s压制成型，脱模得到生坯；
(4)将压制好的生坯，在1250-1500℃烧结0.5-2小时，得到所述型芯。
优选，所述聚乙烯醇溶液的浓度为5％(质量浓度)，其与氧化镁的重量比为6：(100-110)。
技术效果：相对于现有技术，本发明采用促进烧结效果更好的二氧化钛作为镁基陶瓷型芯的矿化剂，型芯具有良好的溶解去除性能，此外，可以根据实际使用过程中对型芯性能的要求，调节终烧温度和二氧化钛的含量，进而调节型芯的性能。
具体实施方式
下面结合具体实例，进一步阐明本发明。
以下实施例中样品的检测均采用微机控制电子万能试验机测定其抗弯强度。
实施例1：
(1)将所需原料放入烘箱中，在120℃的温度下2h烘干；
(2)称取一定量的氧化镁和二氧化钛，其中氧化镁粉末100重量份(200目)，二氧化钛粉末2重量份；
(3)将称量好的氧化镁粉末和二氧化钛装入行星式球磨机的球磨罐，在400r/min的转速下球磨2h；
(4)配制6重量份浓度为5％的聚乙烯醇溶液，将混合料放入研钵中，加入聚乙烯醇溶液，研磨均匀；
(5)将研磨均匀的混合料放入模具中在9MPa的压力下保压120s，然后脱模取出生坯。
(6)将压制好的生坯放入箱式炉中，按照设定的烧结曲线，在1320℃烧结半小时，得到型芯，抗弯强度为30MPa。
实施例2：
(1)将所需原料放入烘箱中，在120℃的温度下2h烘干；
(2)称取一定量的氧化镁和二氧化钛，其中氧化镁粉末105重量份(200目)，二氧化钛粉末5重量份；
(3)将称量好的氧化镁粉末和二氧化钛装入行星式球磨机的球磨罐，在400r/min的转速下球磨2h；
(4)配制6重量份浓度为5％的聚乙烯醇溶液，将混合料放入研钵中，加入聚乙烯醇溶液，研磨均匀；
(5)将研磨均匀的混合料放入模具中在9MPa的压力下保压120s，然后脱模取出生坯。
(6)将压制好的生坯放入箱式炉中，按照设定的烧结曲线，在1250℃烧结半小时，得到型芯，抗弯强度为10MPa。
实施例3：
(1)将所需原料放入烘箱中，在120℃的温度下2h烘干；
(2)称取一定量的氧化镁和二氧化钛，其中氧化镁粉末105重量份(200目),二氧化钛粉末6重量份；
(3)将称量好的氧化镁粉末和二氧化钛装入行星式球磨机的球磨罐，在400r/min的转速下球磨2h；
(4)配制6重量份浓度为5％的聚乙烯醇溶液，将混合料放入研钵中，加入聚乙烯醇溶液，研磨均匀；
(5)将研磨均匀的混合料放入模具中在9MPa的压力下保压120s，然后脱模取出生坯。
(6)将压制好的生坯放入箱式炉中，按照设定的烧结曲线，在1500℃烧结半小时，得到型芯，抗弯强度为53MPa。
实施例4：
(1)将所需原料放入烘箱中，在120℃的温度下2h烘干；
(2)称取一定量的氧化镁和二氧化钛，其中氧化镁粉末110重量份(200目),二氧化钛粉末6重量份；
(3)将称量好的氧化镁粉末和二氧化钛装入行星式球磨机的球磨罐，在400r/min的转速下球磨2h；
(4)配制6重量份浓度为5％的聚乙烯醇溶液，将混合料放入研钵中，加入聚乙烯醇溶液，研磨均匀；
(5)将研磨均匀的混合料放入模具中在9MPa的压力下保压120s，然后脱模取出生坯。
(6)将压制好的生坯放入箱式炉中，按照设定的烧结曲线，在1280℃烧结2小时，得到型芯，抗弯强度为22MPa。
实施例5：
(1)将所需原料放入烘箱中，在120℃的温度下2h烘干；
(2)称取一定量的氧化镁和二氧化钛，其中氧化镁粉末102重量份(200目)，二氧化钛粉末9重量份；
(3)将称量好的氧化镁粉末和二氧化钛装入行星式球磨机的球磨罐，在400r/min的转速下球磨2h；
(4)配制6重量份浓度为5％的聚乙烯醇溶液，将混合料放入研钵中，加入聚乙烯醇溶液，研磨均匀；
(5)将研磨均匀的混合料放入模具中在9MPa的压力下保压120s，然后脱模取出生坯。
(6)将压制好的生坯放入箱式炉中，按照设定的烧结曲线，在1320℃烧结半小时，得到型芯，抗弯强度为40MPa。

Claims (1)

1.一种氧化镁陶瓷型芯的制备方法，其特征在于，氧化镁陶瓷型芯由100-110重量份的氧化镁和2-10重量份的二氧化钛制成；将所述氧化镁和二氧化钛混合，加入聚乙烯醇溶液研磨均匀，将混合料压制成型，脱模，得到生坯，最后将压制好的生坯按照设定的升温曲线烧结，即得所述氧化镁陶瓷型芯；包括以下步骤：
（1）将氧化镁和二氧化钛在110℃-120℃的温度下2h-3h烘干，按比例混合，在400r/min的转速下球磨1.5h-2h，得混合料；
（2）在混合料中加入聚乙烯醇溶液研磨均匀；
（3）将研磨好的混合料在8MPa-9MPa的压力下保压120s-150s压制成型，脱模得到生坯；
（4）将压制好的生坯，在1250-1500℃烧结0.5-2小时，得到所述型芯；
所述氧化镁和二氧化钛均为粉末形式；所述氧化镁的粉末粒度为200目；所述聚乙烯醇溶液的浓度为5%，其与氧化镁的重量比为6：（100-110）。
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