專利名稱：一種高復雜程度平板類高溫合金鑄件的制備方法
技術領域：
本發明涉及高溫合金鑄造技術，特別提供了一種高復雜程度平板類高溫合金鑄件 的制備方法。
背景技術：
鑄造高溫合金是高溫合金領域中極為重要的一大類，由于對鑄造合金組織性能研 究的日益深入和各種先進熔煉及鑄造技術的推動，鑄造高溫合金的性能不斷提高，種類和 應用范圍不斷擴大，目前及將來相當長的一段時間內將占據主導地位。現代航空、航天發 動機的高性能對高溫合金鑄件提出了新的要求，特別是為了適應現代超高性能發動機的需 求，高溫合金鑄件結構日益復雜化、零件質量輕化化。薄壁空腔結構是現代高溫合金鑄件的 一個典型特征。這種鑄件一般壁厚不到2mm，同時，鑄件還存在復雜內部空腔結構。平板類 復雜鑄件如圖一。這將給鑄件的制備帶來了一定的難度。
發明內容
本發明的目的是提供一種技術效果更好的高復雜程度平板類高溫合金鑄件的制 備方法。本發明一種高復雜程度平板類高溫合金鑄件的制備方法，其特征在于首先制備 陶瓷型芯，將其放入模具中制備蠟模，對陶瓷型芯進行定位，然后組合蠟模；將蠟模進行涂 料、脫蠟、焙燒，然后裝箱，澆注，最后進行脫芯，制得鑄件。本發明所述高復雜程度平板類高溫合金鑄件的制備方法中，優選還包括以下內 容陶瓷型芯具體采用以下三種之一或其組合石英管型芯、硅基陶瓷型芯、氧化鋁基陶瓷 型芯。在蠟模上可以設置加強筋，陶瓷型芯間定位采用金屬鉬絲，鎢錸合金絲或鎳鉻合金絲。鑄件為立式位置底注式環形澆注方式，以保證充型平穩和充型良好。所述高復雜程度平板類高溫合金鑄件的制備方法中，蠟模優選采用剛玉涂料或者 鋁礬土，涂料的粉液比為2 1 ；面層粉料為剛玉粉或鋯英粉。所述高復雜程度平板類高溫合金鑄件的制備方法中，裝箱方式為松散式(采用松 裝方法裝箱)，模殼用保溫材料包裹，添箱材料為焙燒過的模殼皮材料及部分型砂。模殼預熱溫度為800°C -1100°c，鑄件澆注溫度為合金液相線上100°C -300°c，澆 注時間1-60秒。陶瓷型芯優選采用化學方法脫除，具體采用下述方式之一用堿溶液脫除、熔融堿 液、氟鹽。脫芯后清洗即可制得鑄件。為了適應高溫合金鑄件結構日益復雜化、零件質量輕化化的需求，本發明具體提 出了一種薄壁且存在復雜內部空腔結構的現代高溫合金鑄件的制備方法，其填補了技術空 白，具有較大的經濟和社會價值。
下面結合附圖及實施方式對本發明作進一步詳細的說明圖1為鑄件結構示意圖；圖2為鑄件蠟模示意圖；圖3為平板鑄件圖。
具體實施例方式實施例1首先選用高純度石英管，石英管直徑為3毫米，將石英管放置在模具中，制備長為 200毫米，寬為100毫米，高為5毫米的蠟模，蠟模壁厚為1毫米，石英管外壁間距為1毫米， 石英管中一端為固定端，一端為自由端，自由端在石英管徑向和軸向的空隙具體數值為徑 向為50微米，軸向為2毫米，石英管間采用鉬絲定位。將蠟模進行涂料，具體涂料工藝為面 層涂料選用320目剛玉粉，粘結劑為硅溶膠，粉液比為2 1，空氣溫度為25°C，相對濕度為 50%，第一層涂完面層涂料后干燥時間為4小時，第二層涂面層涂料為320目剛玉涂料，撒 砂材料為80目電熔剛玉，干燥時間8小時，第三層為涂料為200目剛玉涂料，撒砂材料為60 目電熔剛玉粉，干燥時間8小時，第四層至第六層為100目剛玉涂料，撒砂材料為36目電熔 剛玉粉，干燥時間6小時，第七層至第九層為80目剛玉涂料，24目電熔剛玉粉，干燥時間6 小時，最后封漿處理；然后對模殼進行脫蠟處理，脫蠟處理采用熱蒸汽，溫度為150°C，時間 3小時；對脫蠟后的模殼進行焙燒，焙燒溫度為900°C，時間3小時；模殼制備完畢后，將模 殼用石棉包裹起來，裝入砂箱，添箱材料為殼皮材料，將模殼預熱到1050°C，保溫時間為5 小時；選用K441合金，在真空爐內熔煉，熔煉完畢后，選擇澆注溫度為160(TC，快速澆注，澆 注完畢后，待冷卻到室溫時，清理鑄件；然后將鑄件放入NaOH水溶液中，加熱到80°C -90°C， 煮6小時后取出鑄件并進行清洗，最后對鑄件進行拋光處理。所得鑄件見圖三。實施例2首先選用高純度石英管，石英管直徑為3毫米，將石英管放置在模具中，制備長為 200毫米，寬為100毫米，高為5毫米的蠟模，蠟模壁厚為1毫米，石英管外壁間距為1毫米， 石英管中一端為固定端，一端為自由端，自由端在石英管徑向和軸向的空隙具體數值為 徑向為50微米，軸向為2毫米，石英管間定位采用鉬絲。將蠟模進行涂料，具體涂料工藝 為涂料選用320目剛玉粉，粘結劑為硅溶膠，粉液比為2 1，空氣溫度為25°C，相對濕度 為50%，第一層涂完面層涂料后干燥時間為4小時，第二層涂料為320目剛玉涂料，撒砂材 料為80目鋯英粉，干燥時間8小時，第三層為涂料為200目剛玉涂料，撒砂材料為60目鋯 英粉，干燥時間8小時，第四層至第六層涂料為100目剛玉涂料，撒砂材料為36目煤矸石， 干燥時間6小時，第七層至第九層涂料為60煤矸石涂料，撒砂材料為24目煤矸石，干燥時 間6小時，最后封漿處理；然后對模殼進行脫蠟處理，脫蠟處理采用熱蒸汽，溫度為150°C， 時間3小時；對脫蠟后的模殼進行焙燒，焙燒溫度為850°C，時間3小時；模殼制備完畢后， 將模殼用石棉包裹起來，裝入砂箱，添箱材料為殼皮材料，將模殼預熱到1000°C，保溫時間 為5小時；選用K441合金，在真空爐內熔煉，熔煉完畢后，選擇澆注溫度為1620°C，快速澆 注，澆注完畢后，待冷卻到室溫時，清理鑄件；然后將鑄件放入NaOH-KON水溶液中，加熱到 80°C -90°C，煮6小時后取出鑄件并進行清洗，最后對鑄件進行拋光處理。
實施例3首先選用二氧化硅陶瓷型芯，型芯直徑為3毫米，長度為215毫米，將型芯放置在 模具中，制備長為200毫米，寬為100毫米，高為5毫米的蠟模，蠟模壁厚為1毫米，型芯外 壁間距為1毫米，型芯一端為固定端，長10毫米，一端為自由端，長5毫米，自由端在徑向和 軸向的空隙具體數值為徑向為50微米，軸向為2毫米，陶瓷型芯間采用鎢錸絲定位。蠟模 制備完畢后，將蠟模進行涂料，具體涂料工藝為面層涂料選用320目剛玉粉，粘結劑為硅 溶膠，粉液比為2 1，空氣溫度為20°C，相對濕度為60%，第一層涂完面層涂料后干燥時間 為4小時，第二層涂料為320目剛玉涂料，撒砂材料為80目電熔剛玉，干燥時間8小時，第 三層為涂料為200目煤矸石涂料，撒砂材料為60目煤矸石粉，干燥時間8小時，第四層至第 六層涂料為120目煤矸石涂料，撒砂材料為36目煤矸石粉，干燥時間6小時，第七層至第九 層為100目煤矸石涂料，撒砂為24目煤矸石粉，干燥時間6小時，最后封漿處理；然后對模 殼進行脫蠟處理，脫蠟處理采用熱蒸汽，溫度為150°C，時間3小時；對脫蠟后的模殼進行焙 燒，焙燒溫度為900°C，時間3小時；模殼制備完畢后，將模殼用石棉包裹起來，裝入砂箱，添 箱材料為殼皮材料，將模殼預熱到1050°C，保溫時間為5小時；選用K418合金，在真空爐內 熔煉，熔煉完畢后，選擇澆注溫度為160(TC，快速澆注，澆注完畢后，待冷卻到室溫時，清理 鑄件；然后將鑄件放入熔融NaOH和KOH液中，二者的比例為1 1，加熱到190°C -260°C, 煮6小時后取出鑄件并進行清洗，最后對鑄件進行拋光處理。實施例4首先選用氧化鋁陶瓷型芯，型芯直徑為3毫米，長度為215毫米，將型芯放置在模 具中，制備長為200毫米，寬為100毫米，高為5毫米的蠟模，蠟模壁厚為1毫米，型芯外壁 間距為1毫米，型芯一端為固定端，長10毫米，一端為自由端，長5毫米，自由端在徑向和軸 向的空隙具體數值為徑向為50微米，軸向為2毫米，陶瓷型芯間采用鎢錸絲定位。蠟模制 備完畢后，將蠟模進行涂料，具體涂料工藝為面層涂料選用320目剛玉粉，粘結劑為硅溶 膠，粉液比為2 1，空氣溫度為20°C，相對濕度為60%，第一層涂完面層涂料后干燥時間 為4小時，第二層涂料為320目剛玉涂料，撒砂材料為80目電熔剛玉，干燥時間8小時，第 三層為涂料為200目煤矸石涂料，撒砂材料為60目煤矸石粉，干燥時間8小時，第四層至第 六層涂料為120目煤矸石涂料，撒砂材料為36目煤矸石粉，干燥時間6小時，第七層至第九 層為100目煤矸石涂料，撒砂為24目煤矸石粉，干燥時間6小時，最后封漿處理；然后對模 殼進行脫蠟處理，脫蠟處理采用熱蒸汽，溫度為150°C，時間3小時；對脫蠟后的模殼進行焙 燒，焙燒溫度為900°C，時間3小時；模殼制備完畢后，將模殼用石棉包裹起來，裝入砂箱，添 箱材料為殼皮材料，將模殼預熱到1050°C，保溫時間為5小時；選用K418合金，在真空爐內 熔煉，熔煉完畢后，選擇澆注溫度為160(TC，快速澆注，澆注完畢后，待冷卻到室溫時，清理 鑄件；然后將鑄件放入熔融NaOH和KOH液中，二者的比例為1 2，加熱到350°C -460°C, 煮10小時后取出鑄件并進行清洗，最后對鑄件進行拋光處理。實施例5一種高復雜程度平板類高溫合金鑄件的制備方法首先制備陶瓷型芯，將其放入 模具中制備蠟模，在蠟模上設置加強筋，對陶瓷型芯進行定位，然后采用立式底注澆注系統 組合蠟模；將蠟模進行涂料、脫蠟、焙燒，然后采用松裝方法裝箱，澆注，最后采用化學方法 進行脫芯，清洗后制得鑄件。
所述陶瓷型芯具體采用以下三種之一或其組合石英管型芯、硅基陶瓷型芯、氧化 鋁基陶瓷型芯。陶瓷型芯間定位采用金屬鉬絲，鎢錸合金絲或鎳鉻合金絲。鑄件為立式位置底注式環形澆注方式，以保證充型平穩和充型良好。所述高復雜程度平板類高溫合金鑄件的制備方法中，蠟模采用剛玉涂料或者鋁礬 土，涂料的粉液比為2 1 ；面層粉料為剛玉粉或鋯英粉。所述高復雜程度平板類高溫合金鑄件的制備方法中，裝箱方式為松散式(采用松 裝方法裝箱)，模殼用保溫材料包裹，添箱材料為焙燒過的模殼皮材料及部分型砂。模殼預熱溫度為800°C -1100°C，鑄件澆注溫度為合金液相線上100°C -300°C，澆 注時間1-60秒。陶瓷型芯采用化學方法脫除，具體采用下述方式之一用堿溶液脫除、熔融堿液、 氟鹽。脫芯后清洗即可制得鑄件。
權利要求
一種高復雜程度平板類高溫合金鑄件的制備方法，其特征在于首先制備陶瓷型芯，將其放入模具中制備蠟模，對陶瓷型芯進行定位，然后組合蠟模；將蠟模進行涂料、脫蠟、焙燒，然后裝箱，澆注，最后進行脫芯，制得鑄件。
2.按照權利要求1所述高復雜程度平板類高溫合金鑄件的制備方法，其特征在于陶 瓷型芯具體采用以下三種之一或其組合石英管型芯、硅基陶瓷型芯、氧化鋁基陶瓷型芯。
3.按照權利要求2所述高復雜程度平板類高溫合金鑄件的制備方法，其特征在于陶 瓷型芯間定位采用金屬鉬絲，鎢錸合金絲或鎳鉻合金絲。
4.按照權利要求1所述高復雜程度平板類高溫合金鑄件的制備方法，其特征在于鑄 件為立式位置底注式環形澆注方式。
5.按照權利要求1所述高復雜程度平板類高溫合金鑄件的制備方法，其特征在于所 述高復雜程度平板類高溫合金鑄件的制備方法中，蠟模采用剛玉涂料或者鋁礬土，涂料的 粉液比為2 1 ；面層粉料為剛玉粉或鋯英粉。
6.按照權利要求1所述高復雜程度平板類高溫合金鑄件的制備方法，其特征在于裝 箱方式為松散式，模殼用保溫材料包裹，添箱材料為焙燒過的模殼皮材料及部分型砂。
7.按照權利要求1 6其中之一所述高復雜程度平板類高溫合金鑄件的制備方法，其 特征在于模殼預熱溫度為800°c -1100°c，鑄件澆注溫度為合金液相線上100°C -300°c，澆 注時間1-60秒。
8.按照權利要求7所述高復雜程度平板類高溫合金鑄件的制備方法，其特征在于陶 瓷型芯采用化學方法脫除，具體采用下述方式之一用堿溶液脫除、熔融堿液、氟鹽。
全文摘要
一種高復雜程度平板類高溫合金鑄件的制備方法，其特征在于首先制備陶瓷型芯，將其放入模具中制備蠟模，對陶瓷型芯進行定位，然后組合蠟模；將蠟模進行涂料、脫蠟、焙燒，然后裝箱，澆注，最后進行脫芯，制得鑄件。為了適應高溫合金鑄件結構日益復雜化、零件質量輕化化的需求，本發明具體提出了一種薄壁且存在復雜內部空腔結構的現代高溫合金鑄件的制備方法，其填補了技術空白，具有較大的經濟和社會價值。
文檔編號B22C9/04GK101941053SQ20091001240
公開日2011年1月12日 申請日期2009年7月8日 優先權日2009年7月8日
發明者姜衛國, 樓瑯洪, 胡壯麒 申請人:中國科學院金屬研究所