一種鈦合金熔模精密鑄造用型殼面層涂料的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于合金熔模精密鑄造技術領域，具體涉及鈦合金熔模精密鑄造用型殼面層涂料的制備方法。
【背景技術】
[0002]鈦合金具有密度小、比強度高、耐腐蝕、生物相容性好等一系列優異的性能，被廣泛應用于航空航天、遠洋運輸、能源、化工、醫療衛生等行業。鈦合金熔模精密鑄造是一種近凈成形工藝，與傳統機械加工相比，可大幅度降低生產成本并縮短制造工期。但是鈦是高化學活性金屬，在熔融狀態下幾乎會與所有已知的耐火材料發生反應。這就需要鈦合金鑄造用的耐火材料及粘結劑具有非常高的化學穩定性，以減弱鈦液與型殼發生化學反應、降低表面污染層。所以熔模型殼的制備工藝是鈦合金精密鑄造的最大難點，而關鍵環節在于型殼面層的制備。
[0003]目前，氧化釔是鈦合金熔模精密鑄造常用的型殼面層耐火材料，制得的型殼面層化學穩定性高，界面化學反應程度小，澆注出的鑄件質量較好，但仍存在許多不足，氧化釔容易因水化作用發生膠凝造成面層涂料失效，涂料穩定時間一般只有5天，并且涂料溫度必須保持在低于10°C的低溫，增加了工藝控制的復雜性。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種鈦合金熔模精密鑄造用型殼面層涂料的制備方法，解決氧化釔作為型殼面層耐火材料時容易因水化作用發生膠凝，面層涂料壽命短，制備工藝控制復雜的問題。
[0005]本發明采用的技術方案是:一種鈦合金熔模精密鑄造用型殼面層涂料的制備方法，包括如下過程:
一、面層耐火材料的預處理:電熔氧化釔粉末經過化學或物理方法分別得到粗粉(250?325目之間)和細粉(細于325目)，按粗粉和細粉重量比為3:1.5?2.5配制得到面層耐火材料粉末備用；
二、配制復合粘結劑:將有機多羧基飽和酸和蒸餾水按質量比1:1配制成50%的酸溶液，然后與醋酸鋯粘結劑按質量比1:1?1.5的比例進行混合，攪拌均勻后加入與混合溶液相等體積的惰性有機溶劑，攪拌10?20分鐘即得復合粘結劑；
三、配制面層涂料:向每公斤步驟二配制得到的復合粘結劑中加入0.5?1.5mL的潤濕劑和0.8?1.2mL的消泡劑，然后再加入2?4kg的步驟一預處理得的氧化釔粉攪拌混合2?5h，即得面層涂料，涂料溫度控制在20±5°C，涂料粘度控制在30?60s (4號粘度杯測定)，每隔12h測定一次涂料粘度，通過添加惰性有機溶劑調整涂料粘度，不進行模組涂掛時，料漿機繼續攪拌并蓋上涂料桶上蓋。
[0006]上述步驟二中的有機多羧基飽和酸為醋酸、丙酸、檸檬酸、順丁烯二酸等的其中一種。
[0007]上述步驟二、步驟三中的惰性有機溶劑為丙酮、乙醇、丁醇等的其中一種。
[0008]上述步驟三中的潤濕劑為滲透劑JFC、乳化劑OP或氣溶膠OT的其中一種。
[0009]上述步驟三中的消泡劑為正辛醇、異丙醇或正戊醇的其中一種。
[0010]本發明的鈦合金熔模精密鑄造用型殼面層涂料的制備方法，通過耐火材料預處理，降低氧化釔粉的比表面積，有效減弱其水化作用；配制的復合粘結劑中的有機酸在常溫下溶解于有機溶劑中，并能與氧化釔反應生成一種可溶于有機溶劑中并可轉化為氫氧化物的釔鹽，在通常條件下即可減弱氧化釔水化作用使涂料保持穩定，而釔鹽生成的氫氧化物在焙燒時脫水，生成氧化釔成了高溫粘結劑，因此又增加了涂料粘結效果和生成的型殼強度；定時調整粘度與減少揮發，從而保持涂料的穩定。本發明制得的面層涂料性能穩定，可延長到20天，并且涂料溫度為20°C左右，因而在普通的恒溫恒濕環境中進行制備和保存即可，簡化了涂料配制和保存的工藝控制。
【具體實施方式】
[0011 ] 現將本發明的具體實施例敘述于后。
[0012]實施例一
本實施例的鈦合金熔模精密鑄造用型殼面層涂料的制備步驟如下所述:
一、面層耐火材料的預處理:電熔氧化釔粉末經過250目和325目的篩子篩分，得到粗粉(250?325目之間)和細粉(細于325目)，按粗粉和細粉重量比為3:2配制，得到面層耐火材料粉末；
二、配制復合粘結劑:將純醋酸和蒸餾水按質量比1:1配制成50%的醋酸溶液，然后與醋酸鋯粘結劑按質量比1:1的比例進行混合，攪拌均勻后加入與混合溶液相等體積的無水乙醇，攪拌20分鐘即得復合粘結劑；
三、配制面層涂料:向每公斤步驟二配制得到的復合粘結劑中加入ImL的氣溶膠OT和
0.SmL的正辛醇，然后再加入2.5kg的步驟一預處理得的氧化釔粉攪拌混合3h，即得面層涂料，涂料溫度控制在20±5°C，涂料粘度控制在30s(4號粘度杯測定)，每隔12h測定一次涂料粘度，通過添加無水乙醇調整涂料粘度，不進行模組涂掛時，料漿機繼續攪拌并蓋上涂料桶上蓋。
[0013]由本發明制備的面層涂料，涂掛性好，性質穩定，采用傳統方法進行涂掛，制備鈦合金熔模精密鑄造的型殼面層，最終澆注的T1-6A1_4V鈦合金鑄件表面α污染層厚度(0.06mm，鑄件外觀呈銀白色金屬光澤，表面光潔，合金性能良好。
[0014]實施例二
實施例二與實施例一基本相同，不同之處是在所述的耐火材料預處理過程中，粗粉和細粉比例為3:2.5 ;所述的配制復合粘結劑過程中，所用有機酸為檸檬酸，酸溶液與醋酸鋯質量比為1:1，攪拌15分鐘；所述的配制面層涂料過程中，每公斤粘結劑加入1.5mL的氣溶膠OT和1.2mL的正辛醇，然后再加入3kg氧化釔粉，攪拌4h制備得面層涂料。
【主權項】
1.在種鈦合金熔模精密鑄造用型殼面層涂料的制備方法，其特征在于，包括如下過程: 一、面層耐火材料的預處理:電熔氧化釔粉末經過化學或物理方法分別得到粗粉(250?325目之間)和細粉(細于325目)，按粗粉和細粉重量比為3:1.5?2.5配制得到面層耐火材料粉末備用； 二、配制復合粘結劑:將有機多羧基飽和酸和蒸餾水按質量比1:1配制成50%的酸溶液，然后與醋酸鋯粘結劑按質量比1:1?1.5的比例進行混合，攪拌均勻后加入與混合溶液相等體積的惰性有機溶劑，攪拌10?20分鐘即得復合粘結劑； 三、配制面層涂料:向每公斤步驟二配制得到的復合粘結劑中加入0.5?1.5mL的潤濕劑和0.8?1.2mL的消泡劑，然后再加入2?4kg的步驟一預處理得的氧化釔粉攪拌混合2?5h，即得面層涂料，涂料溫度控制在20±5°C，涂料粘度控制在30?60s (4號粘度杯測定)，每隔12h測定一次涂料粘度，通過添加惰性有機溶劑調整涂料粘度，不進行模組涂掛時，料漿機繼續攪拌并蓋上涂料桶上蓋。2.根據權利要求1所述的鈦合金熔模精密鑄造用型殼面層涂料的制備方法，其特征在于，所述的面層耐火材料的預處理，是將電熔氧化釔粉末經過化學或物理方法分別得到粗粉(250?325目之間)和細粉(細于325目)，按粗粉和細粉重量比為3:1.5?2.5配制得到面層耐火材料粉末。3.根據權利要求1所述的鈦合金熔模精密鑄造用型殼面層涂料的制備方法，其特征在于，所述的配制復合粘結劑過程中，有機多羧基飽和酸為醋酸、丙酸、檸檬酸、順丁烯二酸等的其中一種。4.根據權利要求1所述的鈦合金熔模精密鑄造用型殼面層涂料的制備方法，其特征在于，所述的配制復合粘結劑和配制面層涂料過程中，惰性有機溶劑為丙酮、乙醇、丁醇等的其中一種。5.根據權利要求1所述的鈦合金熔模精密鑄造用型殼面層涂料的制備方法，其特征在于，所述的配制面層涂料過程中，涂料溫度控制在20±5°C，涂料粘度控制在30?60s(4號粘度杯測定)，每隔12h測定一次涂料粘度，通過添加惰性有機溶劑調整涂料粘度，不進行模組涂掛時，料漿機繼續攪拌并蓋上涂料桶上蓋。
【專利摘要】本發明公布的一種鈦合金熔模精密鑄造用型殼面層涂料的制備方法，包括通過面層耐火材料的預處理得到一定粗細粉配比的電熔氧化釔粉末，用有機酸、惰性有機溶劑和醋酸鋯配制復合粘結劑，最后配制面層涂料。本發明的鈦合金熔模精密鑄造用型殼面層涂料的制備方法，降低了氧化釔粉的比表面積，使用有機酸可與氧化釔生成釔鹽的氫氧化物，既減弱氧化釔水化作用，又起高溫粘結劑的作用；定時調整粘度與減少揮發，保持涂料的穩定。本發明制得的面層涂料性能穩定，可延長到20天，并且涂料溫度為20±5℃，因而在普通的恒溫恒濕環境中進行制備和保存即可，簡化了涂料配制和保存的工藝控制。
【IPC分類】B22C3/00
【公開號】CN104923721
【申請號】CN201510403574
【發明人】楊武強, 邵沖, 朱小平
【申請人】河北鋼研德凱科技有限公司
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年7月12日