一种陶瓷型芯表面室温强化剂及陶瓷型芯表面强化工艺

技术领域

本发明涉及陶瓷型芯表面室温强化剂材料和陶瓷型芯表面强化工艺。

背景技术

陶瓷型芯是能够保证精密铸造复杂空心叶片及结构件内腔结构形状和设计尺寸的技术要求，其应用日益受到广泛的重视。影响型芯性能质量的两个主要因素为：高温强度和室温强度。型芯室温强度主要靠强化剂材料及强化工艺来提高，通过液态的强化剂渗透到型芯内部的细小空隙中去，固化后使粉粒间的结合更加牢固，强化效果的好坏与强化剂的种类及强化工艺有密切关系，它们是陶瓷型芯制造过程中非常重要的环节。目前主要采用酚醛醇溶清漆强化剂来提高陶瓷型芯室温强度，但由于发动机制造技术不断提高，型芯的制造技术和性能指标要求更高，现有的酚醛醇溶清漆强化剂无法满足型芯的使用要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种陶瓷型芯表面室温强化剂及型芯表面强化工艺，该强化剂适用范围广，强化效果好，同时采用本发明所述型芯表面强化工艺强化后的型芯，其强度提高3～5倍，韧性提高2～4倍，并能显著减少压蜡时型芯的裂纹，合格率达到90％以上。

本发明具体提供了一种陶瓷型芯表面室温强化剂，其特征在于：该强化剂的组成及其重量比为，环氧树脂∶聚酰胺∶丙酮∶酒精(浓度为10～15％)＝4～6∶4～6∶4～7∶1～2，将上述原料混合后进行搅拌，使其粘度达到15～17s(粘度按HB5351.1-2004执行：流杯的流出孔径为容量100ML，计时器：秒表)。

本发明所述型芯表面室温强化剂，其特征在于：所述强化剂其组成最佳重量比为，环氧树脂∶聚酰胺∶丙酮∶酒精＝5∶5∶6∶1.5。

本发明还提供了一种型芯表面强化工艺，其特征在于：将本发明所述陶瓷型芯浸泡在本发明提供的陶瓷型芯表面室温强化剂中(强化剂可放入塑料槽中)，浸泡温度：20～30℃，浸泡时间：30～50min；取出自干24h以上后，放置于电热干燥箱中进行烘烤，烘烤工艺为：在1～1.5h内升温至50±10℃，保温0.5～1.0h，然后在0.5～1.0h内升温至100±10℃，保温0.5～1h，最后在0.5～1.0h内升温至140±10℃，保温1.5～2.0h，随炉冷却到50℃以下出炉。经过上述强化工艺强化后的型芯表面呈淡黄色时强化效果最佳。

本发明所述强化剂性能虽好，但如果强化工艺不当，强化效果亦差。为了保证强化剂能顺利且充分地渗透到型芯的整个截面中去，必须控制强化温度及强化时间，强化剂要有合适的强化温度，才能使其具有良好的渗透性；同时强化时间需要适当控制，时间长短直接影响到强化层的厚度从而影响型芯的强度。

本发明所述强化剂及强化工艺，不仅适用于形状复杂、薄壁、大型件等型芯，更适合用于生产定向、单晶叶片硅基或铝基的陶瓷型芯，它所制成的型芯表面渗透性好，烘烤时表面不易产生龟裂。实践表明，用此方法强化后的型芯，其强度提高3～5倍，韧性提高2～4倍，并能显著减少压蜡时型芯的裂纹，合格率达到90％以上。同时，本发明所述强化剂材料和强化工艺方法，可以推广应用到其它陶瓷制品的表面强化。

具体实施方式

本实施例所使用酒精的浓度均为10％。

实施例1

型芯表面室温强化剂的原料重量比为，环氧树脂∶聚酰胺∶丙酮∶酒精＝4∶6∶5∶1，将上述原料放入一个塑料槽中，在常温下搅拌均匀，使其粘度为15s，制成型芯表面室温强化剂待用。

将陶瓷型芯浸泡在陶瓷型芯表面室温强化剂中，浸泡温度：25℃，浸泡时间：40min；取出自干24h后，放置于电热干燥箱中进行烘烤，烘烤工艺为：在1.5h内升温至50℃，保温0.5h，然后在1.0h内升温至100℃，保温1h，最后在0.5h内升温至150℃，保温1.5h，随炉冷却到50℃以下出炉，得到表面呈淡黄色的陶瓷型芯。经强化后的陶瓷型芯其室温抗压强度达到50Mpa。

实施例2

型芯表面室温强化剂的原料重量比为，环氧树脂∶聚酰胺∶丙酮∶酒精＝5∶5∶6∶1.5，将上述原料放入一个塑料槽中，在常温下搅拌均匀，使其粘度为16s，制成型芯表面室温强化剂待用。

将陶瓷型芯浸泡在陶瓷型芯表面室温强化剂中，浸泡温度：25℃，浸泡时间：40min；取出自干24h后，放置于电热干燥箱中进行烘烤，烘烤工艺为：在1.5h内升温至50℃，保温0.5h，然后在1.0h内升温至100℃，保温1h，最后在0.5h内升温至150℃，保温1.5h，随炉冷却到50℃以下出炉，得到表面呈淡黄色的陶瓷型芯。经强化后的陶瓷型芯其室温抗压强度达到46Mpa。

实施例3

型芯表面室温强化剂的原料重量比为，环氧树脂∶聚酰胺∶丙酮∶酒精＝6∶4∶7∶2，将上述原料放入一个塑料槽中，在常温下搅拌均匀，使其粘度为17s，制成型芯表面室温强化剂待用。

将陶瓷型芯浸泡在陶瓷型芯表面室温强化剂中，浸泡温度：30℃，浸泡时间：30min；取出自干24h后，放置于电热干燥箱中进行烘烤，烘烤工艺为：在1.0h内升温至45℃，保温1.0h，然后在0.8h内升温至110℃，保温0.5h，最后在0.5h内升温至140℃，保温2.0h，随炉冷却到50℃以下出炉，得到表面呈淡黄色的陶瓷型芯。经强化后的陶瓷型芯其室温抗压强度达到60Mpa。

比较例1

型芯表面室温强化剂的原料重量比为，环氧树脂∶聚酰胺∶丙酮∶酒精＝5∶3∶3∶2，将上述原料放入一个塑料槽中，在常温下搅拌均匀，使其粘度为15s，制成型芯表面室温强化剂待用。

将陶瓷型芯浸泡在陶瓷型芯表面室温强化剂中，浸泡温度：25℃，浸泡时间：40min；取出自干24h后，放置于电热干燥箱中进行烘烤，烘烤工艺为：在1.5h内升温至50℃，保温0.5h，然后在1.0h内升温至100℃，保温1h，最后在0.5h内升温至150℃，保温1.5h，随炉冷却到50℃以下出炉，经检测其室温抗压强度为20Mpa。

比较例2

型芯表面室温强化剂的原料重量比为，环氧树脂∶聚酰胺∶丙酮∶酒精＝7∶6∶3∶2，将上述原料放入一个塑料槽中，在常温下搅拌均匀，使其粘度为16s，制成型芯表面室温强化剂待用。

将陶瓷型芯浸泡在陶瓷型芯表面室温强化剂中，浸泡温度：25℃，浸泡时间：40min；取出自干24h后，放置于电热干燥箱中进行烘烤，烘烤工艺为：在1.5h内升温至50℃，保温0.5h，然后在1.0h内升温至100℃，保温1h，最后在0.5h内升温至150℃，保温1.5h，随炉冷却到50℃以下出炉，经检测其室温抗压强度为25Mpa。

比较例3

型芯表面室温强化剂的原料重量比为，环氧树脂∶聚酰胺∶丙酮∶酒精＝5∶5∶6∶1.5，将上述原料放入一个塑料槽中，在常温下搅拌均匀，使其粘度为16s，制成型芯表面室温强化剂待用。

将陶瓷型芯浸泡在陶瓷型芯表面室温强化剂中，浸泡温度：25℃，浸泡时间：40min；取出自干24h后，放置于电热干燥箱中进行烘烤，烘烤工艺为：在1.5h内升温至50℃，保温0.5h，然后在1.0h内升温至100℃，保温1h，最后在0.5h内升温至160℃，保温1.5h，随炉冷却到50℃以下出炉，得到表面呈棕色的陶瓷型芯，经检测其室温抗压强度为22Mpa。