快速制備硅溶膠型殼的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種快速制備硅溶膠型殼的方法，將甲基苯基硅樹脂與硅溶膠型殼用陶瓷粉末攪拌均勻，配置成所需的預(yù)混料，將預(yù)混料放入焙燒爐內(nèi)進(jìn)行預(yù)燒結(jié)，得到具有大量微、納孔的陶瓷粉末。在型殼制備工藝中，將蠟?zāi)＝雮鹘y(tǒng)的漿料中，拿出后淋上特制的多孔粉末，利用陶瓷粉末中大量的微、納孔瞬間吸收陶瓷漿料中的水分，促使?jié){料中水分和硅溶膠剝離，加速硅溶膠的固化，然而將涂掛好的型殼置于強(qiáng)風(fēng)環(huán)境中干燥，使吸附在多孔陶瓷粉末中的水分揮發(fā)干燥，達(dá)到快速制備型殼的目的。本發(fā)明專利技術(shù)硅溶膠型殼制備工藝簡單，可操作性強(qiáng)，生產(chǎn)周期短，成本低廉，所制備的硅溶膠陶瓷型殼性能在素坯階段和燒結(jié)階段和傳統(tǒng)工藝基本一致，便于大規(guī)模生產(chǎn)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種多孔陶瓷材料和型殼的制備方法，特別是涉及一種熱固性樹脂制備多孔陶瓷材料和型殼的制備方法，應(yīng)用于快干復(fù)合材料陶瓷型殼的制備工藝

技術(shù)介紹
以硅溶膠作為粘結(jié)劑的型殼制殼過程包括了掛漿料、撒沙、干燥、脫蠟、焙燒、性能檢測幾個(gè)階段，整個(gè)過程中型殼干燥慢，一般每層干燥時(shí)間需8～10小時(shí)，每個(gè)型殼需6～8層，因此導(dǎo)致制殼周期長，影響生產(chǎn)效率。型殼干燥過程就是漿料中的水分不斷蒸發(fā)的過程,硅溶膠中自由水的蒸發(fā)速率是影響型殼干燥速率的主要因素。為了解決這一問題，人們開始嘗試提高干燥間風(fēng)速和采用真空干燥的方法縮短型殼干燥時(shí)間，收到了一定的效果，但是較快的干燥速度會(huì)導(dǎo)致型殼干燥不均勻而引起龜裂。究其原因是增大風(fēng)速、施加真空能夠促使型殼表層的水分快速揮發(fā)，使硅溶膠中自由水和膠粒剝離，加速硅溶膠的固化，但是這種加速固化的過程是分層進(jìn)行的，往往是表層先固化，固化好的表層會(huì)阻礙內(nèi)層自由水和膠粒的剝離固化，反而加劇了內(nèi)外層固化的時(shí)間間隔，從而使內(nèi)外層固化強(qiáng)度和收縮偏差變大，最終導(dǎo)致龜裂。因此硅溶膠型殼干燥過程中風(fēng)速或者真空要控制在一定的范圍內(nèi)，導(dǎo)致干燥速度很難從根本上提高。要快速提高硅溶膠型殼的干燥速率，必須從根本上解決自由水和膠粒的剝離問題，若能夠?qū)⒚繉有蜌ぶ凶杂伤湍z粒均勻快速的剝離，就可以從根本上加快硅溶膠的固化速率而不會(huì)導(dǎo)致型殼的龜裂。縱觀硅溶膠型殼的制備過程，要實(shí)現(xiàn)硅溶膠中自由水和膠粒的均勻快速剝離，首先要著重在均勻上，在硅溶膠型殼制備過程中，陶瓷粉末和硅溶膠是互相接觸的，而且分布均勻，若能夠利用陶瓷粉末將硅溶膠中自由水和膠粒快速剝離，就可以實(shí)現(xiàn)硅溶膠型殼的快速干燥，這已經(jīng)成為影響特種合金部件制備的型殼的生產(chǎn)效率、成品率提高和精密鑄造工藝的主要技術(shù)問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本專利技術(shù)的目的在于克服已有技術(shù)存在的不足，提供一種快速制備硅溶膠型殼的方法，利用熱固性有機(jī)硅樹脂結(jié)合陶瓷粉末制備多孔陶瓷粉末，并利用多孔陶瓷粉末快速剝離硅溶膠中的自由水和膠粒，配合強(qiáng)風(fēng)提高型殼的干燥速率，縮短制殼周期，快速制備硅溶膠型殼。為達(dá)到上述專利技術(shù)創(chuàng)造目的，采用下述技術(shù)方案：一種快速制備硅溶膠型殼的方法，步驟如下：a.采用硅樹脂含量為50wt%的甲基苯基硅樹脂溶液，按照甲基苯基硅樹脂溶液和陶瓷粉末的體積比為1～3%的混合物配比，將甲基苯基硅樹脂溶液加入硅溶膠型殼制備用陶瓷粉末中，進(jìn)行混合獲得陶瓷粉末預(yù)混料，混合時(shí)控制機(jī)械攪拌速度10～60rpm/min，攪拌時(shí)間20～60分鐘；在進(jìn)行混合獲得陶瓷粉末預(yù)混料時(shí)，陶瓷粉末優(yōu)選采用莫來石或氧化鋁粉制備而成；b.將在所述步驟a中獲得的陶瓷粉末預(yù)混料放入高溫焙燒爐中進(jìn)行燒結(jié)，控制升溫速率為10～30℃/min，燒結(jié)溫度為1200～1300℃，保溫時(shí)間為2～5h，完成燒結(jié)后將燒結(jié)產(chǎn)物隨爐冷卻后得到多孔陶瓷粉末；c.將在所述步驟b中獲得的多孔陶瓷粉末作為硅溶膠型殼用的型砂制備快干型殼，在每層型殼干燥過程中施加強(qiáng)風(fēng)，并控制風(fēng)速為5～10m/s，保持干燥時(shí)間2～3小時(shí)，最終得到硅溶膠型殼。作為本專利技術(shù)優(yōu)選的技術(shù)方案，快速制備硅溶膠型殼的方法在所述步驟a中進(jìn)行混合獲得陶瓷粉末預(yù)混料時(shí)，采用甲基苯基硅樹脂溶液和陶瓷粉末的體積比為2～3%，混合時(shí)控制機(jī)械攪拌速度20～60rpm/min，攪拌時(shí)間30～60分鐘；在所述步驟c中制備快干型殼時(shí)，控制風(fēng)速為8～10m/s。本專利技術(shù)采用有機(jī)硅樹脂制備硅溶膠型殼用的型砂，有機(jī)硅樹脂是高度交聯(lián)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚有機(jī)硅氧烷，它是一種熱固性樹脂，主要以Si-O-Si鍵為分子主鏈，硅原子上連接有機(jī)基團(tuán)的交聯(lián)型半無機(jī)高聚物。在有機(jī)硅樹脂的高分子結(jié)構(gòu)中，存在多個(gè)活性基團(tuán)，這些活性基團(tuán)會(huì)在外在條件下發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，形成一種三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物。甲基苯基硅樹脂是有機(jī)硅樹脂的一種，它兼含甲基硅氧鏈節(jié)和苯基硅氧鏈節(jié)，甲基和苯基的加入會(huì)提高其與陶瓷粉料的配伍性。將陶瓷粉末加入有機(jī)硅樹脂中，利用有機(jī)硅樹脂所形成的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)將陶瓷顆粒包覆在其中，通過加熱，硅樹脂形成的納米氧化硅可以和陶瓷粉末中主體成分氧化鋁快速反應(yīng)，在粉末表面形成大量微、納孔，從而形成多孔的陶瓷粉末。本專利技術(shù)方法制備的多孔陶瓷粉末具有流程簡單、制造方便、周期短等特點(diǎn)，便于規(guī)模化生產(chǎn)。本專利技術(shù)利用硅樹脂制備多孔陶瓷材料，并將多孔材料用于硅溶膠型殼制備的熔模鑄造
，利用熱固性甲基苯基硅樹脂結(jié)合陶瓷粉末制備多孔陶瓷粉末，并將多孔陶瓷粉末用于快速制備硅溶膠型殼。本專利技術(shù)選用甲基苯基硅樹脂溶液混合陶瓷粉末，再將混合料再高溫爐中燒結(jié)，通過硅樹脂形成的納米二氧化硅和陶瓷粉末中主體成分氧化鋁快速反應(yīng)，形成表面具有大量微、納孔的陶瓷粉末，將這種陶瓷粉末作為硅溶膠型殼制備過程中的型砂，利用多孔陶瓷粉末中大量的孔隙吸附硅溶膠中的自由水，從而實(shí)現(xiàn)硅溶膠中自由水和膠粒的均勻快速剝離，加快硅溶膠固化，配合強(qiáng)風(fēng)，提高型殼的干燥速率，加快型殼制備周期。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)：本專利技術(shù)利用熱固性有機(jī)硅樹脂結(jié)合陶瓷粉末制備的多孔陶瓷粉末，并將多孔陶瓷粉末應(yīng)用于制備硅溶膠型殼，的工藝簡單，可操作性強(qiáng)，周期短，成本低廉，利于規(guī)模化生產(chǎn)，而且本專利技術(shù)方法制備的硅溶膠型殼，每層干燥速度由傳統(tǒng)的8～10小時(shí)縮短至2～3小時(shí)，提高了生產(chǎn)效率，所制備的硅溶膠陶瓷型殼性能在素坯階段和燒結(jié)階段和傳統(tǒng)工藝基本一致，便于大規(guī)模生產(chǎn)。具體實(shí)施方式本專利技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施例詳述如下：實(shí)施例一：在本實(shí)施例中，一種快速制備硅溶膠型殼的方法，其特征在于，步驟如下：a.采用硅樹脂含量為50wt%的甲基苯基硅樹脂溶液，將硅溶膠型殼制備用氧化鋁粉倒入混料機(jī)中，開動(dòng)攪拌器，在攪拌的同時(shí)不斷的往粉料中滴入甲基苯基硅樹脂溶液，進(jìn)行混合獲得氧化鋁陶瓷粉末預(yù)混料，控制機(jī)械攪拌速度10rpm/min，攪拌時(shí)間20分鐘，使甲基苯基硅樹脂溶液和陶瓷粉末的體積比為1%，b.將在所述步驟a中獲得的氧化鋁陶瓷粉末預(yù)混料用陶瓷匣缽裝好并放入高溫焙燒爐中進(jìn)行燒結(jié)，控制升溫速率為30℃/min，燒結(jié)溫度為1200℃，保溫3h，完成燒結(jié)后將燒結(jié)產(chǎn)物隨爐冷卻后得到多孔氧化鋁陶瓷粉末；c.將在所述步驟b中獲得的多孔氧化鋁陶瓷粉末作為硅溶膠型殼用的型砂制備快干型殼，每層型殼經(jīng)沾漿、淋砂后得到陶瓷型殼，將制備好的型殼放在風(fēng)機(jī)前吹風(fēng)干燥，在型殼干燥過程中施加強(qiáng)風(fēng)，并控制風(fēng)速為5m/s，保持干燥時(shí)間3小時(shí)，最終得到硅溶膠型殼，如此重復(fù)制備6～8層，經(jīng)脫蠟、燒結(jié)后用于精密鑄造。本實(shí)施例采用熱固性有機(jī)硅樹脂結(jié)合陶瓷粉末制備多孔陶瓷粉末，并將其應(yīng)用于制備硅溶膠型殼，其型殼制備工藝與傳統(tǒng)型殼制備工藝一致，只是在每層型殼干燥過程中配合強(qiáng)風(fēng)，干燥時(shí)間大為縮短。本實(shí)施例將甲基苯基硅樹脂與硅溶膠型殼用陶瓷粉末攪拌均勻，配置成所需的預(yù)混料，將預(yù)混料放入焙燒爐內(nèi)進(jìn)行預(yù)燒結(jié)，得到具有大量微、納孔的陶瓷粉末。在型殼制備工藝中，將蠟?zāi)＝雮鹘y(tǒng)的漿料中，漿料配方保持不變，拿出后淋上特制的多孔粉末，利用陶瓷粉末中大量的本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種快速制備硅溶膠型殼的方法，其特征在于，步驟如下：a.?采用硅樹脂含量為50wt%的甲基苯基硅樹脂溶液，按照甲基苯基硅樹脂溶液和陶瓷粉末的體積比為1～3%的混合物配比，將甲基苯基硅樹脂溶液加入硅溶膠型殼制備用陶瓷粉末中，進(jìn)行混合獲得陶瓷粉末預(yù)混料，混合時(shí)控制機(jī)械攪拌速度10～60rpm/min，攪拌時(shí)間20～60分鐘；?b.?將在所述步驟a中獲得的陶瓷粉末預(yù)混料放入高溫焙燒爐中進(jìn)行燒結(jié)，控制升溫速率為10～30℃/min，燒結(jié)溫度為1200～1300℃，保溫時(shí)間為2～5h，完成燒結(jié)后將燒結(jié)產(chǎn)物隨爐冷卻后得到多孔陶瓷粉末；c.?將在所述步驟b中獲得的多孔陶瓷粉末作為硅溶膠型殼用的型砂制備快干型殼，在每層型殼干燥過程中施加強(qiáng)風(fēng)，并控制風(fēng)速為5～10m/s，保持干燥時(shí)間2～3小時(shí)，最終得到硅溶膠型殼。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種快速制備硅溶膠型殼的方法，其特征在于，步驟如下：
a.采用硅樹脂含量為50wt%的甲基苯基硅樹脂溶液，按照甲基苯基硅樹脂溶液和陶瓷粉末的體積比為1～3%的混合物配比，將甲基苯基硅樹脂溶液加入硅溶膠型殼制備用陶瓷粉末中，進(jìn)行混合獲得陶瓷粉末預(yù)混料，混合時(shí)控制機(jī)械攪拌速度10～60rpm/min，攪拌時(shí)間20～60分鐘；
b.將在所述步驟a中獲得的陶瓷粉末預(yù)混料放入高溫焙燒爐中進(jìn)行燒結(jié)，控制升溫速率為10～30℃/min，燒結(jié)溫度為1200～1300℃，保溫時(shí)間為2～5h，完成燒結(jié)后將燒結(jié)產(chǎn)物隨爐冷卻后得到多孔陶瓷粉末；
c.將在所述步驟b中獲得的多孔陶瓷粉末作為硅...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：余建波，任忠鳴，楊治剛，李景云，鄧康，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：上海大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：上海;31