專利名稱：鎂合金陶瓷型精密鑄造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鑄造技術(shù)領(lǐng)域的方法，特別涉及一種鎂合金陶瓷型精密鑄造 方法。
背景技術(shù)：
陶瓷型精密鑄造工藝廣泛應(yīng)用澆注各種型腔模具。陶瓷型精鑄模具的尺寸精 度高，表面粗糙度值較低，能縮短模具加工周期40_60%，降低成本50%以上。經(jīng) 對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，韓成年在2005年第6期《中國鑄造裝備與技術(shù)》中 發(fā)表的《用陶瓷型鑄造金屬型的效果》中提到了用硅膠模翻制陶瓷型的工藝，該 工藝中所用硅膠較多，成本較高，并且硅膠厚度較大，在陶瓷型起型時困難，容 易將陶瓷型的細(xì)微部分損壞。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，為了解決上述的問題，宋澤云等在2005年第 33巻第一期的《浙江工業(yè)大學(xué)的學(xué)報》上發(fā)表《陶瓷型精密鑄造工藝再快速鞋模 制造中的應(yīng)用》，該文中提出了用陶瓷型鑄造鋅基合金鞋模的方法，此方法中硅 膠抽真空后涂刷于母模之上，制取硅膠模，然后用硅膠模翻制出一個陶瓷模，在 用陶瓷模鑄造金屬型。然而，此種方法中硅橡膠在涂刷的過程中與母模接觸不緊 密，復(fù)制效果不好，并且在涂刷過程中依然會產(chǎn)生氣泡，使鑄件表面產(chǎn)生缺陷。
由于鎂合金易燃，化學(xué)性質(zhì)較為活潑，易于其他物質(zhì)起反應(yīng)，將陶瓷型精密 鑄造應(yīng)用于鎂合金的成形，在國內(nèi)外文獻(xiàn)中還未見報道。因此如何解決鎂合金陶 瓷型鑄造過程中的燃燒問題及其界面反應(yīng)影響制件表面的問題，是鎂合金陶瓷型 鑄造的難點(diǎn)所在。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鎂合金陶瓷型精密鑄造方 法，使其在傳統(tǒng)陶瓷型鑄造的基礎(chǔ)上，通過硅橡膠涂刷后抽真空來制作橡膠模，
第一次將陶瓷型鑄造應(yīng)用于鎂合金的液態(tài)精密成形中，利用SFe和C02的混合氣體
來防止鎂合金在熔煉和澆注時燃燒，并通過控制模具溫度和澆注溫度解決鎂合金 在鑄造過程中與陶瓷型反應(yīng)的問題。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，包括以下步驟
第一步，硅橡膠模的制作在母模上涂刷一層無收縮硅橡膠，并抽真空消除 氣泡，從而將母模的形狀完全復(fù)制。所制硅膠模用作陶瓷塊成形的模具。 所述抽真空，其真空度為-O. 02MPa。
第二步，水解液的配制將硅酸乙酯、溶劑、催化劑、透氣劑、醋酸混合在 密封的玻璃容器中，不斷攪拌水解，然后裝入密閉容器中，放置后使用。所制水 解液是作為陶瓷型制作的粘結(jié)劑。
所述溶劑為酒精。
所述催化劑為鹽酸。
所述醋酸用于增加陶瓷韌性。
所述透氣劑為雙氧水。
所述水解液中，硅酸乙酯、酒精、水、鹽酸、醋酸、雙氧水重量比如下硅
酸乙酯65-80%，蒸餾水8-15%，酒精10-20%，鹽酸O. 3-0. 5%，醋酸O. 3-0. 5%，雙 氧水O. 1%。
所述攪拌，其時間至少為l小時-3小時。
所述放置，其時間為24小時。
第三步，陶瓷型的制作將石英砂、石英粉作為填料，以配置好的水解液作 為粘結(jié)劑，選取2.7:l-3.8:l(g/ml)的粉液比，使用25% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))醋酸銨水 溶液作為硬化劑，將加入了硬化劑的槳料倒入硅橡膠模中，待其硬化，制作陶瓷 型，并燒結(jié)。所制作陶瓷型作為合金澆注的成形面，以期獲得所需形狀。 所用石英砂、石英粉具體的粒度和比例為
30-50目35%; (重量百分比) 100-140目15% (重量百分比) 270-320目50% (重量百分比) 所述燒結(jié)，其溫度為800。C-120(TC，燒結(jié)時間^1小時。 第四步，用粘土砂或水玻璃砂制作型腔，以獲得產(chǎn)品所需的外形輪廓。 選用粘土砂造型時，將砂型至于25(TC烘箱內(nèi)烘烤20小時以上；如果選用水玻璃砂造型，則水玻璃占粉料重的7-8% ，然后用C02氣體吹，使其硬化。
第五步,合金熔煉與澆注在保護(hù)氣體、覆蓋劑、防燃劑的保護(hù)下熔煉鎂合 金。將陶瓷模放于粘土砂或水玻璃砂型腔中，然后倒入或壓入鎂合金液，進(jìn)行鎂 合金澆注。
所述熔煉鎂合金，根據(jù)各種不同的鎂合金從鎂合金熔劑標(biāo)準(zhǔn)的型號RJ-1、 RJ-2、 RJ-3、 RJ-4、 RJ-5、 RJ-6種選用不同的覆蓋劑。
所述鎂合金澆注可以選用低壓澆注也可以選用重力澆注，在選用重力澆注鎂 合金時需要采用SF6和C02的混合氣體作為保護(hù)氣，并在鎂合金液面上撒少許硫磺， 防止其燃燒。在選用低壓澆注時，在O. 5-1. 5個大氣壓的壓力下使合金液充滿行 腔，并保壓2分鐘，使其組織致密，無收縮等缺陷。重力或低壓澆注時，陶瓷模 溫度控制在200-350'C之間，鎂合金液澆注溫度控制在680-760'C之間。
本發(fā)明所做成的制件內(nèi)部組織致密，尺寸精度高，表面質(zhì)量好，制件不會產(chǎn) 生凸起或氣泡，因此也就不需進(jìn)行修補(bǔ)或再加工，成本僅為傳統(tǒng)陶瓷工藝的 50-60°/。，滿足生產(chǎn)實(shí)際的要求。并且首次成功地將陶瓷型應(yīng)用于鎂合金精密鑄造
中，通過SFe和C02的混合氣體來防止鎂合金液的燃燒，通過控制陶瓷型模具和鎂
合金液的溫度來消除其兩者間的反應(yīng)，并且成形細(xì)微的花紋，所生產(chǎn)的鎂合金制 件己成功應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際中。這為精密成形鎂合金制件提供了一種簡單有效的方 法。
具體實(shí)施例方式
下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下 進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限 于下述的實(shí)施例。
實(shí)施例l:
(1) 硅橡膠模的制作在母模上涂刷一層無收縮硅橡膠，并抽真空至 -0.02MPa消除氣泡，從而將母模的形狀完全復(fù)制。
(2) 水解液的配制將硅酸乙酯、酒精、水、鹽酸、醋酸、雙氧水混合在
密封的玻璃容器中，不斷攪拌水解，然后裝入密閉容器中，放置后使用。其中硅
酸乙酯占水解液質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的80%，工業(yè)酒精占10%，蒸餾水占10%，鹽酸0.5%， 醋酸0. 5%，雙氧水0. 1%;
(3) 陶瓷型的制作陶瓷型制作時的粉液比為2.7: 1 (g/ml)，進(jìn)行攪 拌，制作漿料。使用25% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))醋酸銨水溶液作為硬化劑，將加入了硬化 劑的漿料倒入硅橡膠模中，待其硬化，制作陶瓷型，并燒結(jié)。
(4) 用粘土砂制作型腔，以獲得產(chǎn)品所需的外形輪廓。用粘土砂造型需將 砂型至于250。C烘箱內(nèi)烘烤20小時以上。
(5) 合金的熔煉與澆鑄在保護(hù)氣體、覆蓋劑、防燃劑的保護(hù)下澆注鎂合
金。將陶瓷模放于粘土砂型腔中，然后倒入鎂合金液。澆注時模具溫度控制在350 °C，合金液的溫度控制在76(TC。澆注時應(yīng)將合金液快速倒入型腔中，以防止出 現(xiàn)冷隔。
本例能夠制作表面質(zhì)量要求很高，表面花紋較細(xì)的小型的鎂合金零件。能夠 較好的控制鎂合金的氧化燃燒及其與陶瓷型的反應(yīng)，所制取的鎂合金零件表面光 潔度很好，花紋非常清晰，尺寸精確。
實(shí)施例2:
(1) 硅橡膠模的制作在母模上涂刷一層無收縮硅橡膠，并抽真空 (-0.02MPa)消除氣泡，從而將母模的形狀完全復(fù)制。所制硅膠模用作陶瓷塊成
形的模具。
(2) 水解液的配制將硅酸乙酯、酒精、水、鹽酸、醋酸、雙氧水混合在 密封的玻璃容器中，不斷攪拌水解，然后裝入密閉容器中，放置后使用。其中， 硅酸乙酯占水解液質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的75%，工業(yè)酒精占15%，蒸餾水占10%，鹽酸0. 4%， 醋酸0.4%，雙氧水0. 1%
(3) 陶瓷型的制作陶瓷型制作時的粉液比為3.3: 1 (g/ml)，進(jìn)行攪
拌，制作漿料。使用25% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))醋酸銨水溶液作為硬化劑，將加入了硬化
劑的漿料倒入硅橡膠模中，待其硬化，制作陶瓷型，并燒結(jié)。
(4) 用水玻璃砂制作型腔，以獲得產(chǎn)品所需的外形輪廓。選用水玻璃砂造 型，則水玻璃占粉料重的7_8% ，然后用C02氣體吹，使其硬化。
(5) 合金的熔煉與澆鑄在保護(hù)氣體、覆蓋劑、防燃劑的保護(hù)下澆注鎂合
金。將陶瓷模放于水玻璃砂型腔中，在O. 5-1. 5個大氣壓的壓力下使合金液充滿 行腔，并保壓2分鐘，使其組織致密，無收縮等缺陷。澆注時模具溫度控制在250 °C，合金液的溫度控制在73(TC。
本例能夠制作表面質(zhì)量高，花紋細(xì)的中型的鎂合金零件。能夠較好的控制鎂 合金的氧化燃燒及其與陶瓷型的反應(yīng)，所制取的鎂合金零件相對較大，表面光潔 度高，花紋清晰，尺寸精確。
實(shí)施例3:
(1) 硅橡膠模的制作在母模上涂刷一層無收縮硅橡膠，并抽真空
(-0.02MPa)消除氣泡，從而將母模的形狀完全復(fù)制。所制硅膠模用作陶瓷塊成 形的模具。
(2) 水解液的配制將硅酸乙酯、酒精、水、鹽酸、醋酸、雙氧水混合在
密封的玻璃容器中，不斷攪拌水解，然后裝入密閉容器中，放置后使用。其中，
硅酸乙酯占水解液質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的65%，工業(yè)酒精占20%，蒸餾水占15%，鹽酸0. 3%，
醋酸0. 3%，雙氧水0. 1%
(3) 陶瓷型的制作陶瓷型制作時的粉液比為3.8: 1 (g/ml)，進(jìn)行攪
拌，制作漿料。使用25% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))醋酸銨水溶液作為硬化劑，將加入了硬化
劑的漿料倒入硅橡膠模中，待其硬化，制作陶瓷型，并燒結(jié)。
(4) 用水玻璃砂制作型腔，以獲得產(chǎn)品所需的外形輪廓。選用水玻璃砂造 型，則水玻璃占粉料重的7-8% ，然后用C02氣體吹，使其硬化。
(5) 合金的熔煉與澆鑄在保護(hù)氣體、覆蓋劑、防燃劑的保護(hù)下澆注鎂合 金。將陶瓷模放于水玻璃砂型腔中，然后壓入鎂合金液。澆注時模具溫度控制在 20(TC，合金液的溫度控制在68(TC。
本例適合于制作表面質(zhì)量要求不高，表面花紋較粗的中大型的鎂合金零件， 能夠較好的控制鎂合金的氧化燃燒及其與陶瓷型的反應(yīng)，所制取的鎂合金零件表 面光潔度好，花紋清晰，尺寸精確。
權(quán)利要求
1、一種鎂合金陶瓷型精密鑄造方法，其特征在于，包括以下步驟第一步，硅橡膠模的制作在母模上涂刷一層無收縮硅橡膠，并抽真空消除氣泡，從而將母模的形狀完全復(fù)制，所制硅膠模用作陶瓷塊成形的模具；第二步，水解液的配制將硅酸乙酯、溶劑、催化劑、透氣劑、醋酸混合在密封的玻璃容器中，攪拌水解，然后裝入密閉容器中，放置后使用，所制水解液是作為陶瓷型制作的粘結(jié)劑；第三步，陶瓷型的制作將石英砂、石英粉作為填料，以配置好的水解液作為粘結(jié)劑，選取2.7∶1-3.8∶1的粉液比，使用醋酸銨水溶液作為硬化劑，將加入了硬化劑的漿料倒入硅橡膠模中，待其硬化，制作陶瓷型，并燒結(jié)，所制作陶瓷型作為合金澆注的成形面，以獲得所需形狀；第四步，用粘土砂或水玻璃砂制作型腔，以獲得產(chǎn)品所需的外形輪廓；第五步，合金熔煉與澆注在保護(hù)氣體、覆蓋劑、防燃劑的保護(hù)下熔煉鎂合金，將陶瓷模放于粘土砂或水玻璃砂型腔中，然后倒入或壓入鎂合金液，進(jìn)行鎂合金澆注。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的鎂合金陶瓷型精密鑄造方法，其特征是，第一步中， 所述抽真空，其真空度為-0. 02MPa。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的鎂合金陶瓷型精密鑄造方法，其特征是，第二步中， 所述溶劑為酒精，所述催化劑為鹽酸，所述透氣劑為雙氧水，在所述水解液中， 硅酸乙酯、酒精、水、鹽酸、醋酸、雙氧水重量比如下硅酸乙酯65-80%,蒸餾 水8-15°/。，酒精10-20%，鹽酸O. 3-0. 5%，醋酸O. 3-0. 5%，雙氧水O. 1%。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鎂合金陶瓷型精密鑄造方法，其特征是，第二 步中，所述攪拌，其時間至少為l小時-3小時；所述放置，其時間為24小時。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金陶瓷型精密鑄造方法，其特征是，第三步 中，所述石英砂、石英粉具體的粒度和比例為30-50目35%; 重量百分比 100-140目15% 重量百分比 270-320目50% 重量百分比。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的鎂合金陶瓷型精密鑄造方法，其特征是，第三 步中，所述燒結(jié)，其溫度為80(TC-120(rC，燒結(jié)時間》1小時。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金陶瓷型精密鑄造方法，其特征是，第四步 中，選用粘土砂造型時，將砂型至于25(TC烘箱內(nèi)烘烤20小時以上，選用水玻 璃砂造型時，則水玻璃占粉料重的7%-8%，然后用C02氣體吹，使其硬化。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的鎂合金陶瓷型精密鑄造方法，其特征是，所述鎂合 金澆注選用低壓澆注，或選用重力澆注。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的鎂合金陶瓷型精密鑄造方法，其特征是，所述低 壓澆注或重力澆注，其陶瓷模溫度控制在20(TC-35(TC之間，鎂合金液澆注溫度 控制在68(TC-760。C之間。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的鎂合金陶瓷型精密鑄造方法，其特征是，所 述低壓澆注，在O. 5-1.5個大氣壓的壓力下使合金液充滿行腔，并保壓2分鐘。
全文摘要
一種鎂合金陶瓷型精密鑄造方法，步驟為第一步，硅橡膠模的制作；第二步，水解液的配制將硅酸乙酯、溶劑、催化劑、透氣劑、醋酸混合在密封的玻璃容器中，攪拌水解，然后裝入密閉容器中，放置后使用；第三步，陶瓷型的制作將石英砂、石英粉作為填料，以配置好的水解液作為粘結(jié)劑，選取2.7∶1-3.8∶1的粉液比，使用醋酸銨水溶液作為硬化劑，將加入了硬化劑的漿料倒入硅橡膠模中，待其硬化，制作陶瓷型，并燒結(jié)，所制作陶瓷型作為合金澆注的成形面，以獲得所需形狀；第四步，用粘土砂或水玻璃砂制作型腔；第五步，合金熔煉與澆注。本發(fā)明所做成的制件內(nèi)部組織致密，尺寸精度高，表面質(zhì)量好，制件不會產(chǎn)生凸起或氣泡。
文檔編號B22C9/02GK101181735SQ20071017215
公開日2008年5月21日 申請日期2007年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月13日
發(fā)明者丁文江, 吳國華, 彭立明, 王迎新, 陳廣森 申請人:上海交通大學(xué)