精密鑄造用型芯及其制造方法、精密鑄造用鑄模的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及精密鑄造用型芯及其制造方法、精密鑄造用鑄模。
【背景技術(shù)】
[0002]作為精密鑄造品，例如有用于燃?xì)廨啓C(jī)的動(dòng)葉。燃?xì)廨啓C(jī)以燃燒器使工作流體燃燒而成為高溫高壓的工作流體，利用該工作流體使渦輪旋轉(zhuǎn)。即，用燃燒器使經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)壓縮的工作流體燃燒，提高能量，以渦輪回收該能量而使之產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力，由此進(jìn)行發(fā)電。在渦輪部設(shè)有渦輪轉(zhuǎn)子，在該渦輪轉(zhuǎn)子的外周至少設(shè)有一個(gè)以上的燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)葉。
[0003]在此，因?yàn)殛懹萌細(xì)廨啓C(jī)和噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪葉片被曝露在高溫，所以在內(nèi)部具有用于流通冷卻用的冷卻介質(zhì)(空氣)的復(fù)雜的冷卻構(gòu)造(空氣孔)。為了構(gòu)成這樣的內(nèi)部冷卻構(gòu)造，而在鑄模的內(nèi)部配置(設(shè)置)與冷卻介質(zhì)的流通路徑同形狀的型芯(硅質(zhì))，通過(guò)進(jìn)行澆鑄、冷卻而得到金屬鑄件。這時(shí)，通過(guò)打碎鑄模而能夠獲得外形，但為其中留有型芯的狀態(tài)，為了將其加以去除，通常利用堿(NaOH和Κ0Η等)進(jìn)行溶解除去。
[0004]因此，需要型芯對(duì)堿具有溶解性，使用的是硅質(zhì)材料(Si02)(專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。
[0005]在此，精密鑄造用型芯，是通過(guò)注塑成形或粉漿澆鑄等的方法成形熔融氧化硅(Si02)等的硅質(zhì)材料之后，進(jìn)行熱處理而取得。
[0006]注塑成形法是將陶瓷粉末和蠟混煉后，將使蠟加熱熔融的材料噴射注入到模具內(nèi)，通過(guò)使之冷卻.固化而得到成形品的方法。
[0007]另外，粉漿澆鑄成形是將陶瓷的粉末混在水等之中制作漿料，將其注入到石膏等制的能夠吸收溶液的材質(zhì)的成形模具中，進(jìn)行干燥并成形的方法。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0009]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0010]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)平6-340467號(hào)公報(bào)
[0011]可是，該硅質(zhì)材料一般來(lái)說(shuō)是粉碎電熔石英而得到的塊料制成的，因此存在粒度較粗大這樣的問(wèn)題。使用的是將這樣的材料以注塑成形等的方法成形為型芯形狀，并進(jìn)行熱處理(燒成)而得到的產(chǎn)品，但因?yàn)榱６却执?，所以燒結(jié)體的強(qiáng)度低。
[0012]另外，因?yàn)樽⑺艹尚螘r(shí)的材料的流動(dòng)性低，所以有需要高噴射壓力這樣的問(wèn)題。
[0013]此外，目前的型芯，因?yàn)橐詨A溶解性為著眼點(diǎn)而進(jìn)行制造，所以存在高溫強(qiáng)度低等的問(wèn)題。
[0014]另外，在注塑成形法中，該成形后，在經(jīng)過(guò)燒結(jié)的型芯中，其表面存在很多的孔，因此強(qiáng)度低，此外還存在的問(wèn)題是，該孔有可能成為起點(diǎn)，在澆鑄時(shí)導(dǎo)致型芯破裂。
[0015]因此，盼望高溫強(qiáng)度提高的精密鑄造用型芯的出現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本發(fā)明鑒于上述情況而形成，其目的是，提供一種流動(dòng)性良好，并且高溫強(qiáng)度進(jìn)一步提高了的精密鑄造用型芯及其制造方法、精密鑄造用鑄模。
[0017]用于解決上述課題的本發(fā)明的第一發(fā)明，是一種精密鑄造用型芯，其特征在于，將硅質(zhì)粒子和硅粉進(jìn)行混合而燒結(jié)，形成精密鑄造用型芯主體而成。
[0018]第二發(fā)明是根據(jù)第一發(fā)明的精密鑄造用型芯，其特征在于，在所述經(jīng)燒結(jié)的精密鑄造用型芯主體的表面形成被覆層而成。
[0019]第三發(fā)明是一種用于鑄件的制造的精密鑄造用鑄模，其特征在于，具有與所述鑄件的內(nèi)部的空洞部分對(duì)應(yīng)的形狀的第一或第二發(fā)明的精密鑄造用型芯，和與所述鑄件的外周面的形狀對(duì)應(yīng)的外側(cè)鑄模。
[0020]第四發(fā)明是一種精密鑄造用型芯的制造方法，其特征在于，將以硅質(zhì)粒子為主成分的精密鑄造用型芯主體的燒結(jié)處理體浸漬在包含硅質(zhì)材料和氧化鋁質(zhì)材料的被覆材料中，接著進(jìn)行干燥，其后進(jìn)行熱處理，在精密鑄造用型芯主體的表面形成被覆層。
[0021]第五發(fā)明是根據(jù)第四發(fā)明的精密鑄造用型芯的制造方法，其特征在于，所述硅質(zhì)材料是硅溶膠，所述氧化鋁質(zhì)材料是氧化鋁溶膠。
[0022]根據(jù)本發(fā)明，在粒度粗大的硅質(zhì)粒子中，添加球形超微粒的硅粉，經(jīng)制備的混合物的流動(dòng)性提高。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)型芯制作時(shí)的注塑成形壓力的降低。
[0023]此外，在經(jīng)燒結(jié)的精密鑄造用型芯主體的表面，形成粒徑不同的兩種硅質(zhì)材料的被覆層，對(duì)燒結(jié)時(shí)發(fā)生的表面的孔進(jìn)行了封堵，型芯的強(qiáng)度提高，并且因?yàn)榭妆幻芊猓云鸬搅四軌蚍乐剐托驹跐茶T時(shí)破裂這樣的效果。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是表示試驗(yàn)例2的硅粉的添加量與強(qiáng)度的關(guān)系的圖。
[0025]圖2是表示試驗(yàn)例3的硅粉的添加量與強(qiáng)度的關(guān)系的圖。
[0026]圖3是表示鑄造方法的工序的一例的流程圖。
[0027]圖4是表示鑄模制造方法的工序的一例的流程圖。
[0028]圖5是不意性地表不型芯的制造工序的說(shuō)明圖。
[0029]圖6是不意性地表不模具的一部分的立體圖。
[0030]圖7是不意性地表不錯(cuò)t旲的制造工序的說(shuō)明圖。
[0031]圖8是示意性地表示在蠟?zāi)Ｉ贤坎紳{料的結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。
[0032]圖9是不意性地表不外側(cè)鑄t旲的制造工序的說(shuō)明圖。
[0033]圖10是示意性地表示鑄模制造方法的一部分工序的說(shuō)明圖。
[0034]圖11是不意性地表不鑄造方法的一部分工序的說(shuō)明圖。
[0035]圖12是不意性地表不實(shí)施例2的型芯的制造工序的說(shuō)明圖。
[0036]圖13是精密鑄造用型芯的剖面結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]以下，一邊參照附圖，一邊對(duì)于本發(fā)明詳細(xì)地加以說(shuō)明。還有，本發(fā)明不受以下的說(shuō)明限定。另外，以下的說(shuō)明中的構(gòu)成要素中，也包括本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠輕易想到的、實(shí)質(zhì)上相同的所謂均等的范圍。
[0038]【實(shí)施例1】
[0039]本發(fā)明的精密鑄造用型芯，是將硅質(zhì)粒子和硅粉(粒徑0.15 μm)加以混合并燒結(jié)，形成精密鑄造用型芯主體而成。
[0040]在此，硅質(zhì)粒子，例如由硅砂、石英粉等的熔融氧化硅(Si02)形成。
[0041]該型芯主體由公知的方法制造，作為硅質(zhì)粒子，使用硅砂(220目(20?70μπι)或350目(20?40 μ m))的單體、或例如使用硅石華(例如800目(10?20 μ m))和硅砂(例如220目或350目)按1: 1的重量比例加以混合，其中添加硅粉(粒徑0.15 μ m)，并在其中加入蠟，進(jìn)行加熱混煉，得到混合物。
[0042]在此，硅粉優(yōu)選為粒徑0.05?0.5 μ m的。
[0043]在此，調(diào)合在硅質(zhì)粒子中的硅粉，如后述的試驗(yàn)例所示，可以為5重量％以上，優(yōu)選為10重量％以上，更優(yōu)選為20重量％以上。這是由于，低于5重量％的添加，對(duì)型芯的強(qiáng)度提高沒(méi)什么幫助。
[0044]通過(guò)注塑成形，成形該取得的混合物而得到型芯用成形體。
[0045]其后，例如進(jìn)行截止到600 °C的脫脂處理，接著例如進(jìn)行1，200 °C下的燒結(jié)處理，得到型芯主體。
[0046]通過(guò)在粒度粗大的硅質(zhì)粒子中，添加球形超微粒的硅粉，經(jīng)制備的混合物的流動(dòng)性提高。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)型芯制作時(shí)的注塑成形壓力的降低。
[0047]<試驗(yàn)例1>
[0048]對(duì)于展示本發(fā)明的流動(dòng)性的效果的試驗(yàn)例進(jìn)行說(shuō)明。
[0049]就實(shí)現(xiàn)了注塑成形性提高的混合物的流動(dòng)性比較進(jìn)行了試驗(yàn)。
[0050]在硅質(zhì)粒子(例如220目)中，加入蠟(熱可塑性)10重量％，進(jìn)行混煉而使之復(fù)合化，將其作為比較的混合物。
[0051]在硅質(zhì)粒子(例如220目)中，以重量比9: 1混合硅粉，加入10重量％的蠟(熱可塑性)，進(jìn)行混煉而使之復(fù)合化，將其作為本試驗(yàn)的混合物。
[0052]將現(xiàn)有的沒(méi)有添加硅粉的(比較品混合物)、和添加有硅粉的(試驗(yàn)品混合物)的各混合物放入注塑成形機(jī)，比較加熱噴射時(shí)的壓力。
[0053]將只有硅質(zhì)粒子的現(xiàn)有的比較品混合物設(shè)為100時(shí)，添加有硅粉10重量％的試驗(yàn)品混合物為85，確認(rèn)到阻力變小，硅粉添加帶來(lái)流動(dòng)性的提高。
[0054]其結(jié)果為，在試驗(yàn)品混合物中，因?yàn)榱鲃?dòng)性提高，所以能夠?qū)崿F(xiàn)型芯制作時(shí)的注塑成形壓力的降低。另外，流動(dòng)性提高可以面向薄壁成形品、復(fù)雜形狀成形品的應(yīng)用。
[0055]<試驗(yàn)例2>
[0056]對(duì)于展示本發(fā)明的強(qiáng)度的效果的試驗(yàn)例進(jìn)行說(shuō)明。
[0057]在本試驗(yàn)例中，在硅砂(220目:20?70 μm)中，分別添加硅粉為10重量％、20重量％、30重量％、40重量％，向其中加入錯(cuò)，進(jìn)行加熱混煉，得到試驗(yàn)品混合物。在此，娃砂使用龍森社制“RD-120” (商品名)。
[0058]使用該得到的各試驗(yàn)品混合物，通過(guò)注塑成形得到成形體。
[0059]作為各評(píng)價(jià)試驗(yàn)體，得到寬30X長(zhǎng)200X厚5mm的試驗(yàn)體。
[0060]接著，進(jìn)行截止到600°C的脫脂處理和1，200°C下的燒結(jié)處理，得到型芯主體用的評(píng)價(jià)試驗(yàn)體。
[0061 ] 測(cè)量該得到