專利名稱:熔模石膏型的制造方法及涂料的制作方法
本發明提供了一種熔模石膏型的制造方法，其特點是在蠟模表面浸掛一層特殊的涂料，然后對這種蠟模灌注石膏漿料。所制得的熔模石膏型可用來鑄造表面質量很高的鋁合金。銅合金及鋅合金薄壁復雜鑄件。
熔模石膏型鑄造法是生產復雜形狀和薄壁精密鑄件的現有技術，主要工藝過程包括制蠟模、將石膏混合粉料與水混合制漿料、漿料灌入具有蠟模的箱框中形成石膏型、石膏型自行硬化后從箱框中取出進行脫蠟、石膏型干燥焙燒、澆注金屬等工序。熔模石膏型的制造是獲得優質鑄件的關鍵性技術之一。在制石膏型過程中，國內外普遍采用真空技術，即將石膏混合粉料和水在真空下進行攪拌成漿料，再將漿料在真空下灌入固定好蠟模的箱框內。利用真空設備是為了減少漿料中以氣泡形式存在的氣體，以免灌漿時這些氣泡吸附在蠟模表面，最后造成鑄件表面出現大小不等的“金屬豆”。或是為了提高石膏漿料對蠟模的復制性。但利用真空技術不能完全排除石膏漿料中的氣泡，仍有0.5-3毫米的氣泡存在于漿料中。灌漿時這些氣泡一旦與蠟模接觸就會吸附在蠟模表面，最后使鑄件表面質量變壞。
引起鑄件表面質量下降的另一個原因是石膏漿料中耐火材料和水的分層。若蠟模有水平面，灌漿后，由于漿料中較重的耐火材料下沉，出現漿料上部分含水分較多和下部分含耐火材料較多，因此與水平面蠟模下表面接觸的漿料中水量較大，引起鑄件表面出現“水紋狀”缺陷，降低了鑄件的表面光潔性。
本發明的目的在于，尋求一種不受漿料質量的影響(如含有氣泡和密度不均勻等)，不用真空設備的熔模石膏型制造方法，改善表面質量，提高尺寸精度。
本發明的另一目的是得到一種性能良好的涂料，用于所發明的熔模石膏型制造方法中。
石膏漿料中存在氣泡以及漿料的密度分布不均勻是引起鑄件表面質量下降的主要原因。對于具有內腔的鑄件，存在于內腔表面的“金屬豆”難于清理而使鑄件報廢。本發明的原理，是事先在蠟模表面浸涂一種涂料。這種涂料對蠟模的附著性和對石膏漿料的結合性良好，并且與石膏型具有一致的膨脹收縮特性。蠟模浸涂涂料后，在自然條件下放置一段時間，就會在蠟模表面形成一層0.5-2毫米的致密的薄殼。灌注石膏漿料時，這層薄殼能有效地隔離漿料中氣泡與蠟模的接觸，并且有效地防止由漿料密度不均勻引起的鑄件表面缺陷。因此，制熔模石膏型時，不需要真空攪拌和真空灌漿設備來減少漿料中氣泡。本發明提供的方法和涂料可用于適合石膏型鑄造的合金鑄件，如鋁合金、銅合金、鋅合金等。
1、涂料本發明中涂料組份及配比如下干粉料20-80%石膏，10-60%鋁礬土(大于270目)，10-60%石英粉(大于270目)。
附加物甘油、正辛醇、乙二醇乙醚、烷基磺酸鈉、混合醇氧化乙烯醚。
粘接劑1、SiO含量為12-22%的硅酸乙酯水解液;2、SiO2含量為24-27.5%的硅溶膠;3、模數為0.5-4，比重為1.0-1.4的水玻璃;4、磷酸鋁。
以上四種粘接劑中任一種均可作為涂料的粘結劑。當選用硅溶膠作粘接劑時，需用酒精稀釋。其過程是在充分攪拌下，先把20-25%的乙醇(占混合液體體積數)以細流狀加入硅溶膠中(可用40-60轉/分攪拌器)，繼續攪拌2-3分鐘即可使用。當選用硅酸乙酯水解液作粘接劑時，需將硅酸乙酯水解液與水混合后使用，即在不斷攪拌下，先把10-80%水(占混合液體體積數)以細流狀加入到硅酸乙酯水解液中。加完后繼續攪拌0.5-3分鐘備用。
附加物中甘油用來提高蠟模涂料層的韌性，降低脆性和防止開裂。正辛醇作為涂料的消泡劑。乙二醇乙醚、烷基磺酸鈉、混合醇氧化乙烯醚均為表面活性劑，用來降低涂料與蠟模之間的界面強力，增加涂料的滲透能力，本發明涂料中可任選上述一種或一種以上的表面活性劑。
干粉料組份中所用的耐火材料，除了石英粉和鋁礬土粉外，還可選用煤矸石粉、上店土、方石英粉、剛玉粉、鋯英粉等耐火材料。或者選用與石膏型材料相同的干粉料組份及配比來制涂料。
按照本發明，首先按以上所給的干粉料組份的比例稱取石膏。鋁礬土粉和石英粉，并將它們放在一起混拌均勻。量取體積為75-130毫升的粘接劑，與占粘接劑重量0.5-0.7%甘油、0.05-0.1%正辛醇和0.1-0.5%的表面活性劑混合，然后將這種含有附加物的粘接劑加入到100克的干粉料中，用40-60轉/分攪拌1-3分鐘(量少時可用手工攪拌)即得到所需要的涂料。
2、制熔模石膏工藝本發明提出的制熔模石膏型工藝如下采用蠟基模料制熔模時，在浸涂涂料之前，先將模組放入表面活性物質的水溶液中浸泡進行脫酯去油處理。這種表面活性物質的水溶液，可以是0.2-0.5%(重量比)堿性低的肥皂或洗滌劑、烷基磺酸鈉或混合醇氧化乙烯，《浸泡液中取出蠟模組稍晾干后即可進行浸涂涂料》。
蠟模模組浸入涂料中，輕微晃動模組，以便涂料完全浸潤蠟模表面。如果蠟模表面形狀復雜，可用毛筆或軟毛刷沾上涂料在小凹槽、拐角凹面處涂刷后再浸入涂料中。或蠟模自涂料中取出后用毛筆或軟毛刷在凹槽處涂刷，隨后再浸涂一次涂料。蠟模浸涂涂料后，在自然環境下放置5分鐘以上，使蠟模表面的涂料部分干燥，形成較硬的薄殼。這時可將石膏漿料灌入放有這種蠟模模組的箱框中來制造熔模石膏型。石膏漿料自硬后即可取出石膏型，進行脫蠟、干燥焙燒和澆注金屬。本發明中所用的石膏漿料可以在真空下制備，也可以在大氣環境下制備。
本發明簡化了熔模石膏型的制備方法，即不需用投資大、操作和管理復雜的真空系統設備，并且獲得的鑄件表面質量優于采用傳統方法和設備所得到的鑄件表面質量。本發明給出的涂料原材料來源廣泛，價格便宜，涂料制作簡單。在航天、航空、兵器及其它工業中生產薄壁、表面形狀復雜且表面質量要求很高的鋁合金、銅合金和鋅合金鑄件時，可以大大減少設備投資。
實施例Ⅰ按下列重量百分比混勻干粉料65%石膏、25%鋁礬土粉(270目)、10%石英粉(320目)。調制粘接劑取15%水(體積比)，在不斷攪拌下加入到85%硅酸乙酯水解液(體積比)中。加水完畢，向硅酸乙酯水解液與水的混合體中加重量比為0.6%甘油、0.05%正辛醇、0.3%乙二醇乙醚、0.1%烷基磺酸鈉，繼續攪拌1分鐘即可。
每100克干粉料加粘結劑100毫升調勻成漿料，就得到所需要的涂料。
實施例Ⅱ按一般熔模鑄造法壓制蠟模。本例中選用的蠟模具有如下特點最大尺寸為50毫米，平均壁厚為1.5毫米。具有一斷面積為2平方厘米，最薄斷面為0.7毫米。具有一斷面積為2平方厘米，深40毫米的空腔。空腔內表面有深2毫米、寬1.5毫米的凹槽多處。蠟模外表面復雜程度中等。
蠟模組焊成模組后，在0.4%(重量比)的“海歐牌”洗滌劑的水溶液中浸泡30分鐘。從浸泡液中取出蠟模模組后在自然環境下放置5分鐘，然后浸入按實例Ⅰ配制的涂料中并輕微晃動蠟模模組。蠟模浸涂涂料后放入事先準備好灌石膏漿料的箱框中，在自然條件下放置2小時，這時蠟模表面的涂料形成薄殼。
在自然環境下制石膏漿料，本例中使用的石膏漿料干粉組成及混水量如下;50%石膏、28%石英粉、22%鋁礬土粉。每100克干粉料加水70毫升、加0.3克長為5-10毫米的玻璃纖維攪拌成漿料。漿料灌入箱框內15分鐘自行固化后，取出石膏型，即可按常用方法進行脫蠟、焙燒、澆注。
實施例Ⅲ
根據熔模石膏型透氣性低的特點，對于薄壁鑄件澆注金屬常用的方法有1、在一定真空度下澆注金屬液，并在真空下結晶;2、真空下澆注金屬液，在一定壓力下結晶;3、吸鑄;4、大氣壓下澆注、加壓下結晶等。本例選用真空下澆注、壓力下結晶的澆注方案。爐料含5.0%鋅、0.5%鎂、0.4%銘、0.3%鈦的ZL402合金，爐料熔化后按常用方法進行除氣處理。鋁液澆注溫度為710℃、石膏型型溫為250℃、真空室的真空度為160托。
鑄件的清理十分方便，輕微震動或放在水中浸泡一段時間，鑄件內腔的石膏自行潰散。細微凹槽內涂料層的清理也十分方便。所得鑄件表面無“鋁豆”、無“水紋狀”缺陷，凹槽及拐角棱角清晰，無“結疤”缺陷，鑄件在無切削加工或少量選擇性的加工條件下就可使用，其表面粗糙度Ra為1.25-2.5微米，相當于原表面光潔度
6值。
權利要求
1.一種鑄造用熔模石膏型的制造方法，其特征是在對蠟模進行脫脂處理后。在蠟模表面浸涂用于隔離石膏漿料和蠟模的涂料，然后在自然條件下放置五分鐘以上，使蠟模表面形成-0.5-2.0毫米的致密薄殼層，然后灌注漿料。
2.用于權利要求
1所述制造方法的涂料，其特征在于該涂料由以下成份組成a、干粉料包括20-80%的石膏;10-60%的鋁礬土，(大于270目);10-60%的石英粉(大于270目)。b、粘接劑Sio含量為12-22%的硅酸乙酯水解液c、表面活性劑乙二醇乙醚d、附加物包括甘油，正辛醇上述成份配比為干粉料100克，粘接劑70-130毫升，甘油為粘接劑重量的0.5-0.7%，正辛醇為粘接劑重量的0.05-0.1%，表面活性劑為粘接劑重量的0.1-0.5%。
3.權利要求
2所述涂料，其特征是所述粘接劑還可以采用SiO2含量為24-27.5%的硅溶液，或模數為0.5-4，比重為1.0-1.4的水玻璃或磷酸鋁，表面活性劑可以采用乙二醇乙醚或烷基磺酸鈉、或混合醇氧化乙烯醚，干粉料可用煤矸石粉，上店土，方石英粉，剛玉粉，鋯英粉等耐火材料或與石膏型材料組份及配比相同的干粉料來代替。
4.權利要求
2、3所述涂料的配制方法，其特征在于a、將干粉料混拌均勻a、粘接劑，表面活性劑和附加物混合c、將a、b混合并用40-60轉/分攪拌器攪拌1-3分鐘。
專利摘要
本發明提供了一種熔模石膏型的制造方法。其主要特點是在蠟模表面浸涂一層特殊的涂料。使之部分干燥結成薄殼后再對這種蠟模灌注石膏漿料來制備熔模石膏型。對所得的熔模石膏型進行脫蠟、干燥熔燒和澆注金屬液與常用方法相同。利用這種方法制得的石膏型型腔表面光潔、鑄件表面質量高、在制石膏型中不需用真空攪拌和真空澆灌石膏漿的設備。
文檔編號B22C9/04GK87100343SQ87100343
公開日1988年4月6日 申請日期1987年1月17日
發明者葉榮茂, 張東成, 王惠光, 潘金玉, 李邦盛 申請人:哈爾濱工業大學導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan