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1、(10)申请公布号 CN 104072137 A (43)申请公布日 2014.10.01 C N 1 0 4 0 7 2 1 3 7 A (21)申请号 201410225006.9 (22)申请日 2014.05.24 C04B 35/56(2006.01) C04B 35/583(2006.01) C04B 35/628(2006.01) (71)申请人芜湖浙鑫新能源有限公司 地址 241000 安徽省芜湖市弋江区高新技术 产业开发区南区中小企业创业园32号 产房 (72)发明人高博 王伟 姜银珠 赵夫涛 (74)专利代理机构安徽合肥华信知识产权代理 有限公司 34112 代理人余成俊 。
2、(54) 发明名称 一种水泵叶轮用陶瓷型芯 (57) 摘要 本发明公开了一种水泵叶轮用陶瓷型芯， 其特征在于它是由下述重量百分比的原料组 成的：矿化剂14-20wt、增塑剂12-18wt、 氧化镧1-2wt、玻璃纤维2-3wt、硬脂酸 0.1-0.2wt、余量为稀土包覆复合粉体，本发明 的陶瓷型芯中加入碳化钛具有很好的熔点、煅烧 强度，可以增强型芯的耐火性，可有效避免在叶轮 铸造过程中出现粘沙等铸造缺陷，且碳化钛能够 溶解于硝酸和氢氟酸，脱芯方便。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书3页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 (10。
3、)申请公布号 CN 104072137 A CN 104072137 A 1/1页 2 1.一种水泵叶轮用陶瓷型芯，其特征在于它是由下述重量百分比的原料组成的： 矿化剂14-20wt、增塑剂12-18 wt、氧化镧1-2 wt、玻璃纤维2-3 wt、硬脂酸 0.1-0.2 wt、余量为稀土包覆复合粉体； 所述的矿化剂为氧化锆、氧化镁、莫来石粉中的一种或者两种及以上，以任意质量比混 合组成，且细度为50-200m； 所述的增塑剂是由下述重量份的原料组成的： 石蜡80-90、蜂胶3-4、萜烯树脂4-5、聚环氧乙烷1-2、硅烷偶联剂KH550 0.1-0.2； 将上述萜烯树脂加热软化，加入聚环氧乙烷。
4、，搅拌均匀后加入剩余各原料，600-800转 /分搅拌分散4-6分钟，冷却出料，即得所述增塑剂； 所述的稀土包覆复合的制备方法包括以下步骤： （1）将碳化钛、氮化硼混合，球磨，800-1000煅烧1-2小时，出料细磨，得粒度为 80-160m的基础粉体； （2）将重量比为10-15:1的十二烷基苯磺酸钠和蔗糖酯混合，加入到混合料重量 200-300倍的去离子水中，加热到45-50，加入上述基础粉体，搅拌分散20-30分钟，得分 散液； （3）将无机锆盐和无机钇盐以任何比例混合作为稀土氧化物前驱体，称取无机锆盐和 无机钇盐放入盛有去离子水的容器中搅拌并加热制得前驱体溶液； （4）将上述分散液加入。
5、前驱体溶液中，调节溶液的PH值至8-10，得混合液； （5）将上述混合液烘干，得到烘干粉体，将烘干粉体进行烧结得到稀土包覆复合粉体粉 体，烧结温度为1200-1400，时间为0.5-20h。 2.根据权利要求1所述的一种水泵叶轮用陶瓷型芯，其特征在于，所述的稀土包覆复 合粉体的制备中，所述的稀土氧化物前驱体的混合质量与基础粉体的质量比为1:17-20。 3.根据权利要求1所述的一种水泵叶轮用陶瓷型芯，其特征在于，所述的稀土包覆复 合粉体的制备中，所述的无机锆盐为氯化锆或硝酸锆，所述的无机钇盐为氯化钇或硝酸钇。 4.根据权利要求1所述的一种水泵叶轮用陶瓷型芯，其特征在于，所述的稀土包覆复 合粉体。
6、的制备中，所述的稀土氧化物前驱体溶液，它的浓度为0.01-0.04mol/L。 5.根据权利要求1所述的一种水泵叶轮用陶瓷型芯，其特征在于，所述的稀土包覆复 合粉体的制备中，所述的碳化钛、氮化硼、十二烷基苯磺酸钠的质量比为5-10:80-90:2-3。 6.一种如权利要求1所述的水泵叶轮用陶瓷型芯的制备方法，其特征在于包括以下步 骤： （1）取上述增塑剂重量的5-10%与硬脂酸混合，加热到60-65，搅拌均匀后加入玻 璃纤维、氧化镧，200-300转/分搅拌分散4-6分钟，加入上述稀土包覆复合粉体重量的 5-10%，升高温度为100-130，保温搅拌20-30分钟，球磨，烘干，得预混料； （2。
7、）将混料机加热到120-140，依次加入预混料和剩余各原料，保温搅拌3-6小时，根 据要求进行造型，烧结，即得所述水泵叶轮用陶瓷型芯，所述烧结温度为1200-1400，时间 为0.5-20h。 权 利 要 求 书CN 104072137 A 1/3页 3 一种水泵叶轮用陶瓷型芯 技术领域 0001 本发明主要涉及精密铸造领域，尤其涉及一种水泵叶轮用陶瓷型芯。 背景技术 0002 合金铸件的复杂内腔主要通过使用预制的陶瓷型芯来成型，并待铸件铸成后设法 脱除。其工艺流程如下：陶芯制备、含陶芯的蜡模制备、制壳、型壳脱蜡和焙烧、合金浇铸、脱 芯。众所周知，随着我国发展大型飞机项目和各种新型发动机研制项。
8、目的启动，对钛合金精 密铸件的形体、结构及其性能提出了更高的要求。 0003 目前，研究较为广泛的氧化硅、氧化硅基陶瓷型芯，因型芯材料不具备对熔融钛合 金良好的化学反应惰性且脱芯工艺复杂很难应用于钛合金精铸领域。由于氮化硼与熔融 钛合金在高温下具有较高的化学反应惰性，且具良好的高温抗蠕变性能，氮化硼是一种很 适合用做钛合金精铸用陶瓷型芯的骨料。近年来引起了相关科研人员的关注，如公开号 200610028168.9的中国发明专利申请公开了一种用于钛及钛合金精密铸造的氮化硼陶瓷 型壳的制备方法，该发明中采用氮化硼粉料及其醋酸锆或硅溶胶为粘结剂制成涂料浆。由 于钛合金的形状越来越复杂，现在的钛合金铸。
9、件往往带有复杂内腔，这要求型芯在钛合金 浇注过程中具备良好的高温抗蠕变性能进而保证形状的完整性同时也对对型芯的脱除性 能提出了更高的要求。但氮化硼化学性能稳定给型芯脱除带来了一定困难尤其是对于形状 复杂的型芯很难用机械方法进行清除。为了改善型芯的脱芯性能，氧化硅型芯材料也受到 相关科研人员的关注，如CN 102531648 A的中国发明专利申请公开了一种钛合金铸造用氧 化硅基体陶瓷型芯及制备方法，由于在钛合金精密铸造工艺较为复杂，从含陶芯的蜡模制 备到合金的浇注时间一般均在两周以上，型芯在使用过程中要与水基涂料相接触。上述专 利制备出的型芯遇水后即发生水化反应而造成型芯的溃散，因此，上述型芯难。
10、以实际应用 于钛合金精密铸造领域。 发明内容 0004 本发明目的就是提供一种水泵叶轮用陶瓷型芯。 0005 本发明是通过以下技术方案实现的： 一种水泵叶轮用陶瓷型芯，它是由下述重量百分比的原料组成的： 矿化剂14-20wt、增塑剂12-18 wt、氧化镧1-2 wt、玻璃纤维2-3 wt、硬脂酸 0.1-0.2 wt、余量为稀土包覆复合粉体； 所述的矿化剂为氧化锆、氧化镁、莫来石粉中的一种或者两种及以上，以任意质量比混 合组成，且细度为50-200m； 所述的增塑剂是由下述重量份的原料组成的： 石蜡80-90、蜂胶3-4、萜烯树脂4-5、聚环氧乙烷1-2、硅烷偶联剂KH550 0.1-0.2。
11、； 将上述萜烯树脂加热软化，加入聚环氧乙烷，搅拌均匀后加入剩余各原料，600-800转 /分搅拌分散4-6分钟，冷却出料，即得所述增塑剂； 说 明 书CN 104072137 A 2/3页 4 所述的稀土包覆复合的制备方法包括以下步骤： （1）将碳化钛、氮化硼混合，球磨，800-1000煅烧1-2小时，出料细磨，得粒度为 80-160m的基础粉体； （2）将重量比为10-15:1的十二烷基苯磺酸钠和蔗糖酯混合，加入到混合料重量 200-300倍的去离子水中，加热到45-50，加入上述基础粉体，搅拌分散20-30分钟，得分 散液； （3）将无机锆盐和无机钇盐以任何比例混合作为稀土氧化物前驱体，称。
12、取无机锆盐和 无机钇盐放入盛有去离子水的容器中搅拌并加热制得前驱体溶液； （4）将上述分散液加入前驱体溶液中，调节溶液的PH值至8-10，得混合液； （5）将上述混合液烘干，得到烘干粉体，将烘干粉体进行烧结得到稀土包覆复合粉体粉 体，烧结温度为1200-1400，时间为0.5-20h。 0006 一种水泵叶轮用陶瓷型芯，所述的稀土包覆复合粉体的制备中，所述的稀土氧化 物前驱体的混合质量与基础粉体的质量比为1:17-20。 0007 一种水泵叶轮用陶瓷型芯，所述的稀土包覆复合粉体的制备中，所述的无机锆盐 为氯化锆或硝酸锆，所述的无机钇盐为氯化钇或硝酸钇。 0008 一种水泵叶轮用陶瓷型芯，所述的。
13、稀土包覆复合粉体的制备中，所述的稀土氧化 物前驱体溶液，它的浓度为0.01-0.04mol/L。 0009 一种水泵叶轮用陶瓷型芯，所述的稀土包覆复合粉体的制备中，所述的碳化钛、氮 化硼、十二烷基苯磺酸钠的质量比为5-10:80-90:2-3。 0010 一种水泵叶轮用陶瓷型芯的制备方法，包括以下步骤： （1）取上述增塑剂重量的5-10%与硬脂酸混合，加热到60-65，搅拌均匀后加入玻 璃纤维、氧化镧，200-300转/分搅拌分散4-6分钟，加入上述稀土包覆复合粉体重量的 5-10%，升高温度为100-130，保温搅拌20-30分钟，球磨，烘干，得预混料； （2）将混料机加热到120-140，。
14、依次加入预混料和剩余各原料，保温搅拌3-6小时，根 据要求进行造型，烧结，即得所述水泵叶轮用陶瓷型芯，所述烧结温度为1200-1400，时间 为0.5-20h。 0011 本发明的优点是： 本发明的陶瓷型芯中加入碳化钛具有很好的熔点、煅烧强度，可以增强型芯的耐火性， 可有效避免在叶轮铸造过程中出现粘沙等铸造缺陷，且碳化钛能够溶解于硝酸和氢氟酸， 脱芯方便。 具体实施方式 0012 实施例1 一种水泵叶轮用陶瓷型芯，其特征在于它是由下述重量百分比的原料组成的： 矿化剂20wt、增塑剂18 wt、氧化镧2 wt、玻璃纤维2wt、硬脂酸0.2 wt、余 量为稀土包覆复合粉体； 所述的矿化剂为氧化锆，。
15、且细度为50-200m； 所述的增塑剂是由下述重量份的原料组成的： 石蜡90、蜂胶3、萜烯树脂5、聚环氧乙烷2、硅烷偶联剂KH5500.2； 说 明 书CN 104072137 A 3/3页 5 将上述萜烯树脂加热软化，加入聚环氧乙烷，搅拌均匀后加入剩余各原料，600-800转 /分搅拌分散4-6分钟，冷却出料，即得所述增塑剂； 所述的稀土包覆复合的制备方法包括以下步骤： （1）将碳化钛、氮化硼混合，球磨，1000煅烧2小时，出料细磨，得粒度为80-160m的 基础粉体； （2）将重量比为15:1的十二烷基苯磺酸钠和蔗糖酯混合，加入到混合料重量300倍的 去离子水中，加热到50，加入上述基础粉。
16、体，搅拌分散30分钟，得分散液； （3）将无机锆盐和无机钇盐以任何比例混合作为稀土氧化物前驱体，称取无机锆盐和 无机钇盐放入盛有去离子水的容器中搅拌并加热制得前驱体溶液； （4）将上述分散液加入前驱体溶液中，调节溶液的PH值至10，得混合液； （5）将上述混合液烘干，得到烘干粉体，将烘干粉体进行烧结得到稀土包覆复合粉体粉 体，烧结温度为1400，时间为20h。 0013 一种水泵叶轮用陶瓷型芯，所述的稀土包覆复合粉体的制备中，所述的稀土氧化 物前驱体的混合质量与基础粉体的质量比为1:20。 0014 一种水泵叶轮用陶瓷型芯，所述的稀土包覆复合粉体的制备中，所述的无机锆盐 为氯化锆或硝酸锆，所述。
17、的无机钇盐为氯化钇或硝酸钇。 0015 一种水泵叶轮用陶瓷型芯，所述的稀土包覆复合粉体的制备中，所述的稀土氧化 物前驱体溶液，它的浓度为0.01mol/L。 0016 一种水泵叶轮用陶瓷型芯，所述的稀土包覆复合粉体的制备中，所述的碳化钛、氮 化硼、十二烷基苯磺酸钠的质量比为5:90:3。 0017 一种水泵叶轮用陶瓷型芯的制备方法，包括以下步骤： （1）取上述增塑剂重量的10%与硬脂酸混合，加热到65，搅拌均匀后加入玻璃纤维、 氧化镧，300转/分搅拌分散6分钟，加入上述稀土包覆复合粉体重量的10%，升高温度为 130，保温搅拌30分钟，球磨，烘干，得预混料； （2）将混料机加热到140，依次加入预混料和剩余各原料，保温搅拌3小时，根据要求 进行造型，烧结，即得所述水泵叶轮用陶瓷型芯，所述烧结温度为1400，时间为10h。 0018 性能测试： 室温抗弯强度为39MPa、烧成收缩率为0.36。 说 明 书CN 104072137 A 。