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1、(10)申请公布号 CN 103172391 A (43)申请公布日 2013.06.26 CN 103172391 A *CN103172391A* (21)申请号 201110435907.7 (22)申请日 2011.12.22 C04B 35/66(2006.01) (71)申请人 辽宁省轻工科学研究院 地址 110036 辽宁省沈阳市皇姑区崇山西路 3 号 (72)发明人 赵辉 韩绍娟 许壮志 薛健 张明 张全河 (74)专利代理机构 沈阳维特专利商标事务所 ( 普通合伙 ) 21229 代理人 甄玉荃 孙丽珠 (54) 发明名称 胶态成型制备异型浇口杯的方法 (57) 摘要 胶态成。
2、型制备异型浇口杯的方法， 是为了解 决传统的压机压制成型的浇口杯， 成本非常高， 强 度低， 而且由于长期使用钢模压制， 摩损严重， 会 大量引入模具上的杂质等设备原因， 严重影响了 产品品质等技术问题而设计的。该方法采用凝胶 注模工艺， 首先配制凝胶注模用单体溶液， 然后将 硬质粘土耐火材料加入到单体溶液中， 混合均匀 得到稳定的浆料， 加入催化剂和引发剂， 再真空除 气， 然后将陶瓷浆料浇注到模具中， 在设定温度下 使单体与交联剂完全反应， 得到陶瓷素坯， 将素坯 烘干、 烧结后， 即得到精密铸造用浇口杯制品。利 用本发明制备的浇口杯强度高， 耐冲刷、 高温下热 塑性好， 少粘渣， 耐火度。
3、可达到 1670-1770， 品 质高于传统方法制备的浇口杯。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 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 附图1页 (10)申请公布号 CN 103172391 A CN 103172391 A *CN103172391A* 1/1 页 2 1. 胶态成型制备异型浇口杯的方法， 该方法是通过以下技术方案来实现的 ： 采用的粉体主要为微米及亚微米硬质耐火材料， 通过凝胶注模工艺得到陶瓷制品 ； 首 先， 配制凝胶注模工艺用单体溶液， 在单体溶液中加入预处理过的陶瓷粉体， 球磨混。
4、合均匀 得到稳定的浆料， 加入催化剂和引发剂后， 抽真空除去混合在浆料中的空气， 然后将浆料浇 注入模具中保温至单体和交联剂完全反应， 得到陶瓷素坯， 脱模后， 将素坯干燥、 烧结， 即得 到浇口杯。 2. 根据权利要求 1 所述的胶态成型制备异型浇口杯的方法， 其特征在于 ： 所述凝胶 注模用单体溶液， 以丙烯酰胺为单体， 以 N， N- 亚甲基双丙烯酰胺为交联剂， 以聚丙烯酰胺 或柠檬酸铵作为分散剂， 以去离子水为分散介质配制而成 ； 各成分的质量百分比为 ： 单体 5 -15， 交联剂 0.25 -1.5， 分散剂 0.4 -4， 分散介质 79.5 -94.35。 3. 根据权利要求 。
5、1 所述的胶态成型制备异型浇口杯的方法， 其特征在于 ： 所述陶瓷粉 体的预处理为进行机械破碎， 粒径 1 毫米的微米及亚微米硬质耐火材料。 4. 根据权利要求 1 所述的胶态成型制备异型浇口杯的方法， 其特征在于 ： 所述浆料各 成分的质量百分比为 ： 陶瓷粉体 70 -90， 单体溶液 10 -30。 5. 根据权利要求 1 所述的胶态成型制备异型浇口杯的方法， 其特征在于 ： 所述引发剂 为硫酸铵， 按质量百分比其加入量为0.05-0.2； 所述催化剂为四甲基乙二胺， 按质量百 分比其加入量为 0.05 -0.2。 6. 根据权利要求 1 所述的胶态成型制备异型浇口杯的方法， 其特征在于。
6、 ： 所述浆料浇 注入模具中保温至单体和交联剂完全反应， 是指在 40 -100下保温， 直到浆料中的单体 与交联剂聚合形成凝胶网络。 7. 根据权利要求 1 所述的胶态成型制备异型浇口杯的方法， 其特征在于 ： 所述烧结， 从 室温以1/min-5/min的速度升温至400， 保温1-4小时， 然后以10/min-20/min 的速度升温至 1220 -1270， 保温 10-40 分钟。 权 利 要 求 书 CN 103172391 A 2 1/3 页 3 胶态成型制备异型浇口杯的方法 技术领域 0001 本发明涉及一种异型浇口杯制备方法， 尤其涉及一种胶态成型制备异型浇口杯的 方法。属耐。
7、火材料技术领域。 背景技术 0002 精密铸造用浇口杯， 是服务于铸造技术的基础组成部分， 特别是与钢铁工业的发 展有着极为密切的关系。浇口杯是冶炼工艺装备的组成部件之一。主要用于引导液体金属 进入型腔的通道。 正确的选择浇口杯的结构和尺寸以及在铸件上合理的安置能有效抑制铸 件产生气孔、 沙眼、 铁豆、 渣眼、 缩孔、 裂纹和浇不足等缺陷。 0003 目前， 国内市场的浇口杯很多， 但多为品质较低的产品， 通过采用传统的压机压制 成型的浇口杯， 成本非常高， 强度低， 而且由于长期使用钢模压制， 摩损严重， 会大量引入模 具上的杂质等设备原因， 严重影响产品品质。 发明内容 0004 本发明为。
8、了解决传统的压机压制成型的浇口杯， 成本非常高， 强度低， 而且由于长 期使用钢模压制， 摩损严重， 会大量引入模具上的杂质等设备原因， 严重影响了产品品质等 技术问题， 提出了一种制备精密铸造用的胶态成型制备异型浇口杯的方法。该方法是通过 以下技术方案来实现的 ： 0005 采用的粉体主要为微米及亚微米硬质耐火材料， 通过凝胶注模工艺得到陶瓷制 品。首先， 配制凝胶注模工艺用单体溶液， 在单体溶液中加入预处理过的陶瓷粉体， 球磨混 合均匀得到稳定的浆料， 加入催化剂和引发剂后， 抽真空除去混合在浆料中的空气， 然后将 浆料浇注入模具中， 保温至单体和交联剂完全反应， 得到陶瓷素坯， 脱模后，。
9、 将素坯干燥、 烧 结， 即得到浇口杯。 0006 与现有技术相比， 本发明具有以下优点 ： 0007 1) 本发明所用的凝胶注模工艺是一种湿法成形工艺， 可消除干法成型时粉体的软 团聚， 提高致密度。 同时凝胶注模工艺还是一种近净尺寸成型工艺， 即干燥后的素坯与烧结 体之间的形状与尺寸差异极小， 这样可以有效地控制制品的尺寸， 实现陶瓷制品的一次成 型， 而不需要对其进行机械加工， 大大降低了生产成本， 提高了产品的成品率， 缩短了生产 周期。 0008 2) 与模压工艺相比， 采用凝胶注模工艺制备浇口杯， 不需要价格较为昂贵的压机， 而只需要价格较为低廉的球磨机和搅拌机等设备， 一次性投入。
10、较低 ； 同时， 在制备过程中模 具无任何损耗， 可多次重复使用。 0009 因此利用本方法制备的浇口杯强度高， 耐冲刷、 高温下热塑性好， 少粘渣， 耐火度 可达到 1670-1770， 而且成本低， 不会引入其他杂质， 品质高于传统方法制备的浇口杯， 有 效提高了产品品质。 说 明 书 CN 103172391 A 3 2/3 页 4 附图说明 0010 图 1 胶态成型制备异型浇口杯的工作流程图 具体实施方式 0011 参看图 1， 制备精密铸造用的胶态成型制备异型浇口杯的方法。 0012 该方法包括如下步骤 ： 0013 第一步， 对硬质耐火材料进行预处理。 0014 所述预处理为对原。
11、料进行机械破碎， 粒度为 ： 1mm 以下即可。 0015 第二步， 配制凝胶注模用单体溶液， 以丙烯酰胺为单体， 以 N， N- 亚甲基双丙烯酰 胺为交联剂， 以聚丙烯酰胺或柠檬酸铵作为分散剂， 以去离子水为分散介质， 混合成为单体 溶液。 0016 所述单体溶液， 其各成分的质量百分比为 ： 单体5-15， 交联剂0.25-1.5， 分散剂 0.4 -4， 分散介质 79.5 -94.35。 0017 第三步， 将第一步得到的粉体加到第二步中得到的单体溶液中， 通过球磨将各成 分混合均匀， 得到稳定的浆料。 0018 所述陶瓷粉体， 为硬质耐火材料， 粒径 1 毫米。 0019 所述浆料，。
12、 其各成分的质量百分比为 ： 陶瓷粉体70-90， 单体溶液10-30。 0020 第四步， 在第三步中得到的浆料中加入过硫酸铵和四甲基乙二胺分别作为引发剂 和催化剂， 将浆料进行搅拌混合， 同时抽真空除去浆料中的空气， 待气泡完全消除后， 将陶 瓷浆料从模具的浇口浇入， 转移模具到烘箱中， 在 40 -100下保温， 直到浆料中的单体 与交联剂原位聚合形成凝胶网络， 将模具连同里面的陶瓷素坯在室温下自然冷却， 然后脱 模， 得到陶瓷素坯， 将素坯干燥， 得到质地坚硬， 且无裂纹的陶瓷素坯。 0021 所述引发剂的加入量为质量百分比 0.05 -0.2， 催化剂的加入量为质量百分 比 0.05。
13、 -0.2。 0022 第五步， 将第四步中得到的陶瓷素坯进行烧结， 得到品质优良的浇口杯制品。 0023 所述烧结， 具体为 ： 从室温以 1 /min-5 /min 的速度升温至 400， 保温 1-4 小 时， 然后以 10 /min-20 /min 的速度升温至 1220 -1270， 保温 10-40 分钟。 0024 实施例 1 ： 0025 陶瓷粉体原料采用平均粒径为1微米。 配制1000ml单体溶液预混液， 质量比例为 ： 10丙烯酰胺单体 ； 1 N， N- 亚甲基双丙烯酰胺交联剂 ； 2聚丙烯酰胺分散剂 ； 87去离 子水。 0026 配制质量固含量为 60的浆料， 球磨混。
14、合 2 小时。 0027 分别加入催化剂四甲基乙二胺和引发剂过硫酸铵， 加入量均为上述浆料的 0.2， 再真空搅拌除气15分钟， 然后浇注入模具中， 在80下保温30分钟。 将模具置于室温条件 下， 待模具冷却后， 脱模得到浇口杯素坯。 0028 将素坯在湿度为 90的恒温恒湿箱中， 直至坯体不再收缩， 即可转移至烘箱中， 在 40、 60、 80 和 100下于空气中各干燥 4 小时， 即得到坚硬的浇口杯素坯。将浇口杯素坯在 烧结炉中， 从室温以 1 /min-5 /min 的速度升温 至 400， 保温 1 小时， 然后以 10 / min-20 /min 的速度升温至 1220烧结 40。
15、 分钟， 随炉冷却， 得到浇口杯制品， 强度 24MPa， 说 明 书 CN 103172391 A 4 3/3 页 5 耐火度 1670 度。 0029 实施例 2 ： 0030 陶瓷粉体原料采用平均粒径为1微米。 配制1000ml单体溶液预混液， 质量比例为 ： 5丙烯酰胺单体 ； 0.25N， N-亚甲基双丙烯酰胺交联剂 ； 4聚丙烯酰胺分散剂 ； 90.75 去离子水。 0031 配制质量固含量为 70的浆料， 球磨混合 2 小时。 0032 分别加入催化剂四甲基乙二胺和引发剂过硫酸铵， 加入量均为上述浆料的 0.05， 再真空搅拌除气 15 分钟， 然后浇注入模具中， 在 80下保温。
16、 30 分钟。将模具置于 室温条件下， 待模具冷却后， 脱模得到浇口杯素坯。 0033 将素坯在湿度为 90的恒温恒湿箱中， 直至坯体不再收缩， 即可转移至烘箱中， 在 40、 60、 80 和 100下于空气中各干燥 4 小时， 即得到坚硬的浇口杯素坯。将浇口杯素坯 在烧结炉中， 从室温以 1 /min-5 /min 的速度升温至 400， 保温 2 小时， 然后以 10 / min-20 /min 的速度升温至 1250， 烧结时间为 25 分钟， 最后得到的浇口杯， 强度 22MPa 耐火度 1710 度。 0034 实施例 3 0035 陶瓷粉体原料采用平均粒径为 1 微米。配制 10。
17、00ml 单体溶液预混液， 质量比例 为 ： 15丙烯酰胺单体 ； 0.75 N， N- 亚甲基双丙烯酰胺交联剂 ； 0.4聚丙烯酰胺分散剂 ； 83.85去离子水。 0036 配制质量固含量为 80的浆料， 球磨混合 2 小时。 0037 分别加入催化剂四甲基乙二胺和引发剂过硫酸铵， 加入量均为上述浆料的 0.15， 再真空搅拌除气 15 分钟， 然后浇注入模具中， 在 90下保温 30 分钟。将模具置于 室温条件下， 待模具冷却后， 脱模得到浇口杯素坯。 0038 将素坯在湿度为 90的恒温恒湿箱中， 直至坯体不再收缩， 即可转移至烘箱中， 在 40、 60、 80 和 100下于空气中各。
18、干燥 4 小时， 即得到坚硬的浇口杯素坯。将浇口杯素坯在 烧结炉中， 从室温以 1 /min-5 /min 的速度升温 至 400， 保温 4 小时， 然后以 10 / min-20 /min 的速度升温至 1270， 烧结时间为 10 分钟， 最后得到的浇口杯， 强度 20MPa 耐火度 1770 度。 0039 实施例 4 0040 配制 1000ml 单体溶液预混液， 质量比例为 ： 5丙烯酰胺单体 ； 1.5 N， N - 亚甲 基双丙烯酰胺交联剂 ； 4聚丙烯酰胺分散剂 ； 89.5去离子水。其他同实施例 1。 0041 实施例 5 0042 配制 1000ml 单体溶液预混液， 质量比例为 ： 15丙烯酰胺单体 ； 0.25 N， N - 亚 甲基双丙烯酰胺交联剂 ； 0.4聚丙烯酰胺分散剂 ； 84.35去离子水。其他同实施例 2。 说 明 书 CN 103172391 A 5 1/1 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 103172391 A 6 。