专利名称：镁合金陶瓷型精密铸造方法
技术领域：
本发明涉及一种铸造技术领域的方法，特别涉及一种镁合金陶瓷型精密铸造 方法。
背景技术：
陶瓷型精密铸造工艺广泛应用浇注各种型腔模具。陶瓷型精铸模具的尺寸精 度高，表面粗糙度值较低，能縮短模具加工周期40_60%，降低成本50%以上。经 对现有技术的文献检索发现，韩成年在2005年第6期《中国铸造装备与技术》中 发表的《用陶瓷型铸造金属型的效果》中提到了用硅胶模翻制陶瓷型的工艺，该 工艺中所用硅胶较多，成本较高，并且硅胶厚度较大，在陶瓷型起型时困难，容 易将陶瓷型的细微部分损坏。
经对现有技术的文献检索发现，为了解决上述的问题，宋泽云等在2005年第 33巻第一期的《浙江工业大学的学报》上发表《陶瓷型精密铸造工艺再快速鞋模 制造中的应用》，该文中提出了用陶瓷型铸造锌基合金鞋模的方法，此方法中硅 胶抽真空后涂刷于母模之上，制取硅胶模，然后用硅胶模翻制出一个陶瓷模，在 用陶瓷模铸造金属型。然而，此种方法中硅橡胶在涂刷的过程中与母模接触不紧 密，复制效果不好，并且在涂刷过程中依然会产生气泡，使铸件表面产生缺陷。
由于镁合金易燃，化学性质较为活泼，易于其他物质起反应，将陶瓷型精密 铸造应用于镁合金的成形，在国内外文献中还未见报道。因此如何解决镁合金陶 瓷型铸造过程中的燃烧问题及其界面反应影响制件表面的问题，是镁合金陶瓷型 铸造的难点所在。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种镁合金陶瓷型精密铸造方 法，使其在传统陶瓷型铸造的基础上，通过硅橡胶涂刷后抽真空来制作橡胶模，
第一次将陶瓷型铸造应用于镁合金的液态精密成形中，利用SFe和C02的混合气体
来防止镁合金在熔炼和浇注时燃烧，并通过控制模具温度和浇注温度解决镁合金 在铸造过程中与陶瓷型反应的问题。
本发明是通过以下技术方案实现的，包括以下步骤
第一步，硅橡胶模的制作在母模上涂刷一层无收縮硅橡胶，并抽真空消除 气泡，从而将母模的形状完全复制。所制硅胶模用作陶瓷块成形的模具。 所述抽真空，其真空度为-O. 02MPa。
第二步，水解液的配制将硅酸乙酯、溶剂、催化剂、透气剂、醋酸混合在 密封的玻璃容器中，不断搅拌水解，然后装入密闭容器中，放置后使用。所制水 解液是作为陶瓷型制作的粘结剂。
所述溶剂为酒精。
所述催化剂为盐酸。
所述醋酸用于增加陶瓷韧性。
所述透气剂为双氧水。
所述水解液中，硅酸乙酯、酒精、水、盐酸、醋酸、双氧水重量比如下硅
酸乙酯65-80%，蒸馏水8-15%，酒精10-20%，盐酸O. 3-0. 5%，醋酸O. 3-0. 5%，双 氧水O. 1%。
所述搅拌，其时间至少为l小时-3小时。
所述放置，其时间为24小时。
第三步，陶瓷型的制作将石英砂、石英粉作为填料，以配置好的水解液作 为粘结剂，选取2.7:l-3.8:l(g/ml)的粉液比，使用25% (质量分数)醋酸铵水 溶液作为硬化剂，将加入了硬化剂的桨料倒入硅橡胶模中，待其硬化，制作陶瓷 型，并烧结。所制作陶瓷型作为合金浇注的成形面，以期获得所需形状。 所用石英砂、石英粉具体的粒度和比例为
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) 所述烧结，其温度为800。C-120(TC，烧结时间^1小时。 第四步，用粘土砂或水玻璃砂制作型腔，以获得产品所需的外形轮廓。 选用粘土砂造型时，将砂型至于25(TC烘箱内烘烤20小时以上；如果选用水玻璃砂造型，则水玻璃占粉料重的7-8% ，然后用C02气体吹，使其硬化。
第五步,合金熔炼与浇注在保护气体、覆盖剂、防燃剂的保护下熔炼镁合 金。将陶瓷模放于粘土砂或水玻璃砂型腔中，然后倒入或压入镁合金液，进行镁 合金浇注。
所述熔炼镁合金，根据各种不同的镁合金从镁合金熔剂标准的型号RJ-1、 RJ-2、 RJ-3、 RJ-4、 RJ-5、 RJ-6种选用不同的覆盖剂。
所述镁合金浇注可以选用低压浇注也可以选用重力浇注，在选用重力浇注镁 合金时需要采用SF6和C02的混合气体作为保护气，并在镁合金液面上撒少许硫磺， 防止其燃烧。在选用低压浇注时，在O. 5-1. 5个大气压的压力下使合金液充满行 腔，并保压2分钟，使其组织致密，无收縮等缺陷。重力或低压浇注时，陶瓷模 温度控制在200-350'C之间，镁合金液浇注温度控制在680-760'C之间。
本发明所做成的制件内部组织致密，尺寸精度高，表面质量好，制件不会产 生凸起或气泡，因此也就不需进行修补或再加工，成本仅为传统陶瓷工艺的 50-60°/。，满足生产实际的要求。并且首次成功地将陶瓷型应用于镁合金精密铸造
中，通过SFe和C02的混合气体来防止镁合金液的燃烧，通过控制陶瓷型模具和镁
合金液的温度来消除其两者间的反应，并且成形细微的花纹，所生产的镁合金制 件己成功应用于生产实际中。这为精密成形镁合金制件提供了一种简单有效的方 法。
具体实施例方式
下面对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案为前提下 进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限 于下述的实施例。
实施例l:
(1) 硅橡胶模的制作在母模上涂刷一层无收縮硅橡胶，并抽真空至 -0.02MPa消除气泡，从而将母模的形状完全复制。
(2) 水解液的配制将硅酸乙酯、酒精、水、盐酸、醋酸、双氧水混合在
密封的玻璃容器中，不断搅拌水解，然后装入密闭容器中，放置后使用。其中硅
酸乙酯占水解液质量百分数的80%，工业酒精占10%，蒸馏水占10%，盐酸0.5%， 醋酸0. 5%，双氧水0. 1%;
(3) 陶瓷型的制作陶瓷型制作时的粉液比为2.7: 1 (g/ml)，进行搅 拌，制作浆料。使用25% (质量分数)醋酸铵水溶液作为硬化剂，将加入了硬化 剂的浆料倒入硅橡胶模中，待其硬化，制作陶瓷型，并烧结。
(4) 用粘土砂制作型腔，以获得产品所需的外形轮廓。用粘土砂造型需将 砂型至于250。C烘箱内烘烤20小时以上。
(5) 合金的熔炼与浇铸在保护气体、覆盖剂、防燃剂的保护下浇注镁合
金。将陶瓷模放于粘土砂型腔中，然后倒入镁合金液。浇注时模具温度控制在350 °C，合金液的温度控制在76(TC。浇注时应将合金液快速倒入型腔中，以防止出 现冷隔。
本例能够制作表面质量要求很高，表面花纹较细的小型的镁合金零件。能够 较好的控制镁合金的氧化燃烧及其与陶瓷型的反应，所制取的镁合金零件表面光 洁度很好，花纹非常清晰，尺寸精确。
实施例2:
(1) 硅橡胶模的制作在母模上涂刷一层无收縮硅橡胶，并抽真空 (-0.02MPa)消除气泡，从而将母模的形状完全复制。所制硅胶模用作陶瓷块成
形的模具。
(2) 水解液的配制将硅酸乙酯、酒精、水、盐酸、醋酸、双氧水混合在 密封的玻璃容器中，不断搅拌水解，然后装入密闭容器中，放置后使用。其中， 硅酸乙酯占水解液质量百分数的75%，工业酒精占15%，蒸馏水占10%，盐酸0. 4%， 醋酸0.4%，双氧水0. 1%
(3) 陶瓷型的制作陶瓷型制作时的粉液比为3.3: 1 (g/ml)，进行搅
拌，制作浆料。使用25% (质量分数)醋酸铵水溶液作为硬化剂，将加入了硬化
剂的浆料倒入硅橡胶模中，待其硬化，制作陶瓷型，并烧结。
(4) 用水玻璃砂制作型腔，以获得产品所需的外形轮廓。选用水玻璃砂造 型，则水玻璃占粉料重的7_8% ，然后用C02气体吹，使其硬化。
(5) 合金的熔炼与浇铸在保护气体、覆盖剂、防燃剂的保护下浇注镁合
金。将陶瓷模放于水玻璃砂型腔中，在O. 5-1. 5个大气压的压力下使合金液充满 行腔，并保压2分钟，使其组织致密，无收縮等缺陷。浇注时模具温度控制在250 °C，合金液的温度控制在73(TC。
本例能够制作表面质量高，花纹细的中型的镁合金零件。能够较好的控制镁 合金的氧化燃烧及其与陶瓷型的反应，所制取的镁合金零件相对较大，表面光洁 度高，花纹清晰，尺寸精确。
实施例3:
(1) 硅橡胶模的制作在母模上涂刷一层无收縮硅橡胶，并抽真空
(-0.02MPa)消除气泡，从而将母模的形状完全复制。所制硅胶模用作陶瓷块成 形的模具。
(2) 水解液的配制将硅酸乙酯、酒精、水、盐酸、醋酸、双氧水混合在
密封的玻璃容器中，不断搅拌水解，然后装入密闭容器中，放置后使用。其中，
硅酸乙酯占水解液质量百分数的65%，工业酒精占20%，蒸馏水占15%，盐酸0. 3%，
醋酸0. 3%，双氧水0. 1%
(3) 陶瓷型的制作陶瓷型制作时的粉液比为3.8: 1 (g/ml)，进行搅
拌，制作浆料。使用25% (质量分数)醋酸铵水溶液作为硬化剂，将加入了硬化
剂的浆料倒入硅橡胶模中，待其硬化，制作陶瓷型，并烧结。
(4) 用水玻璃砂制作型腔，以获得产品所需的外形轮廓。选用水玻璃砂造 型，则水玻璃占粉料重的7-8% ，然后用C02气体吹，使其硬化。
(5) 合金的熔炼与浇铸在保护气体、覆盖剂、防燃剂的保护下浇注镁合 金。将陶瓷模放于水玻璃砂型腔中，然后压入镁合金液。浇注时模具温度控制在 20(TC，合金液的温度控制在68(TC。
本例适合于制作表面质量要求不高，表面花纹较粗的中大型的镁合金零件， 能够较好的控制镁合金的氧化燃烧及其与陶瓷型的反应，所制取的镁合金零件表 面光洁度好，花纹清晰，尺寸精确。
权利要求
1、一种镁合金陶瓷型精密铸造方法，其特征在于，包括以下步骤第一步，硅橡胶模的制作在母模上涂刷一层无收缩硅橡胶，并抽真空消除气泡，从而将母模的形状完全复制，所制硅胶模用作陶瓷块成形的模具；第二步，水解液的配制将硅酸乙酯、溶剂、催化剂、透气剂、醋酸混合在密封的玻璃容器中，搅拌水解，然后装入密闭容器中，放置后使用，所制水解液是作为陶瓷型制作的粘结剂；第三步，陶瓷型的制作将石英砂、石英粉作为填料，以配置好的水解液作为粘结剂，选取2.7∶1-3.8∶1的粉液比，使用醋酸铵水溶液作为硬化剂，将加入了硬化剂的浆料倒入硅橡胶模中，待其硬化，制作陶瓷型，并烧结，所制作陶瓷型作为合金浇注的成形面，以获得所需形状；第四步，用粘土砂或水玻璃砂制作型腔，以获得产品所需的外形轮廓；第五步，合金熔炼与浇注在保护气体、覆盖剂、防燃剂的保护下熔炼镁合金，将陶瓷模放于粘土砂或水玻璃砂型腔中，然后倒入或压入镁合金液，进行镁合金浇注。
2、 根据权利要求l所述的镁合金陶瓷型精密铸造方法，其特征是，第一步中， 所述抽真空，其真空度为-0. 02MPa。
3、 根据权利要求l所述的镁合金陶瓷型精密铸造方法，其特征是，第二步中， 所述溶剂为酒精，所述催化剂为盐酸，所述透气剂为双氧水，在所述水解液中， 硅酸乙酯、酒精、水、盐酸、醋酸、双氧水重量比如下硅酸乙酯65-80%,蒸馏 水8-15°/。，酒精10-20%，盐酸O. 3-0. 5%，醋酸O. 3-0. 5%，双氧水O. 1%。
4、 根据权利要求1或2所述的镁合金陶瓷型精密铸造方法，其特征是，第二 步中，所述搅拌，其时间至少为l小时-3小时；所述放置，其时间为24小时。
5、 根据权利要求1所述的镁合金陶瓷型精密铸造方法，其特征是，第三步 中，所述石英砂、石英粉具体的粒度和比例为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、 根据权利要求1或5所述的镁合金陶瓷型精密铸造方法，其特征是，第三 步中，所述烧结，其温度为80(TC-120(rC，烧结时间》1小时。
7、 根据权利要求1所述的镁合金陶瓷型精密铸造方法，其特征是，第四步 中，选用粘土砂造型时，将砂型至于25(TC烘箱内烘烤20小时以上，选用水玻 璃砂造型时，则水玻璃占粉料重的7%-8%，然后用C02气体吹，使其硬化。
8、 根据权利要求l所述的镁合金陶瓷型精密铸造方法，其特征是，所述镁合 金浇注选用低压浇注，或选用重力浇注。
9、 根据权利要求8所述的镁合金陶瓷型精密铸造方法，其特征是，所述低 压浇注或重力浇注，其陶瓷模温度控制在20(TC-35(TC之间，镁合金液浇注温度 控制在68(TC-760。C之间。
10、 根据权利要求8或9所述的镁合金陶瓷型精密铸造方法，其特征是，所 述低压浇注，在O. 5-1.5个大气压的压力下使合金液充满行腔，并保压2分钟。
全文摘要
一种镁合金陶瓷型精密铸造方法，步骤为第一步，硅橡胶模的制作；第二步，水解液的配制将硅酸乙酯、溶剂、催化剂、透气剂、醋酸混合在密封的玻璃容器中，搅拌水解，然后装入密闭容器中，放置后使用；第三步，陶瓷型的制作将石英砂、石英粉作为填料，以配置好的水解液作为粘结剂，选取2.7∶1-3.8∶1的粉液比，使用醋酸铵水溶液作为硬化剂，将加入了硬化剂的浆料倒入硅橡胶模中，待其硬化，制作陶瓷型，并烧结，所制作陶瓷型作为合金浇注的成形面，以获得所需形状；第四步，用粘土砂或水玻璃砂制作型腔；第五步，合金熔炼与浇注。本发明所做成的制件内部组织致密，尺寸精度高，表面质量好，制件不会产生凸起或气泡。
文档编号B22C9/02GK101181735SQ20071017215
公开日2008年5月21日 申请日期2007年12月13日 优先权日2007年12月13日
发明者丁文江, 吴国华, 彭立明, 王迎新, 陈广森 申请人:上海交通大学
