1.本发明涉及航空发动机高温合金定向
/
单晶铸件的熔模铸造技术领域，具体涉及一种定向
/
单晶高温合金铸件熔模铸造用惰性陶瓷型壳制备方法
。
背景技术：
2.定向
/
单晶铸件熔模铸造浇注过程中，
1500℃
左右的高温合金液要在型壳中停留至少
1h
，合金熔体中的活泼元素与型壳内腔表面易发生复杂的物理
、
化学相互作用，当物理
、
化学反应过程严重时，铸件表面就会出现粘砂
。
粘砂不仅影响铸件的外观质量，增加清理
、
抛修时的难度和工作量，粘砂严重时还会造成铸件的报废
。
3.随着高温合金材料和凝固技术的发展，对陶瓷型壳性能的要求不断提高
。
国内外学者围绕着型壳与高温合金的界面反应进行了深入研究，
d.r.tarea
等人通过试验研究发现合金中的
cr
元素在界面反应过程中扮演了非常重要的角色；
e.h.wang
等也对
cmsx-4
单晶高温合金的界面反应问题进行了系统研究，认为合金中的
hf、al、ti、c
等活性元素在面反应中起到了至关重要的作用；
valenzaf
等采用座滴法研究了
cmsx486
和
in786lc
高温合金与多晶
al2o3、
多晶
zro2以及莫来石陶瓷型壳材料的界面反应，结果表明界面反应主要由合金中的活性元素
hf、al、zr
主导
。
国内科研院所也针对
dz417g、dz22、dd5
等活泼合金定向凝固过程的壳液反应进行了研究
。
虽然文献报道中对壳液反应的分析较多，但真正用于批产
、
稳定的有效抑制壳液反应的制壳方法较少
。
技术实现要素：
4.针对现有型壳体系高温热化学稳定性差的问题，提出一种用于定向
/
单晶熔模铸造的惰性陶瓷型壳制备方法
。
该方法不仅能解决定向
/
单晶铸件壳液反应的问题，而且型壳的高温性能能满足定向
/
单晶熔铸的要求
。
5.本发明技术方案如下：
6.将除油并干燥后的零件模组浸入到面层涂料中，
(10
～
15)s
后取出模组，缓慢旋转模组，确保模组表面各部位均匀的覆盖一层浆料，将模组送入淋砂机内撒砂，完成面层模壳的制备；模组面层干燥后，将模壳浸入过渡层浆料中，涂覆均匀后送入淋砂机撒砂；过渡层模壳干燥后，将模组浸入背层浆料中并进行撒砂，干燥后重复背层沾浆撒砂操作至所需厚度，再用背层浆料封浆
。
封浆后型壳干燥完全后置于高压蒸汽脱蜡釜中脱蜡，再置于
950
～
1350℃
的焙烧炉中焙烧1～
3h
，冷却至室温后，得到所需陶瓷型壳
。
7.所述面层浆料的配制：面层耐火粉料由
270
目高温煅烧高铝矾土
、320
目电熔莫来石粉
、400
目电熔莫来石粉
、1000
目高纯氧化铝粉组成；按粉液比称取硅溶胶，将硅溶胶加入快速制浆桶中，开动搅拌，先加入
320
目电熔莫来石粉，再加入
400
目电熔莫来石粉和
1000
目高纯氧化铝粉，最后加入
270
目高温煅烧高铝矾土，搅拌至少
4h
后，将浆料加入
l
型搅拌机内继续搅拌，并加入消泡剂和润湿剂
。
浆料在
l
型搅拌机内的搅拌时间大于
24h
，既得所需面层浆料
。
8.所述面层粉料各组分占比为：
270
目高温煅烧高铝矾土
70
～
95wt
％，
320
目电熔莫来石粉5～
50wt
％，
400
目电熔莫来石粉
(3
～
30)wt
％，
1000
目高纯氧化铝粉
(0.5
～
5)wt
％
。
9.所述
270
目高温煅烧高铝矾土，其煅烧温度
≥1500℃
，
al2o3含量为
80
±2％；
320
目电熔莫来石粉
al2o3含量为
(95
±
2)
％；
400
目电熔莫来石粉
al2o3含量为
(95
±
2)
％；
1000
目高纯氧化铝粉
al2o3含量为
≥99.8
％
。
10.所述面层浆料硅溶胶与耐火粉料的粉液比为1：
(3.5
～
5.5)
，消泡剂和润湿剂的加入量均为硅溶胶加入量的
(0.3
～
1)
％，面层浆料的粘度在
35
～
50s。
11.所述过渡层浆料的配制：过渡层选用
270
目高温煅烧高铝矾土和
320
目电熔莫来石粉混合粉为耐火粉料，其中高温煅烧高铝矾土占比5～
40wt
％
、
电熔莫来石粉占比
60
～
90wt
％
。
硅溶胶和耐火粉料粉液比为1：
(2.5
～
3.5)。
将硅溶胶加入
l
型搅拌机内，打开搅拌逐步加入电熔莫来石粉，粉料完全加入后，在
l
型搅拌机内的搅拌时间大于
24h
，既得所需过渡层浆料，过渡层浆料粘度在
15
～
25s。
12.所述面层撒砂材料为
120
目电熔白刚玉砂，过渡层砂料为
100
目电熔白刚玉砂
120
目
、100
目电熔白刚玉砂的
al2o3含量为
≥99.0
％
。
13.本发明优点：
14.本发明所述的定向或单晶高温合金熔模铸造用惰性陶瓷型壳制备方法，不仅能解决定向
/
单晶铸件壳液反应的问题，而且型壳的高温性能能满足定向
/
单晶熔铸的要求
。
具体实施方式
15.下面将结合具体的实施方案对本发明进行进一步的解释，但并不局限本发明，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴
。
16.实施例117.1)
制备面层涂料：称取
20kg
硅溶胶溶液加入快速制浆桶中，开动搅拌，将
8kg
粒度为
320
目的电熔莫来石粉加入浆桶，再分别加入
5kg
的
400
目电熔莫来石粉和
1.5kg
的
1000
目高纯氧化铝粉，最后加入
70kg
的
270
目高温煅烧高铝矾土，搅拌
4h
后，将浆料加入
l
型搅拌机内继续搅拌，并加入消泡剂和润湿剂各
0.09kg
，浆料在
l
型搅拌机内的搅拌时间
24h。
18.2)
制备过渡层浆料：称取
20kg
硅溶胶溶液加入过渡层
l
型搅拌机内，打开搅拌，同时缓慢加入
50kg
的
320
目电熔莫来石粉，完全加入后，加入
10kg
的
270
目高温煅烧高铝矾土，搅拌
24h
既得过渡层浆料
。
19.3)
将已经除油并干燥的零件模组浸入到面层涂料中，
(10
～
15)s
后取出模组，缓慢旋转模组，确保模组表面各部位均匀的覆盖一层浆料，将模组送入
120
目刚玉砂淋砂机内挂砂，完成面层模壳的制备；模组面层干燥后，进行第二层制备，将模壳浸入过渡层浆料中，涂覆均匀后送入
100
目刚玉砂淋砂机挂砂；第二层模壳干燥后，将模组浸入背层浆料中并送入背层淋砂机进行挂砂
、
干燥，依次进行后续背层制作；第六层干燥后，涂背层涂料进行封浆，干燥
48h
后获得具有一定强度的湿坯陶瓷型壳，型壳置于高压蒸汽脱蜡釜中脱蜡，再置于
1050℃
的焙烧炉中焙烧
2h
，冷却至室温后，得到所需陶瓷型壳
。
20.实施例221.1)
制备面层涂料：称取
20kg
硅溶胶溶液加入快速制浆桶中，开动搅拌，将
4.5kg
粒度为
320
目的电熔莫来石粉加入浆桶，再分别加入
8kg
的
400
目电熔莫来石粉和
4kg
的
1000
目
高纯氧化铝粉，最后加入
65kg
的
270
目高温煅烧高铝矾土，搅拌
4h
后，将浆料加入
l
型搅拌机内继续搅拌，并加入消泡剂和润湿剂各
0.09kg
，浆料在
l
型搅拌机内的搅拌时间
24h。
22.2)
制备过渡层浆料：称取
20kg
硅溶胶溶液加入过渡层
l
型搅拌机内，打开搅拌，同时缓慢加入
50kg
的
320
目电熔莫来石粉，完全加入后，加入
10kg
的
270
目高温煅烧高铝矾土，搅拌
24h
既得过渡层浆料
。
23.3)
将已经除油并干燥的零件模组浸入到面层涂料中，
(10
～
15)s
后取出模组，缓慢旋转模组，确保模组表面各部位均匀的覆盖一层浆料，将模组送入
120
目刚玉砂淋砂机内挂砂，完成面层模壳的制备；模组面层干燥后，进行第二层制备，将模壳浸入过渡层浆料中，涂覆均匀后送入
100
目刚玉砂淋砂机挂砂；第二层模壳干燥后，将模组浸入背层浆料中并送入淋砂机进行挂砂
、
干燥，依次完成背层型壳制作；第五层干燥后，涂背层涂料进行封浆，干燥
48h
后获得具有一定强度的湿坯陶瓷型壳，型壳置于高压蒸汽脱蜡釜中脱蜡，再置于
970℃
的焙烧炉中焙烧
2h
，冷却至室温后，得到所需陶瓷型壳
。
24.本发明未尽事宜为公知技术
。
25.上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围
。
凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内
。