陶瓷浆料的配制及灌浆

陶瓷浆料的配制及灌浆（1）耐火材料的选择。在铸造尺寸和光洁度要求高的合金钢锻模、压铸型、玻璃器皿模具时，应采用耐高温的、热稳定性好的刚玉粉、钻砂粉或碳化硅作为陶瓷型浆料的耐火材料。对于铸铁件或铝铸件可采用价格较便宜的铝矾土或石英粉作为耐火材料，并正确选择耐火材料的粒度组成。（2）浆料的配制与灌浆。耐火材料与硅酸乙醇水解液的配比要适当，不同耐火材料所需水解液的比例也不同。开始结胶的时间与灌浆的时间对陶瓷型质量有很大的影响。催化剂含量和室温对结胶时间也有影响。灌浆过迟过早都不好。开始结胶的时间可通过预配小样测定。灌浆时，浆料倒入速度不应过快，以防卷入空气，最好边灌浆边振动，以排除浆料中的气体。配制浆料：先将耐火材料与粉状催化剂混合均匀；然后将附加物倒入水解液中，最后将备好的水解液倒入容器中，随后倒入粉料，同时不断搅拌。手工操作时应戴上乳胶手套；浆料粘度随搅拌时间而变化。当浆料粘度开始增大，此时需立即浇灌。注意耐火材料应无沉淀现象。灌浆过早易冲走母模表面的脱模剂，引起粘模。同时，灌浆后浆料凝固时间长耐火材料容易沉淀，铸型易裂。灌浆太迟，浆料流动性太差，铸型内腔轮廊不清晰；结胶时间可用催化剂加入量来调整，小件可控制在4~6min，中大件控制在8~15min较合适；灌浆时砂箱应轻微振动，以改善浆料流动性，使浆料中气泡易于上浮，不附在母模表面。（3）起模。灌浆后的陶瓷型经结胶，固化等阶段。但在结胶开始后尚不能立即起模，一般在结胶后5~15min，待陶瓷层有弹性时，起模效果最好。起模时先将浇注系统、通气棒取出，然后垂直取出母模（不可敲动），起模后应立即进行点火喷烧，否则易产生裂纹。（4）喷烧。起模后应立刻点火并吹压缩空气进行喷烧，而使陶瓷型的表面有一定的强度和硬度。（5）焙烧。焙烧的目的是使陶瓷型内残存的乙醇、水分和少量的有机物烧去，并使陶瓷层的强度增加。全部由陶瓷浆料灌制的陶瓷型，焙烧温度可高达800℃，焙烧时间2~3h，出炉温度应在250℃以下，以防止产生裂纹。带有水玻璃套的陶瓷型，焙烧温度（烘干）在350~550℃。（6）合型、浇注和清理。陶瓷型浇注时一定要注意挡渣。浇注温度与浇注速度可比同类型的砂型铸件稍高。陶瓷型铸件最好待冷却至室温时再打箱，这样可防止铸件裂纹与变形。合型。操作要点：合型操作与砂型铸造相似；为防止铸钢件表面脱碳，可在铸型表面薰一层乙炔炭黑或喷上一层密度为1.2~1.4g/cm3的酚醛树脂洒精溶液。浇注。操作要点：对流动性较好的合金，可在100℃型温下浇注；对流动性较差的合金，需在200℃或更高型温下快速浇注；对较厚的铸钢件可采用氮气保护下浇注以防止表面脱碳。清理。操作要点：一般铸件在200℃以下开型，取出铸件；导热性差的合金钢铸件，在清理时避免出型过早，以防止铸件产生裂纹或变形；其他清理操作同一般铸造工艺方法。1）采用CAD和RPM技术制造母模根据零件CAD模型，快速自动完成复杂的三维实体（模型）制造RPM技术可直接或间接用于模具制造，具有技术先进、成本较低、设计制造周期短和精度适中等特点。从模具的概念设计到制造完成，仅为传统加工方法所需时间的1/3和成本的1/4左右。2）采用研磨抛光技术，提高模具表面品质模具表面品质对模具使用寿命、制作外观品质等方面均有较大影响，我国目前仍以手工研磨抛光为主，品质不稳定，故采用机械抛光为好。而数控研磨机可实现三维曲面模具的自动化研磨抛光，特种研磨与抛光方法如挤压衍磨、电化学抛光、超声抛光以及复合抛光等效果更好，可以明显提高模具的表面品质。3）陶瓷型制备新工艺的多样性目前，陶瓷型制备新工艺中应用最广泛的应属薄壁陶瓷型，其次涂敷浆砂制备陶瓷型也得到了较好的推广，还有喷涂法制备陶瓷型和复合陶瓷型等（表2）。4）可替代硅酸乙酯水解液粘结剂的研究长期以来硅酸乙酯水解液一直作为重要的粘结剂广泛应用于铸造行业。但是随着人们对产品的要求越来越高和自身的各种缺陷，20世纪60年代，硅溶胶作为粘结剂应用于铸造领域，立即以其无可比拟的优势逐步取代了曾经广泛使用的制备工艺复杂、有污染和成本高的硅酸乙酯水解液[14-15]。与此同时硅溶胶粘结剂得到了不断改进发展，但由于其存在着干燥速度慢、制壳效率低等缺点，制约了其快速发展。随着环保要求越来越高，90年代一些国家通过了“降低空气中有机物挥发含量”的环保条例，促进了熔模铸造业由醇基粘结剂向水基粘结剂的发展。之后，人们对提高硅溶胶粘结剂性能开展了众多的研究，从而一系列的快干硅溶胶被研发并生产应用。1994年，杜邦公司首先推出LudoxRSK系列硅溶胶，1997年RollsRoyce公司采用Lu－doxRSK系列硅溶胶进行大量生产；其次是Remet公司的RemasolRADBOND系列，特别是于2001年推出的ADBONDR3301；1997年清华大学和宇达化工有限公司合作开发研制了FS-30快干硅溶胶（现称FS-I），随后的FS-Ⅱ和FS-Ⅲ型快干硅溶胶，东莞某公司SKP-27型快干硅溶胶等[16-20]。硅溶胶以其独特的优点（如价格低廉、无需水解工序，不存在VOC问题、生产工艺简单、浆料性能稳定和废弃的陶瓷浆料可重复利用等[21]）受到大多数专家和铸造企业的广泛青睐。目前，硅溶胶用于陶瓷型铸造已经得到进一步研究[22]。因此，硅溶胶和快干硅溶胶即将成为陶瓷型铸造较合适的粘结剂。