空心叶片陶瓷型芯材料及其制备方法以及用该材料制作空心叶片陶瓷型芯的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110734278A(43)申请公布日2020.01.31(21)申请号201911003679.9B22C1/00(2006.01)(22)申请日2019.10.22B22C1/02(2006.01)B33Y10/00(2015.01)(71)申请人康硕（德阳）智能制造有限公司B33Y70/10(2020.01)地址618000四川省德阳市旌阳区天元镇黄海路128号(72)发明人张硕段戈扬刘江博闻樊一扬(74)专利代理机构成都蓉信三星专利事务所(普通合伙)51106代理人刘克勤(51)Int.Cl.C04B35/14(2006.01)C04B35/622(2006.01)C04B35/626(2006.01)B22C9/10(2006.01)B22C9/24(2006.01)权利要求书1页说明书3页(54)发明名称空心叶片陶瓷型芯材料及其制备方法以及用该材料制作空心叶片陶瓷型芯的方法(57)摘要本发明公开一种3D打印的空心叶片陶瓷型芯材料及其制备方法以及用该材料制作空心叶片陶瓷型芯的方法，特点是在传统的3D打印纯氧化硅陶瓷配方中加入改性剂锆英石，从而显著提高了3D打印氧化硅陶瓷制品的高温性能，1340℃保温30min平均高温折弯强度由纯氧化硅的6.72Mpa提升至24.76Mpa并进一步优化了用该材料制作的空心叶片陶瓷型芯的碱煮脱芯效果，涡轮机叶片碱煮脱芯时间由原来的30天左右缩短至2天。CN110734278ACN110734278A权利要求书1/1页1.一种空心叶片陶瓷型芯材料，由如下质量比的组分组成：丙烯酸单体72～78聚丙烯酸钠2.5～3.5聚醚改性聚二甲基硅氧烷14～18安息香双甲醚14～18氧化硅90～95锆英石5～10PH调节剂适量。2.如权利要求1所述的空心叶片陶瓷型芯材料，其特征在于，所述PH调节剂选用稀盐酸。3.如权利要求1所述的空心叶片陶瓷型芯材料，其特征在于，所述氧化硅、锆英石的粒径小于10μm。4.一种权利要求1～3任意一项所述空心叶片陶瓷型芯材料的制备方法，包括步骤：1）、将丙烯酸单体、聚丙烯酸钠、聚醚改性聚二甲基硅氧烷、安息香双甲醚混合，搅拌均匀，滴入PH调节剂，调节PH值至7，制成预混液；2）、将氧化硅、锆英石粉末混合，搅拌均匀，制成氧化硅、锆英石复合粉末；3）、将氧化硅、锆英石复合粉末缓慢加入预混液，边加入，边搅拌，粉料加完后持续搅拌均匀，直至无明显颗粒，没有沉降，得到膏状料。5.一种用权利要求4所述膏状料制作空心叶片陶瓷型芯的方法，包括步骤：1）、将膏状料装入3D打印机料槽，启动槽内搅拌系统，再次搅拌，直至膏料呈现光顺感；2）、设定3D打印机的打印模式，使其符合空心叶片内腔的轮廓形状；3）、开机打印，获得与空心叶片内腔轮廓形状一致的陶瓷型芯坯；4）、将陶瓷型芯坯避光转运至临时周转库房，避光保存不超过12小时，即应进入烧结工序；5）、烧结陶瓷型芯坯，最终获得与空心叶片内腔轮廓一致的陶瓷型芯。2CN110734278A说明书1/3页空心叶片陶瓷型芯材料及其制备方法以及用该材料制作空心叶片陶瓷型芯的方法技术领域[0001]本发明属于精密铸造技术领域，涉及精密铸造模具，尤其涉及一种空心叶片陶瓷型芯材料及其制备方法以及用该材料制作空心叶片陶瓷型芯的方法。背景技术[0002]对于新型涡轮叶片的冷却结构，发展趋势为具有双层壁冷却结构的空心叶片。这种冷却叶片结构的特点是在双层壁内含有数量极多的细小冷气通道，使叶片内部造成很大换热面积，从而提高冷却效果。对于这种具有双层壁冷却结构的空心叶片的制备，其关键是要制备出满足其要求的陶瓷型芯。传统加工陶瓷型芯的方法为热压注成型，传统热压成型工艺首先需要开模具，模具周期为2至4个月，成型工艺为将基体材料和矿化剂均匀混合，然后经过热压注成型后得到陶瓷素坯，将素坯烧结获得陶瓷型芯。传统方法中模具是必不可少的，并且针对多层空腔式结构依然需要分块-组装，工艺流程较为复杂，且组装过程中难以保证精度，难以制造出复杂型芯。[0003]3D打印区别于传统的减材(如切削加工)和等材(如锻造)制造方法，制作工艺中无需模具，可以实现传统方法无法或很难达到的复杂结构，并大幅减少加工工序，缩短加工周期，其技术特点很好的契合了陶瓷型芯的制作需求。[0004]空心叶片一个特殊的问题是，叶片铸造好之后，还需将内腔中的陶瓷型芯脱出。技术手段是将铸造好的叶片放进烧碱溶液中煮沸，用加热后的烧碱溶液去溶蚀空心叶片内腔中的陶瓷型芯，使其成为微粒，从叶片的微孔中逸出，进入烧碱溶液中，该工艺习惯称为“碱煮脱芯”，碱煮脱芯是个非常缓慢的过程，脱芯的时间与陶瓷型芯的尺寸大小和材质相关，尺寸越大，脱芯时间越长。纯氧化硅陶瓷型芯脱芯比较容易，纯