Смесь для изготовления литейных керамических стержней Советский патент 1981 года по МПК B22C1/18 

(54) СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ Изобретение относится к области литейногь производства и может быть использовано для получения керамических стержней, используемых при изготовлении тонкостенных отливок с толщиной стенок 0,1-0,2 мм из сплавов на основе никеля, в частности для лопаток изжаропрочных и жаростойких сплавов газотурбинных лопаток. Известен состав для литейных керамических стержней на основе алюмосиликатных огнеупорны наполнителей 11 , содержащий электрокорунд, маршалит, карбид кремния, полиоргансалюмосилоксановую смолу, спиртовой раствор хлор того кальция, пластификатор. Стержни, изготов ленные из смеси такого состава, требуют высо кую температуру обжига (1350С), а ввиду малой пористости смеси не противодействуют охлаждающемуся металлу отливки, вызывая трещииы. Известна также смесь для изготовления литейных керамических стержней, содержащая маршалит, электрокорунд, легкоплавкий пласти фикатор на основе парафина с полиэтиленом н порошок железа 2.г СТЕРЖНЕЙ Стержни из такой смеси склонны к деформации при контакте с залитым металлом в керамическую форму в связи с их недостаточной прочностью. Наиболее близкой по техническому существу и достигаемому результату является смесь для изготовления литейных керамических стер)кней, содержащая огнеупорный наполнитель на основе окислов алюминия и кремния (глинозем и пылевидный кварц), легкоплавкий пластификатор на основе парафина, с полиэтиленом (ПП-15) и карбид кремния 3. Готовые стержни имеют следующие свойства при прочность при изгибе до 280 кг/см, прочность на сжатие до 220 кг/см. Недостатком данной стержневой смеси является ее малая провдость. Процесс спекания происходит за счет вьщеляющейся молекулы SiOj при окислении карбида кремния. Окисление карбида кремния проходит при температуре выше 1000°С, поэтому при температуре И 80° С спекание протекает не полностью, прочность не высока.

Целью изобретения является повышение стержней и их геометрической точносга.

Эта цель достигается тем, что смесь, включающая огнеупорный наполнитель на основе окислов алюминия и кремния, легкоплавкий пластификатор на основе парафина с полиэтиленом, дополнительно содержит бишофит, предварительно прокаленный при 300° С, при следующем соотношении ингредиентов, мас,% Легкоплавкий пластификатор на основе парафина с поли17,0-21,0 этиленом

Бишофит, прокаленный 0,1-1,5 при 290-300° С Огнеупррный наполнитель : на основе окислов алюмиОстальноения и кремния

Выбор вида огнеупорного наполнителя эависит от конкретных стержней и условий их работы.

Бишофит имеет при комнатной температуре , формулу MgClj-eHjO.

При нагревании до 285° С бишофит теряет |Пять молекул воды и приобретает вид MgClzHzO.

Ингредиенты

82,980,978,5

0,11.01,5 171920

699324

При дальнейшем нагревании идет реакция MgCljHjO M2S.MgOHC1+HClt

Процесс спекания керамических стержней происходит за счет активной молекулы 5 МдО, которая образуется при разложении MgOHCI (хлорид гидроксомагния) при температуре-выше 500° С. МдО вступает во взаимодействие с наполнителем на основе StOj и А120з с образованием форстерита MgSiO4 и алюмомагнезиальный шпинели MgAl7O4. Этим и обусловлено повышение прочности стержней. Можно предполагать образование тройных эвтектик. .

Было приготовлено пять стержневых керамических составов с содержанием легкоплавкого пластификатора на основе парафина с полиэтиленом (ПП-15) - 17-21 мас.% огнеупорного наполнителя (смеси пылевидного кварца и элсктрокорунда в соотношении 1:4 соответственно), отличавшихся друг от друга содержанием бишофита, равным в каждой смеси, мас.%: 0,1; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0.

Спекание образцов керамических смесей проводили в засыпке с постепенным набором температур и выдержкой при 1250°С в течение 3 ч.

Изобретение поясняется составами и свойствами смесей, которые даны в табл. I и 2.

Таблица I

Составы смесей, млс./

1. № 5

78,8

79,85

2,0

21

20 0,25

Таблица 2

Прочность при сжатии, ГС/см

360

кгс

Линейное расширение при 1000°С,%

0,9-1,0

408

440

240

220

0,9-1,0

0,Q-1,0 0.9-1,0 0,9-1,0

Как видно из табл. 2, величины проч11остны характеристик керамической смеси по изобретению выше тех же характеристик у известной смеси 3.

Оптимальная добавка бишофита находится в пределах 0,1-1,5 мас;%. При увеличении добавки более 1,5 мас.% происходит снижение прочности образцов смеси. Это объясняется объемными расширениями, происходящими при образовании МдО из бишофита, которые при большом количестве добавок бишофита приводят к образованию микротрешин и снижают прочностные характеристики.

Введение бишофита менее 0,1 мас.% недостаточно для образования шпинели M AIiOa в количестве, которое эффективно влияет на увеличение прочности керамики.

Стержни удлиняются в 30-35%-ном водном растворе едкого натра, имеюшем 130-150 С, в течение суток.

Технология изготовления стержней предложенного состава не меняется по сравнению с используемой для известного состава.

Реализация изобретения дает возможность пов.ысить прочность стержней на 15-25% и уменьшить количество блока на 25-30%.

Формула изобретения

Смесь для изготовления литейных керами- . ческих стержней, используемых преимущественн

В тонкостеннь1х отливках с толщиной стенок 0,3-2 мм. из сплавов на никелевой основе, включающая огнеупорный наполйитёль на основе окислов кремния и алюминия, легкоплавкий пластификатор на основе парафина с полиэтиленом, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочности стержней я повыше-, нця их геометри|1еской точности, смесь дополнительно содержит бишофит, прокаленный при температуре 290-300° С, при следующем соотно0шении ингредиентов, мас.%:

Легкоплавкий пластификатор

на основе парафина с полиэтиленом17,0-21,0

Бишофит, прокаленный при

5

температуре 290-300 00,1-1,5

Огнеупорный наполнитель на

основе окислов кремния и

алюминияОстальное

0

Источники информации, : прииятые вр внимание при экспертизе

3.Авторское свидетельство СССР N 435048, кл. В 22 С 9/04, 1971.