Суспензия для изготовления форм по выплавляемым моделям и способ ее получения

 

Союз Советских

Социалистическик

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 0201.79 (2() 2707295/22-02 ()М. )(Л.

В 22 С 1/18 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Опубликовано 233.080. Бюллетень ¹ 39

Дата опубликования описания 2 3.10.80 (53) УДК 621.742.4

:621,74,045 (088, 8) (72) Авторы изобретения

A,Ï, Тихонов, А,Ф, Кривощепов, И,Г. Рекус, В.В. Бондарев, Е,С. Лукин и Г,Е, Зайцев

Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного.

Знамени химико-технологический институт им.Д,И.Менделеева (71) Заявитель (54) СУСПЕНЗИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ

ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫИ МОДЕЛЯМ И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ

Изобрете ние относится к и з готовлению форм для точного литья методом электрофореза, Электрофоретический метод формо.вания различных покрытий и изделий нашел достаточно широкое применение в ряде отраслей промышленности (лакокрасочной, электронной и др,). Использование данного метода в силикатной технологии, в частности, для получения керамических форм для точного литья металлов по выплавляемым или выжигаемым моделям, особенно при использовании высокотемпературных сплавов еще не получило долж- . I5 ного распространения.

Известна суспензия для получения форм по удаляемым моделям электрофоретическим методом на основе маршалита с добавками глины и электро- 20 лита (1).

Недостатком известного состава суспензии является то, что получаемые на его основе формы не обеспечивают высокой точности размеров отливок.

Наиболее близка по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой водная суспензия, включающая огнеупорный наполнитель- 30 электроплавленную окись алюминия, в качестве связующего — карбид кремния и электролита-зарядчика — гексаметафосфат натрия, и способ приготовления суспенэии, который включает введение в воду злектроплавленной окиси алюминия, гексаметафосфата натрия и кремнеземсодержащего связующего при механическом перемешивании (2), Хотя суспензия указанного состава и обеспечивает получение керамических форм по выплавляемым моделям и исключает усадку форм, однако имеет недостаточную прочность необожженных форм (сырца) — до 10-12 кгс/см, до

Я.

150 кгс/см при 20 С и 40-60 кгс/см о 2 при 1000 С. Этот недостаток затрудняет использование электрофоретического метода для получения крупногабаритных изделий, Цель изобретения — повышение прочности получаемых форм методом электрофоре з а, Поставленная цель достигается тем, что суспензия для изготовления литейных форм по выплавляемым моделям, включающая злектроплавленную окись алюминия, re ксаметафосфат натрия, воду, кремнеземсодержащее связующее, 772673

150

250

180

240

20 аблица3

Время диспергирования при частоте

35 кГц, с

Вязкость, сПз

25 120

240

30 . 240

20

Время диспергирования при частоте

15 кГц, с

Вязкость сПэ

120

150

170

240

ЗОО

360

Таблнца2

90 содержит в качестве последнего аэросил при следующем соотношении ингредиентов, масс,Ъ:

Электроплавленная окись алюминия 68,0-76,0

Гексаметафосфат натри я 0 Р 0 1-0 г 05

Аэ росил 4,0-8,0

Вода Остал ь ное „ а способ приготовления этой суспенэии отличается тем, что предварительно растворяют гексаметафосфат натрия в воде, затем вводят в качестве кремнеземсодержащего материала азросил и диспергируют ультразвуком, при этом ультразвуковое диспергирование производят при частоте 15-35 кГц в течение 3-5 мин.

Для определения оптимального варианта ведения процесса ультразвукового диспергирования (УЗ-диспергирования) аэросила в воде проведены исследования по выявлению оптимальных значений частоты и вреI мени озвучивания на вяэкость образующейся системы, Значение вязкости достаточно полно характеризует степень гомогениэации.

В табл..1=3 приведены значения вязкостей системы в зависимости от времени озвучивания для трех частот колебаний излучения (вязкость определяют на реовискозиметре Гепплера), Т а б л и ц а 1

Неоднородная паста, вязкость не замеряется

То же

Более равномерная, вязкость не замеряется

270

Неоднородная паста, вязкость не замеряется

Более равномерная, вязкость не замеряется gg

„ Продолжение табл. 2

Неоднородная паста, вязкость не замеряется

Более равномерная, вязкость не замеряется

Проведенные эксперименты позволяют считать,что оптимальным вариантом .ведения процесса является УЗ-диспер" гирование с частотой 22 кГц в течение 3-х мин, Предлагаемую суспенэию приготавливают следующим образом.

В металлической емкости, содержащей 23,99 г воды, растворяют 0,01 г гексаметафосфата натрия, являющегосяэлектролитом-зарядчиком, помещают излучатель УЗ-диспергатора и при включенной установке вводят 8 г аэросила, выполняющего функцию неорганического связующего, Диспергирование ведут при частоте 15 кГц в течение

5 мин и 22 кГц в течение 3 мин.

После получения гомогенной системы в металлическую емкость вместо излучателя помещают механическую мешалку и последовательно вводят наполнитель суспензии — электроплавленную окись алюминия: 8 г марки

N-10, 38 r марки М-40 и 22 г марки 9 12, В табл. 4 приведены известный и предлагаемые составы суспенэий.

При механическом перемешивании компонентов в течение 15 мин при скорости мешалки около 500 об/мин получают керамическую суспензию.

772673

Т а б л и ц а 4

Составы суспенэий, масс, %

Ингредиенты

2 3 4

5 (известный) Электроплавленная окись алюминия

72,0 77 0 70,0

68,0

76,0

Карбид кремния

Аэросил

6,0

8,0

5 0

6,0 4,0

Гексаметафосфат натрия

0,02 0,05

0,03

0,01

0,05

0,07

СтабилизатоР

Вода

23@99 18495 21 98 18Р95 23490 Электроплавлвнная окись алюминия для состава 1, масс.З:

И-10 8,0; М-40 38.,0у Р 12 22,0у для состава 2: М-10 10,0;

М-40 40,0; М 12 26,0; для состава 3 М-10 10,0у М-40 37,0)

fO 12 25,0Z для состава 4 М-10 9,0) М-40 42,0;,М 12 26,0; для состава 5 М-7 50,0z И-40 15,0; 9 12 5,0.

Таблица 5

Составы

Свойства суспензий

З1 4

5 (известный) 12,0

20р0. 18р0 20,0 17,0

Прочность сырца, кг/см

0,0

ОРО 04,0 0,0

0,0

Усадка, об.%

Открытая пористость, об.% 45,0 42,0 43,0 42,0

40,0

Выплавляемую модель с предварительно нанесенными на нее облицовочным и токопроводным слоями помещают в приготовленную суспензию. Осажцение ведут в потенциостатическом режиме при 50 В. Выплавляемая модель с нанесенными

-слоями является анодом электрической цепи, а корпус емкости катодом.

После образования покрытия (около 30 с). необходимой толщицы (5-7 мм) изделие вынимают из емкости, высушивают, после чего модель выплавляют, полученную форму обжигают при 1050 C. Частицы аэросила, равномерно распределенные в образовавшемся покрытии, в силу

В табл. 5 приведены свойства полученных изделий из предлагасвоей высокой дисперсности обладают значительной активностью, что позволяет проводить обжиг при невысокой температуре и получать высокую прочность изделия.

Порядок приготовления суспензии

2 и образования покрытия аналогичен описанному за исключением того, что диспергирование аэроснла в дисперсионной среде ведут при частоте излучателя 35 кГц в течение 3 мин.

Порядок приготовления суспензии

3 и 4 такой, как суспензии 1, образование покрытия аналогично описанному за исключением того, что диспергирование аэросила в дисперсионной среде ведут при частоте 22 кГц в течение 3 мин. емых и известного составов суспензий.

772673

Продолжение табл. 5

Свойства суспензий

Составы

5 известный) Прочность керамики при изгибе, кгс/cM: при 20 С

340

320 340 300

110 130 105

150 при 1000 С

110

60 формула изобретения

Составитель И. Куницкая

Редактор В. Романенко Техред Т. Маточка Корректор М. Вигула

Заказ 6790/9 Тираж 889 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Как видно из табл. 5, свойства иэделий, полученных из предлагаемых составов суспензий превосходят свойства известных по прочности сыр ца, открытой пористости, а также прочности керамики при 20 С и 1000чС

Наилучшие результаты как по устойчивости суспензии, так и конечным свойствам покрытий, получают при использовании суспенэии состава

1 при частоте излучателя 22 кГц в течение 3-х мин.

При заливке в полученные формы специального никелевого сплава при

Р

1560 С поверхность получаемых отливок имеет высокую степень чистоты.

Полученные из предлагаемых суспензий электрофоретическим методом„ покрытия на выплавляемых либо выжи гаемых моделях можно использовать для получения пустотелых иэделий из металлов с высокой температурой плавления, а также для возможного получения монокристаллических отли вок.

1, Суспензия для изготовления ли тейных форм по выплавляемым моделям, включающая электроплавленную окись алюминия, гексаметафосфат натрия, кремнеэемсодержащее связующее, воду, отличающая с я тем,что, с целью повышения прочности форм, суспензия содержит в качестве кремнеэемсодержащего связующего аэросил

З1 при следующем соотношении ингредиентов, масс,Ъ:

Электроплавленная окись алюминия 68,0-76,0

Гексаметафосфат натрия 0,01-0, 05

Аэросил 4,0-8,0

Вода Остальное

2 ° Способ приготовления . суспензии по п.1 путем введения в воду электроплавленной окиси алюминия, 30 гексаметафосфата натрия и кремнеземсодержащего связующего при механическом перемешивании, о т л и ч а юшийся тем, что предварительно растворяют гексаметафосфат натрия в

35 воде, затем вводят в качестве кремнеэемсодержащего материала аэросил и диспергируют ультразвуком, 3. Способ по п. 2, о т л и ч а юшийся тем, что ультразвуковое диспергирование производят при частоте 15-35 кГц,в течение 3-5 мин, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 329945, кл, В 22 С 9/04, 1968, 2. Авторское свидетельство СССР

Р 533442, кл. В 22 С 1/08, 1975.