一种内部流道构件用的水溶性氧化钙基支撑型芯及其制备方法

技术特征：
1.一种内部流道构件用水溶性氧化钙基支撑型芯，其特征在于，由碳酸钙粉体、粘结剂、固化剂、消泡剂和/或添加剂制得，所述碳酸钙粉体中包含400目碳酸钙粉末、800目碳酸钙粉末和1250目碳酸钙粉末中任意两种或多种，所述添加剂包括电熔刚玉粉、石英粉、玻璃纤维丝/粉、铝矾土粉、莫来石粉、蓝晶石、氧化钛粉和氧化锆粉中任一种或多种，所述粘结剂为碱性硅溶胶或中性硅溶胶，所述固化剂为轻质氧化镁粉末，所述消泡剂为有机硅消泡剂。2.如权利要求1所述的一种内部流道构件用水溶性氧化钙基支撑型芯，其特征在于，所述碳酸钙粉体中碳酸钙含量不低于98.5％、三氧化二铁含量不高于0.03％、二氧化硅含量不高于0.01％和氧化镁含量不高于0.80％；所述碳酸钙粉体的粒径不大于7.5μm。3.如权利要求2所述的一种内部流道构件用水溶性氧化钙基支撑型芯，其特征在于，所述400目碳酸钙粉末、800目碳酸钙粉末和1250目碳酸钙粉末的体积密度均不低于2.7g/cm3，其中，所述400目碳酸钙粉末占所述碳酸钙粉体的质量分数为15～55wt.％；所述800目碳酸钙粉末占所述碳酸钙粉体的质量分数为55～100wt.％；所述1250目碳酸钙粉末占所述碳酸钙粉体的质量分数为0～15wt.％。4.如权利要求2所述的一种内部流道构件用水溶性氧化钙基支撑型芯，其特征在于，所述电熔刚玉粉加入量占所述碳酸钙粉体质量的0～12wt.％，所述石英粉加入量占所述碳酸钙粉体质量的0～10wt.％，所述玻璃纤维丝/粉加入量占所述碳酸钙粉体质量的0～12wt.％，所述铝矾土粉加入量占所述碳酸钙粉体质量的0～8wt.％，所述莫来石粉加入量占所述碳酸钙粉体质量的0～15wt.％，所述蓝晶石加入量占所述碳酸钙粉体质量的0～12wt.％，所述氧化钛加入量占所述碳酸钙粉体质量的0～15wt.％，所述氧化锆加入量占所述碳酸钙粉体质量的0～15wt.％。5.如权利要求3所述的一种内部流道构件用水溶性氧化钙基支撑型芯，其特征在于，所述电熔刚玉粉的体积密度不低于3.6g/cm3，粒径不低于325目，所述电熔刚玉粉中氧化铝含量不低于99％、三氧化铁含量不高于0.15％、二氧化硅含量不高于0.2％和氧化镁含量不高于0.5％；所述石英粉中二氧化硅含量不低于98％、三氧化二铁含量不高于0.2％和含泥量不高于0.3％，所述石英粉的耐火度不低于1700℃；所述铝矾土粉的体积密度不低于3.2g/cm3，耐火度不低于1790℃，所述铝矾土粉中氧化铝含量不低于80％，二氧化硅含量不高于8％、三氧化二铁含量不高于1.5％、二氧化钛含量不高于0.5％、氧化钙和氧化镁含量之和不高于1.0％、氧化钠和氧化钾含量之和不高于0.7％；所述莫来石粉的主晶相不低于78％，体积密度不低于2.65g/cm3，耐火度不低于1850℃，所述莫来石粉中氧化铝含量不低于60％，二氧化硅含量不高于24％；所述蓝晶石粉中氧化铝含量不低于50％、二氧化硅含量不高于38％、氧化锆含量5～8％、氧化钙和氧化镁含量之和不高于1.0％、氧化钠和氧化钾含量之和不高于0.7％；所述氧化钛中二氧化钛含量不低于99％，所述氧化钛的硬度为5.5～6.5；所述氧化锆中氧化锆含量不低于66％、二氧化硅含量不高于32.5％、三氧化二铁含量不高于0.07％、二氧化钛含量不高于0.08％、氧化铝含量不低于0.25％。6.如权利要求3所述的一种内部流道构件用水溶性氧化钙基支撑型芯，其特征在于，所
述粘结剂的加入量使得碳酸钙粉体的质量与粘结剂的体积比为2.0～2.5g/ml。7.如权利要求6所述的一种内部流道构件用水溶性氧化钙基支撑型芯，其特征在于，其特征在于，所述轻质氧化镁粉末占所述粘结剂质量的0.5～2wt.％，所述有机硅消泡剂的加入量占浆料质量的0～1.5wt.％，所述浆料为所述碳酸钙粉体与所述粘结剂的混合物。8.一种如权利要求1～7中任一项所述的内部流道构件用水溶性氧化钙基支撑型芯的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：s1、陶瓷浆料的制备将不同粒径的碳酸钙粉末与硅溶胶混合搅拌均匀，然后加入添加剂和有机硅消泡剂后，搅拌均匀，得陶瓷浆料；s2、陶瓷型芯坯体的制备向步骤s1得到的陶瓷浆料中加入预设比例的轻质氧化镁粉末，搅拌均匀后缓慢倒入模具中并振动，放置在空气中静置固化第一预设时间，待模具中的型芯坯体硬化后即可脱模，对型芯坯体加以修正后放入烘干箱烘干脱去水分，得陶瓷型芯坯体；s3、分步烧结成形将步骤s2得到的陶瓷型芯坯体放入电炉中，采用分步式高温烧结工艺烧结，退火后得到水溶性氧化钙基陶瓷型芯。9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中，静置固化第一预设时间为9～72h，烘干温度为105℃～150℃，烘干时间为0.5～6h。10.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述烧结工艺流程如下：先以5～8℃/min的升温速率从室温升至900～1000℃、保温0～2h，然后以8～10℃/min的升温速率升至1100～1300℃、保温2～4h，退火冷却至室温。

技术总结
本发明提供了一种内部流道构件用的水溶性氧化钙基支撑型芯及其制备方法。由碳酸钙粉体、粘结剂、固化剂、消泡剂和/或添加剂制得，碳酸钙粉体中包含400目、800目和1250目碳酸钙粉末中任意两种或多种，添加剂包括电熔刚玉粉、石英粉、玻璃纤维丝/粉、铝矾土粉、莫来石粉、蓝晶石、氧化钛粉和氧化锆粉中任一种或多种，粘结剂为碱性硅溶胶或中性硅溶胶，固化剂为轻质氧化镁粉末，消泡剂为有机硅消泡剂。不同碳酸钙粉末粒径级配提高了型芯坯体的致密性，还可以结合其烧结特点大颗粒碳酸钙的强度和收缩率较低，小颗粒碳酸钙的强度和收缩率较高，颗粒级配可发挥碳酸钙粉体材料的综合优势，获得较高强度、较低收缩率的氧化钙支撑型芯。较低收缩率的氧化钙支撑型芯。较低收缩率的氧化钙支撑型芯。


技术研发人员：刘富初 黄捷飞 张驰 穆英朋 吴明 刘鑫 韩光超 樊自田
受保护的技术使用者：中国地质大学深圳研究院
技术研发日：2022.10.26
技术公布日：2023/2/3