一种抗铜液侵蚀浇注料的制作方法

本发明涉及浇注料，具体为一种抗铜液侵蚀浇注料。

背景技术：

1、在工业领域，特别是冶金工业和电子工业中，高温环境中常使用铜液进行各种加工和处理过程。然而，铜液对传统浇注料存在严重的侵蚀问题，降低了浇注料的寿命和性能，从而影响生产效率和产品质量。因此，需要一种具有良好抗铜液侵蚀性能的浇注料。

2、目前耐高温、抗侵蚀性能优秀的浇注料有莫来石刚玉浇注料，莫来石刚玉浇注料具有很多优良性能，例如，耐火性能强：可以在1400-1650℃的高温环境下长期稳定运行，因此适用于高温环境。耐侵蚀性：具有很好的化学惰性，因此可以抵御大多数酸碱的侵蚀，适合在有腐蚀性气体或溶液的环境中使用。高温稳定性：在高温下能够承受长时间的使用而不发生变形或裂纹。耐磨性强：具有很高的硬度和耐磨性，可以在高温下抵御各种磨损和冲击。抗侵蚀性好：在酸、碱等腐蚀介质中表现出较好的抗侵蚀性。

3、但是莫来石刚玉浇注料的热膨胀系数较大，在高温下使用时可能会产生较大的体积变化，从而导致浇注料与被衬设备之间的紧密接触受到影响，导致浇铸成型的成品与预设的形状发生较大的变化，因此需要一种浇注料在满足耐高温、抗侵蚀，浇铸成型形变稳定的浇注料。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种抗铜液侵蚀浇注料，解决了传统浇注料不耐铜液侵蚀的问题。

3、(二)技术方案

4、为实现上述目的，第一方面，本技术提供一种抗铜液侵蚀浇注料，采用如下的技术方案：包括：

5、0.5-2.5mm粒径的骨料颗粒料30-35份；0.05-1mm粒径的刚玉细粉10份；0.1-0.5mm粒径的气凝胶粉末2-3份；30-100μm粒径的气凝胶粉末1-3份；3-6μm粒径的微粉混合物1-2份；0.5-1mm粒径的结合料3-5份；

6、其中，骨料颗粒料由莫来石颗粒、改进尖晶石颗粒，按重量比3:1混合得到，其中莫来石颗粒的粒径在0.5mm-1.0mm,改进尖晶石的颗粒粒径在1.5-2.5mm；所述结合料由铝酸盐水泥、硅酸钠、软质粘土、石墨粉末组成，按重量比为4～5：2：1：1混合配制得到。

7、说明：通过上述配料的使用，能够使提高浇筑材料的性能，浇筑材料的强度变高，不易被铜液侵蚀，耐高温；通过改进尖晶石颗粒增加浇注料的强度和耐高温性能；在高温下，改进尖晶石颗粒中的尖晶石在硫化铅的作用下，其热稳定性提高，尖晶石中的晶体结构变得更加稳定，从而提高了其耐高温性能，通过添加氧化钇在烧结过程中可以起到消除烧结中的气孔、降低烧结温度、提高烧结致密度的作用；通过气凝胶颗粒，降低浇注料的导热系数、增大与微粉料、莫来石、刚玉颗粒物的摩擦力和粘结力，制备浇注料的时候，因为气凝胶的比表面积大，增加颗粒料表面的附着力，进而在制备浇注料浆料的时候更好的与微粉、粘土、结合剂混合，将各组分结合紧密，当气凝胶在持续高温条件下，生成多相复合物，气凝胶中的孔隙发生部分坍缩，使气凝胶与多相复合物的连接更加紧密；在高温加热时，高涨系数的骨料与低缩的气凝胶结合，使浇注料的更加致密，进而降低浇注料的内应力；通过结合剂增强浇筑胚体的流动性，结合剂能在满足现场施工所需流动性的情况下，使浇注料获得足够的常温强度，且不易变形，且有利于浇注成型；通过活性氧化铝微粉、球粘土、硅微粉使产品体积密度适当，增强了填充性，改善了施工性，从而使其流动性增大，增强了耐高温性。

8、优选的，所述气凝胶按照重量份数计，包括乙酸钛3-5份，乙酸铜9-15份，正硅酸乙酯25-35份。

9、优选的，所述气凝胶按照以下步骤制备而成：

10、步骤s11、制备金属前驱体，将乙酸铜、乙酸钛溶解在纯水中得到金属前驱体；

11、步骤s12、溶胶制备：以正硅酸乙酯为气凝胶前驱体，丙酮和无水乙醇的混合液为溶剂，通过酸调节ph至4，以六偏磷酸钠交联剂，将金属前驱体加入，以氨水为碱催化剂，通入氢气，以氢气以还原剂得到金属铜和四氧化钛，采用水热法制备成金属复合正硅酸酯气凝胶；

12、步骤s13、胶体处理：通过振动、除杂，去除凝胶中的孔隙和不纯物质，以提高气凝胶的纯度和均匀性；

13、步骤s14、干燥、热处理：先通过丙酮置换出气凝胶中的水分，通过二氧化碳冷冻干燥方法去除水分和丙酮，通过高温热处理，进一步稳定金属复合正硅酸酯气凝胶的结构，使其能够在高温下保持稳定性和耐久性，在高温热处理中通过缓慢升温和保温增加气凝胶的结构稳定性；

14、步骤s15、粉碎：将步骤s14中获取的金属复合正硅酸酯气凝胶粉碎得到气凝胶粉末，包括粒径为0.1-0.5mm的气凝胶粉末,粒径为30-100μm的气凝胶粉末。

15、优选的，步骤s11中，乙酸铜：乙酸钛的比例在3:1。

16、优选的，微粉混合物是α-al2o3微粉与sio2微粉按照重量比5:1混合得到。

17、优选的，所述改进尖晶石，按照重量份数计，包括：40-50份的氧化镁，20-25份尖晶石，15-20份的硫化铅，0.1-0.3份的y2o3。

18、优选的，改进尖晶石的制备方式为，40-50份的氧化镁，20-25份尖晶石，15-20份的硫化铅，0.1-0.3份的y2o3混合得到混合料，将混合料在搅拌器中以6000r·min的转速约混5min,然后将混后的混合料约在50mpa压力下制成粒径在1.5-2.5mm改进尖晶石颗粒。

19、所述尖晶石是镁铝尖晶石、铝尖晶石、锌尖晶石、铬尖晶石中的一种或多种，优选为镁铝尖晶石，镁铝尖晶石是一种高熔点、热膨胀系数小、热导率低、热震稳定性好、抗侵蚀能力强的耐火原料。

20、优选的，所述微粉混合物由活性α—al2o3,sio2微粉按照1:1混合得到。

21、优选的，所述抗铜液侵蚀浇注料的制备方法包括下列步骤：

22、步骤s21、原料准备：根据配方准备所需的浇注料原料0.5-2.5mm粒径的骨料颗粒料30-35份；0.05-1mm粒径的刚玉细粉10份；0.1-0.5mm粒径的气凝胶粉末2-3份；30-100μm粒径的气凝胶粉末1-3份；3-6μm粒径的微粉混合物1-2份；0.5-1mm粒径的结合料3-5份，准备所需的浇注料原料，并进行筛选和研磨处理；

23、步骤s22、混合和搅拌：将所得的原料通过机械搅拌设备进行充分混合，加入浇注料原料重量的35％的水，搅拌15min，以获得均匀的浇注料胚体；

24、步骤s23、成型和烧结：将混合料放入模具中，进行压制和成型，通过高温烧结工艺，使浇注料成型；

25、步骤s24、后续处理：经过初步烧结后，对浇注料进行冷却、表面处理和质量检测工序，确保浇注料的完整和质量。

26、优选的，步骤s23中，浇筑混合物在浇注料混合物在1600℃下烧结3h，高温烧结时的升温速率为18～20℃/min，保温时间为4～7h，降温速率为8℃～10℃/min。

27、说明：通过完善浇注料的配比比例和制备方法能够提高浇注料的耐高温、抗侵蚀能力，莫来石刚玉浇注料中刚玉和莫来石骨料的导热系数较高，会导致窑炉外壳温度较高，造成热量严重散失，莫来石在材料中分布不均，会造成浇注料因局部成分不均产生一定内应力；刚玉莫来石浇注料的桥接程度较差，会导致材料的力学性能降低。本发明通过添加在莫来石刚玉浇注料中添加气凝胶颗粒，降低浇注料的导热系数，提供的气凝胶，具有耐高温的、降低浇注料的导热系数、增大与微粉料、莫来石、刚玉颗粒物的摩擦力和粘结力，制备浇注料的时候，因为气凝胶的比表面积大，增加颗粒料表面的附着力，进而在制备浇注料浆料的时候更好的与微粉、粘土、结合剂混合，将各组分结合紧密，当气凝胶在持续高温条件下，生成多相复合物，气凝胶中的孔隙发生部分坍缩，使气凝胶与多相复合物的连接更加紧密；在高温加热时，高涨系数的骨料与低缩的气凝胶结合，使浇注料的更加致密，进而降低浇注料的内应力。

28、说明，通过在气凝胶中增加钛铜金属，气凝胶在与其他浇注料材料混合成浆料后，经过高温，部分钛铜在高温下形成钛铜合金，提高浇注料的耐磨性、耐腐蚀性、耐高温性能、耐低温性能、加工性能，气凝胶中的六偏磷酸钠构成减水剂的作用，使得在生产中无需再次添加减水剂。

29、传统烧结尖晶石密度低、气孔多，导致浇注料的抗侵蚀性降低，烧结温度高，烧结时间长，通过对尖晶石进行改进，将尖晶石与氧化镁、硫化铅，y2o3混合得到改进尖晶石颗粒，在和浇注料其他材料混合后，改进尖晶石颗粒会在高温烧结下，尖晶石在硫化铅的作用下，其热稳定性提高，尖晶石中的晶体结构变得更加稳定，从而提高了其耐高温性能，通过添加氧化钇在烧结过程中可以起到消除烧结中的气孔、降低烧结温度、提高烧结致密度的作用。

30、浇筑材料中的铝元素与氧化物形成玻璃相，在烧结过程中促进液相流动和原子扩散，同时形成玻璃相，起到连接浇注料颗粒的作用，提高浇注料的烧结效果和致密化程度；碳化硅、氮化硅、经注浆或压制成型工艺制成坯体后，采用一次烧成工艺，在1400℃～1600℃的温度下高温反应，形成结构微晶化氮化硅结合碳化硅的多相复合特种耐磨材料，将获取的耐磨材料粉碎得到颗粒为的颗粒料。

31、说明，通过该种方法得到的颗粒料具有耐磨、重量轻、耐高温，铜液浇筑温度在950℃左右，此种方式获取的颗粒料的长时间耐高温温度约为1200℃，短时间耐高温温度可达到1420℃，因此此种方法得到的颗粒料满足抗铜液腐蚀的条件。

32、(三)有益效果

33、本发明提供了一种抗铜液侵蚀浇注料，具备以下有益效果：

34、(1)该抗铜液侵蚀浇注料，通过上述配料的使用，能够使提高浇筑材料的性能，浇筑材料的强度变高，耐高温，不易被铜液侵蚀；通过骨料颗粒物中的改进尖晶石颗粒增加浇注料的强度和耐高温性能；通过气凝胶颗粒，降低浇注料的导热系数、增大与微粉料、莫来石、刚玉颗粒物的摩擦力和粘结力；通过活性氧化铝微粉、球粘土、硅微粉使产品体积密度适当，增强了填充性，改善了施工性，从而使其流动性增大，增强了耐高温性。

35、(2)该抗铜液侵蚀浇注料中，气凝胶中的六偏磷酸钠构成减水剂的作用，使得在生产中无需再次添加减水剂，通过在气凝胶中增加钛铜金属，气凝胶在与其他浇注料材料混合成浆料后，经过高温，部分钛铜在高温下形成钛铜合金，提高浇注料的耐磨性、耐腐蚀性、耐高温性能、耐低温性能、加工性能。

36、(3)该抗铜液侵蚀浇注料中浇筑材料中的铝元素与氧化物形成玻璃相，在烧结过程中促进液相流动和原子扩散，同时形成玻璃相，起到连接浇注料颗粒的作用，提高浇注料的烧结效果和致密化程度。