禹城精密鑄造用型殼是以化學方式將粘結劑與耐火材料混合制成塗料漿,然後經高溫焙燒而成。因此,粘結劑是一種非常重要的材料:它不僅要爲各類型耐火材料顆粒間的粘結提供“骨架”,而且在型殼焙燒後,其產物還要爲型殼提供足夠的強度。生產實踐表明 ,一個好的钛合金熔模精鑄用粘結劑需具備如下的特征:
①焙燒後的產物要具有高的熱力學穩定性,以盡可能降低與熔融钛的化學反應;
②要對型殼用耐火材料有很強的潤濕和粘結能力;
③對光潔蠟模要有較好的塗挂成形能力。
早期钛合金禹城精密鑄造中常用的面層粘結劑主要爲碳質粘結劑和酚醛樹脂。這類粘結劑主要用于制備熔模精鑄用石墨型殼。在此期間,研究人員還嘗試使用水玻璃、矽酸乙酯等作爲钛合金鑄造用粘結劑,但是發現,钛合金與型殼的界面反應十分劇烈,因此不適合作爲面層材料的粘結劑。
目前,矽溶膠、二醋酸锆以及碳酸锆铵的有機化合物是钛合金熔模精鑄中常用的粘結劑。其中二醋酸锆在禹城精密鑄造中的應用廣泛,無論是難熔金屬還是氧化物面層耐火材料都可以用其作爲主要粘結劑。
鋼鑄件加工或抛光後,在加工表面位置時,會出現分散的規則球狀的黑點缺陷,該黑點缺陷存在0、Si、Mn等元素。
黑點缺陷產生的原因可能是由于鋼液中存在有非金屬夾雜物(主要是金屬元素的氧化物、硫化物和矽酸鹽)而導致的。
非金屬夾雜物的來源既有外來的,如金屬爐料帶入的泥沙雜質,從爐襯耐火材料上剝落下來的碎粒以及在澆注過程中型殼被鋼液沖刷下來的碎砂等;也有熔體內部產生的,如鋼液中的元素被氧化生成的氧化物。
這類夾雜物的熔點比合金熔體溫度低而呈液態存在。禹城精密鑄造又由于它們有較大的表面張力,並且與鋼液之間不相互潤濕,因此在鋼液中聚成球形,鋼液凝固後形成球形夾雜物,在鑄件表面形成的是規則的球狀黑點缺陷。