Technological Properties of SiC-Based Ceramic Slurries for Manufacturing Investment Casting Shell Moulds

• Autorzy: Małek M. , Wiśniewski P. , Matysiak H. , Zagórska M. , Kurzydłowski K.J.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amm-2014-0180

Warianty tytułu

PL

Właściwości technologiczne mas lejnych na bazie SiC stosowanych do produkcji ceramicznych form odlewniczych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this work technological properties of ceramic slurries based on silicon carbide were characterized. Silicon carbide and poly(vinyl alcohol) in an amount 6%, 10% and 15 wt. % as a solution were added to prepare the ceramic slurries. Solid phase content in ceramic slurries was 62,5 wt.%. Plate weight test, pH, density, viscosity (measured by the Zhan 4# cup) and dynamic viscosity were investigated. Dipping test on wax model was done to measure adhesive properties. Characterization of SiC fillers powder was made by determination of grain size, density, chemical composition, Zeta potential and by use of scanning electron microscopy. Obtained results of ceramic slurries based on SiC meet standard specification in industrial investment casting and its properties are very promising for future application in investment casting of superalloys.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań właściwości technologicznych mas ceramicznych na osnowie SiC mogących znaleźć zastosowanie do produkcji form odlewniczych do odlewania precyzyjnego części turbin lotniczych. Zawiesiny ceramiczne z SiC o stężeniu 62,5% otrzymano w mieszadle mechanicznym z dodatkiem 6, 10, 15% wag. alkoholu poli(winylowego) spełniającego rolę spoiwa oraz upłynniacza. Przeprowadzono szereg badań materiałoznawczych dla proszku, polimeru oraz wytworzonych mas lejnych, w tym lepkość względną i dynamiczną, pomiar gęstości, pH oraz zanurzeniowy test płyty. Pomiary prowadzono przez 96h. Udowodniono, iż właściwości technologiczne oraz reologiczne ceramicznych mas pozwalają na zastosowanie ich do produkcji form odlewniczych przeznaczonych do procesów odlewania precyzyjnego części turbin lotniczych.

Słowa kluczowe

EN

binders; investment casting; polyvinyl alcohol; SiC slurries; shell mould

PL

spoiwa; odlewanie; alkohol poliwinylowy; masa lejna; forma odlewnicza

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 59, iss. 3
• Strony: 1059--1062
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys.

Twórcy

autor

Małek M.

• Faculty of Materials Science and Engineering, Warsaw University of Technology, 141 Wołoska Str., 02-507 Warszawa, Poland

autor

Wiśniewski P.

• Faculty of Materials Science and Engineering, Warsaw University of Technology, 141 Wołoska Str., 02-507 Warszawa, Poland

autor

Matysiak H.

• Functional Materials Research Centre, Warsaw University of Technology, 25 Janka Bytnara Rudego Str., 02-645 Warszawa, Poland

autor

Zagórska M.

• Faculty of Materials Science and Engineering, Warsaw University of Technology, 141 Wołoska Str., 02-507 Warszawa, Poland

autor

Kurzydłowski K.J.

• Faculty of Materials Science and Engineering, Warsaw University of Technology, 141 Wołoska Str., 02-507 Warszawa, Poland

Bibliografia

• [1] Y. Hirata, K. Miyano, S. Sameshima, Y. Kamino, Reaction between SiC surface and aqueous solutions containing Al. Ions, Physicochemical and Engineering Aspects 133, 183-189 (1998).
• [2] R. Haratym, R. Biernacki, D. Myszka, Ekologiczne wytwarzanie dokładnych odlewóww formach ceramicznych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, (2008).
• [3] H. Matysiak, J. Ferenc, J. Michalski, Z. Lipiński, G. Jakubowicz, K.J. Kurzydłowski, Porowatość i wytrzymałość form ceramicznych wykorzystywanych w procesie odlewana precyzyjnego metodą Bridgmana, Inżynieria Materiałowa 1, 17-21 (2011).
• [4] J. A. Rodŕiguez, M. Fernández-Garcia, Synthesis, Properties, and Appli-cations of Oxide Nanomaterials, John Wiley & Sons, Inc. New Jersey, (2008).
• [5] M. Małek, M. Zagórska, P. Wiśniewski, H. Matysiak, J. Michalski, K. J. Kurzydłowski, Analiza porównawcza spoiw formierskich na bazie krzemionki koloidalnej stosowanych do budowy form ceramicznych do odlewania precyzyjnego części turbin lotniczych, XL Szkoła Inżynierii Materiałowej, Kraków (2012).
• [6] X. K. Wu, D. W. Whitman, W. L. Kaufell, F. C. Finch, D. I. Cumbers, Acrylic binders for die pressing ceramics, The American Ceramic Society Bulletin 76, [1], 49-52 (1997).
• [7] S. L. Bassner, E. H. Klingenberg, Using poly (vinyl alcohol) as a binder, The American Ceramic Society Bulletin, June, 71-75 (1998).
• [8] A. Kristoffersson, E. Roncari, C. Galasi, Comparison of different binders for water-based tape casting of alumina, Journal of the European Ceramic Society 18, 2123-2131 (1998).
• [9] D. B. R. Kumar, R. M. Reddy, V. N. Mullay, N. Krishnamurti, Acrylic co-polymer emulsion binders for green machining of ceramics, European Polymeric Journal 38, 1503-1510 (2000).
• [10] M. Szafran, P. Wiśniewski, G. Rokicki, Effect of glass transition temperature of polymeric binders on the properties of selected ceramic materials obtained by die pressing, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 77, 319-327 (2004).
• [11] P. Wiśniewski, M. Szafran, G. Rokicki, Water Thinnable Polymeric Binders in Die Pressing of Alumina, Key Engineering Materials 264-268, 125-128 (2004).
• [12] M. Sterczewski, P. Wiśniewski, J. Kozakiewicz, A. Koncka-Foland, M. Szafran, G. Rokicki, Otrzymywanie folii ceramicznych z węglika krzemu z zastosowaniem spoiw wodorozcieńczalnych, Polski Biuletyn Ceramiczny: Ceramika 101, 71-76 (2008).
• [13] P. Wiśniewski, M. Sterczewski, M. Szafran, M. Biernat, G. Rokicki, Badania nad zastosowaniem spoiw polimerowych do otrzymywania folii ceramicznychz Al2O3i SiC, Polski Biuletyn Ceramiczny: Ceramika 103, 853-858.
• [14] M. Małek, P. Wiśniewski, H. Matysiak, K. J. Kurzydłowski, Lejna mieszanina formierska do produkcji ceramicznych form odlewniczych, P.406518 (2013).
• [15] M. Szafran, G. Rokicki, P. Wiśniewski, Wodorozcieńczalne spoiwa polimerowe w procesie prasowania proszków ceramicznych, Polski Biuletyn Ceramiczny, Ceramika 60, 229-233 (2000).
• [16] M. Szafran, G. Rokicki, P. Wiśniewski, New water thinnable polymeric binders in die pressing of alumina powders in NATO Book Series Functional Gradient Materials and Surface Layers Prepared by Fine Particles Technology, pp 75-80, Kluwer Academic Publishers, (2001), Netherlands.