Charakterystyka właściwości technologicznych ceramicznych mieszanin formierskich na bazie węglika krzemu

• Autorzy: Małek M. , Wiśniewski P. , Mizera J. , Kurzydłowski K. J.

Warianty tytułu

EN

Technological properties characterization of ceramic slurries based on silicon carbide powder

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań podstawowych właściwości lejnych mas formierskich na bazie węglika krzemu oraz wodnej zawiesiny spoiwa nanokompozytowego, zawierającego koloidalny tlenek glinu, przeznaczonych do wytwarzania ceramicznych form odlewniczych. W celu zbadania właściwości mas lejnych porównano wpływ rodzaju trzech różnych polimerów pełniących rolę spoiwa modyfikującego, tj. poli(alkohol winylowy) o ciężarze cząsteczkowym 47000 g/mol i stopniu hydrolizy 88%, poli(glikol etylenowy) o ciężarze cząsteczkowym 1500 g/mol, oraz dyspersja poliakrylowa. Zawartość fazy stałej węglika krzemu wynosiła 65% wag. Mieszanki formierskie przygotowywano w klimatyzowanym laboratorium w temperaturze 22 °C przy użyciu mieszadła mechanicznego. Czas eksperymentu wynosił 96 h, przy czym pierwsze badania przeprowadzono po upływie doby, co miało na celu lepszą homogenizacjię mieszaniny. W trakcie trwania doświadczenia co 24 h dokonywano pomiarów lepkości względnej za pomocą kubka Zahna 4#), gęstości, pH oraz adhezji zawiesiny do powierzchni mosiężnej płyty. Dodatkowo scharakteryzowano węglik krzemu pełniący rolę proszku formierskiego. Wykonano obserwacje mikroskopowe (SEM), określenie wielkości cząstek oraz badanie składu chemicznego. Udowodniono, że zastosowanie dodatkowych spoiw modyfikujących znacząco poprawia właściwości technologiczne uzyskanych mas formierskich, co sprzyja ich przyszłościowemu zastosowaniu w odlewnictwie precyzyjnym w skali przemysłowej.

EN

In this work technological properties of ceramic slurries for ceramic shell moulds fabrication were characterized. The slurries were based on silicon carbide powder and nanocomposite binder with colloidal aluminium oxide particles. For modification of rheological properties of the slurries, three binders were added: poly(vinyl alcohol)l with a molecular weight of 47 000 g/mole and 88% of hydrolysis degree, poly(ethylene glycol) with a molecular weight of 1500 g/mole, and a polyacrylic dispersion. The content of silicon carbide solid phase was 65 wt.%. The ceramic slurries were fabricated in an air-condition lab in a reactor equipped with a mechanical mixer. The total time of experiment was 96 h. The first measurement was performed after 24 hours from beginning of the test in order to use the slurries of better homogenization. Relative viscosity by Zahn Cup 5#, density, pH and adhesion were measured every day during the experiment. The silicon carbide powder was additionally characterized for its microstructure (SEM), grain size and chemical composition. It has been proven that the addition of new binders increased the technological properties of the investigated ceramic slurries which was conducive to their future use in the foundry industry.

Słowa kluczowe

PL

mieszanki formierskie; właściwości technologiczne; SiC; formy ceramiczne; odlewanie precyzyjne

EN

ceramic slurries; technological properties; SiC; ceramic shell moulds; investment casting

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2015
• Tom: T. 67, nr 4
• Strony: 434--437
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Małek M.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej, ul. Wołoska 141, 02-507 Warszawa

autor

Wiśniewski P.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej, ul. Wołoska 141, 02-507 Warszawa

autor

Mizera J.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej, ul. Wołoska 141, 02-507 Warszawa

autor

Kurzydłowski K. J.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej, ul. Wołoska 141, 02-507 Warszawa

Bibliografia

• [1] Hirata, Y., Miyano, K., Sameshima, S., Kamino, Y.: Reaction between SiC surface and aqueous solutions containing Al Ions, Physicochemical and Engineering Aspects, 133 (1998), 183-189.
• [2] Małek, M., Wiśniewski, P., Matysiak, H., Kurzydłowski, K. J: Lejna mieszanina formierska do produkcji form odlewniczych, P.406518 (2013).
• [3] Woodford, D. A., Mowbray, D. F: Effect of material characteristics and test variables on thermal fatigue of cast superalloys. A review, Materials Science and Engineering, 1-2, (1974), 5
• [4] Schweikert, W. H., Bailey, P. G., New method for cast superalloy frames. Segented mold and HIP utilized, ManTech Journal, 5, 3, (1980), 28-32.
• [5] Guerra, M., Niles, J.: Cobalt aluminate levels in primary slurries, Investment Casting Institute, Word Conference, San Francisco, CA, (1996), 1-9.
• [6] Chodorowski, J., Ciszewski, A., Radomski, T.: Materiałoznawstwo lotnicze, Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 1977.
• [7] Wojkun, F., Sołncew, J. P.: Materiały specjalnego przeznaczenia, Zakład Poligraficzny Politechniki Radomskiej, Radom 2001.
• [8] Jena, A. K., Chaturvedi, M. C: Reviev. The role of alloying elements in the design of nickel- base superalloy, J. Mater. Sci., 19, (1984), 3121.
• [9] Haratym, R., Biernacki, R., Myszka, D.: Ekologiczne wytwarzanie dokładnych odlewów w formach ceramicznych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2008.
• [10] Karwiński, A.: Wpływ zawartości krzemionki koloidalnej na właściwości ciekłej masy ceramicznej stosowanej w technologii wytapianych modeli, Solidification of Metals and Alloys, No.3 1, (1997).
• [11] Ismael, M. R., dos Anjos, R. D., Salomao, R., Pandolfelli, V.C.: Colloidal silica as a nostructured binder for refractory castables, Refractories Applications and News, 11, 4, (2006), 16-20.
• [12] Małek, M., Zagórska, M., Wiśniewski, P., Matysiak, H., Michalski, J., Kurzydłowski, K. J.: 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.
• [13] Matysiak, H., Ferenc, J., Lipiński, Z., Grabarz, K., Michalski, J., Kurzydłowski, K. J.: Development of new ceramic slurries and shell moulds for Bridgman casting of turbine blades, Proceedings of European Conference On Materials and Structures in Aerospace, Germany, 2010.