Właściwości technologiczne mieszanek formierskich na bazie węglika krzemu stosowanych do produkcji ceramicznych form odlewniczych

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

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2015.6.44

Warianty tytułu

EN

Technological properties of ceramic slurries based on silicon carbide for manufacturing ceramic shell moulds

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Węglik krzemu jest używany w wielu dziedzinach nauki i techniki. Charakteryzuje się bardzo dobrymi właściwościami: dużą twardością, odpornością na szoki termicznie czy odpornością na utlenianie. W porównaniu z dotychczas stosowanymi proszkami na formy ceramiczne wykazuję największą przewodność cieplną, co znacząco może skrócić czas uzyskania odlewu, a co za tym idzie zmniejszyć koszty produkcji gotowych części. Głównym celem podjęcia pracy było zastosowanie nowego proszku do wytwarzania form ceramicznych oraz sprawdzenie przydatności nowo opracowanych spoiw i materiałów na formy ceramiczne. W artykule zaprezentowano wyniki badań ceramicznych mas lejnych na bazie węglika krzemu oraz spoiwa, którym był nanokompozyt zawierający koloidalny tlenek glinu. Dodatkowo w celu modyfikacji właściwości technologicznych porównano działanie trzech spoiw dodawanych w ilości 6% masowych w odniesieniu do proszku, którymi były: glikol poli(etylenowy), poli(alkohol winylowy) oraz dyspersja poli(akrylowa). Zawartość fazy stałej proszku SiC wynosiła 65% masowych. Mieszaniny formierskie otrzymywano w reaktorze zaopatrzonym w mieszadło mechaniczne. Czas mieszania wynosił 96 h w temperaturze 21°C. W trakcie trwania eksperymentu dokonywano pomiarów lepkości względnej, pH oraz gęstości. Ponadto co 24 h wykonywano badanie adhezji do powierzchni z użyciem płyty mosiężnej oraz badanie lepkości dynamicznej po zakończeniu prób. W celu scharakteryzowania proszku formierskiego jakim był węglik krzemu wykonano badania za pomocą SEM, pomiary wielkości ziarna oraz badanie składu chemicznego. Udowodniono, iż zastosowanie dodatkowych spoiw wypełniających znacząco poprawia właściwości technologiczne uzyskanych mas formierskich, co sprzyja ich przyszłościowemu zastosowaniu w przemyśle odlewniczym.

EN

Silicon carbide (SiC) is widely used in science and industry. It exhibits advantageous properties like: high strength, hardness and resistance to thermal shocks and oxidation. It is also characterized by thermal resistance and stability. It characterized by very high thermal and electrical conductivity. In comparison with other ceramic powders like: aluminium oxides, zirconium oxides or mullite, SiC exhibits the highest thermal conductivity. Therefore SiC is potentially useful for fabrication ceramic shell moulds in investment casting process. SiC gives possibilities to control macro- and microstructure parameters (like grain size or interdendritic distance) in cast materials, because it exhibit high thermal conductivity. The aim of the study was to investigate the effect of adding three different binders on the technological properties of ceramic slurries used in manufacturing SiC shell moulds for investment casting of aircraft turbine engine parts. In this work technological properties of ceramic slurries based on silicon carbide were characterized. Main binder was substance with nanoparticles of aluminium oxide. Additionally to modify parameters three binders were used: poly(ethylene) glycol, poly(vinyl alcohol) and polyacrylic dispersion. State phase was 65 wt %. The time of mixed ceramic slurries was 96 h in conditioned lab. During the experiment properties such as viscosity, pH and density were investigated. Additionally adhesion to surface test and dynamic viscosity were done. To characterize silicon carbide SEM, grain size and chemical composition were measured. Silicon carbide based ceramic slurries had very promising properties and there are very perspective for future application.

Słowa kluczowe

PL

węglik krzemu; mieszanka ceramiczna; formy odlewnicze ceramiczne; właściwości technologiczne

EN

silicon carbide; ceramic slurries; ceramic shell moulds; technological properties

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 36, nr 6
• Strony: 561--564
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Małek M.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska

autor

Wiśniewski P.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska

autor

Mizera J.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska

autor

Kurzydłowski K. J.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska

Bibliografia

• [1] Jones S., Yuan C.: Advances in shell moulding for investment casting. Journal of Materials Processing Technology 135 (2003) 258÷265.
• [2] Saridikmen H., Kuskonmaz N.: Properties of ceramic casting molds produced with two differenct binders. Ceramic International 31 (2005) 873÷878.
• [3] Rashed A. H.: Properties and characteristics of silicon carbide. Poco Graphite Int. (2002) 1÷19.
• [4] Schwetz K. A.: Silicon carbide based hard materials. In: R. Riedel (Ed.), Handbook of ceramic hard materials. Wiley-VCH, Weinheim, Germany (2000) 683÷748.
• [5] 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.
• [6] Ismael M. R., Anjos R. D., Salomão R., Pandolfelli V. C.: Colloidal silica as a nanostructured binder for refractory castables. Refractories Applications and News 11 (4) (2006) 16÷20.
• [7] Rodríguez J. A., Fernández-García M.: Synthesis, properties, and applications of oxide nanomaterials. JohnWiley & Sons Inc., New Jersey (2008).
• [8] Wiśniewski P., Małek M., Matysiak H., Sitek R., Kurzydłowski K. J.: Technologiczne właściwości mas formierskich z SiC z przeznaczeniem dla ceramicznych form odlewniczych dla przemysłu lotniczego: Szkło i Ceramika 3 (2014) 11÷15.