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1、(10)申请公布号 CN 102688988 A(43)申请公布日 2012.09.26CN102688988A*CN102688988A*(21)申请号 201210200961.8(22)申请日 2012.06.18B22C 9/04(2006.01)B22D 13/06(2006.01)B22D 13/10(2006.01)(71)申请人哈尔滨工业大学地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人任明星 李邦盛(74)专利代理机构哈尔滨市松花江专利商标事务所 23109代理人韩末洙(54) 发明名称一种复杂微构件的微熔模精铸成形方法(57) 摘要一种复杂微构件的微。
2、熔模精铸成形方法，涉及一种微熔模精铸成形方法。本发明提供一种复杂微构件的微熔模精铸成形方法，目的是获得形状完整，表面质量高的金属复杂微构件。方法：一、利用微注塑工艺制备塑料微模型；二、将石膏浆料浇入装有塑料微模型的钢套中，形成石膏铸型；三、将石膏铸型取出，烧结，冷却至室温；四、将烧结后的石膏铸型镶嵌到石墨模套内，并将石墨模套安装到离心机上；五、把熔化的合金注入带有石膏铸型的石墨模套内，离心铸造；六、待石膏铸型冷却到室温，取出石膏铸型，去掉表面的石膏，清洗，干燥，即获得金属微构件。本发明方法无需后续加工，可一次近终成形，微构件成形完整，表面质量优异。用于金属微构件成形领域。(51)Int.Cl.。
3、权利要求书1页 说明书3页 附图1页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页1/1页21.一种复杂微构件的微熔模精铸成形方法，其特征在于复杂微构件的微熔模精铸成形方法，按以下步骤进行：一、利用微注塑工艺制备塑料微模型；二、将粒度小于200目的或半水硬石膏和去离子水按13642的质量比混合，得混合物，然后向混合物中加入石膏缓凝剂，搅拌1020s，然后在真空条件下搅拌1540s，得到石膏浆料，将石膏浆料在真空状态下浇入装有塑料微模型的钢套中，包埋塑料微模型，形成石膏铸型；三、待石膏铸型干燥后，将石膏铸型从钢套中取出，放入电阻炉中烧结，。
4、烧结过程中升温速度为3K/min，先加热到200保温1h，然后接着加热到600，并保温1h，烧结结束后石膏铸型随炉冷却至室温；四、将步骤三烧结后的石膏铸型镶嵌到石墨模套内，并将石墨模套安装到离心机上；五、将合金放入陶瓷坩埚，加热至合金的熔点以上3050，并保温3060min，使合金熔化，对石膏铸型进行预热，预热温度为合金熔点之下100至合金熔点之上100，然后启动离心机，使离心转速达到5002500rpm，然后立即把熔化的合金注入带有石膏铸型的石墨模套内，保持30s，然后关停离心机；六、待石膏铸型冷却到室温，打开石墨模套，取出石膏铸型，去掉表面的石膏，然后用丙酮清洗，干燥，即获得金属微构件；其。
5、中步骤二中石膏缓凝剂为混合物质量的0.05；步骤五中所述合金为锌合金、铝合金、铜合金、金合金、银合金、锡合金或镁合金。2.根据权利要求1所述的一种复杂微构件的微熔模精铸成形方法，其特征在于步骤二中将粒度小于200目的或半水硬石膏和去离子水按140的质量比混合。3.根据权利要求1或2所述的一种复杂微构件的微熔模精铸成形方法，其特征在于步骤五中将合金放入陶瓷坩埚，加热至合金的熔点以上40。4.根据权利要求3所述的一种复杂微构件的微熔模精铸成形方法，其特征在于步骤五中保温4050min。5.根据权利要求4所述的一种复杂微构件的微熔模精铸成形方法，其特征在于步骤五中使离心转速达到10002000rpm。
6、。6.根据权利要求4所述的一种复杂微构件的微熔模精铸成形方法，其特征在于步骤五中使离心转速达到1500rpm。权 利 要 求 书CN 102688988 A1/3页3一种复杂微构件的微熔模精铸成形方法技术领域0001 本发明涉及一种微熔模精铸成形方法。背景技术0002 随着MEMS产品应用范围的不断扩展，具有更优异使用性能的金属微构件备受重视。目前，微细电火花技术、超精密加工技术以及LIGA技术可以制备金属微构件，但存在着生产效率低，工艺复杂，设备昂贵，可加工材料种类少等不足。微熔模精密铸造成形方法是在传统熔模铸造工艺的基础上发展而来，可高效、近终成形具有复杂微结构的多种金属材料微构件。000。
7、3 传统熔模铸造工艺多采用蜡膜制作构件模型，铸型材料使用石英或刚玉等耐火材料(磷酸基或硅酸基粘结剂)，熔融金属重力浇注或真空浇注成形。但由于微构件尺寸在微米尺度，蜡模的强度过低，同时普通型壳材料的表面粗糙度较高，影响微构件的成形完整性与表面质量，此外由于表面效应的影响，重力浇注也很难使微构件成形。发明内容0004 本发明提供一种复杂微构件的微熔模精铸成形方法，目的是获得形状完整，表面质量高的金属复杂微构件。0005 本发明复杂微构件的微熔模精铸成形方法，按以下步骤进行：一、利用微注塑工艺制备塑料微模型；二、将粒度小于200目的或半水硬石膏和去离子水按13642的质量比混合，得混合物，然后向混合。
8、物中加入石膏缓凝剂，搅拌1020s，然后在真空条件下搅拌1540s，得到石膏浆料，将石膏浆料在真空状态下浇入装有塑料微模型的钢套中，包埋塑料微模型，形成石膏铸型；三、待石膏铸型干燥后，将石膏铸型从钢套中取出，放入电阻炉中烧结，烧结过程中升温速度为3K/min，先加热到200保温1h，然后接着加热到600，并保温1h，烧结结束后石膏铸型随炉冷却至室温；四、将步骤三烧结后的石膏铸型镶嵌到石墨模套内，并将石墨模套安装到离心机上；五、将合金放入陶瓷坩埚，加热至合金的熔点以上3050，并保温3060min，使合金熔化，对石膏铸型进行预热，预热温度为合金熔点之下100至合金熔点之上100，然后启动离心机，。
9、使离心转速达到5002500rpm，然后立即把熔化的合金注入带有石膏铸型的石墨模套内，保持30s，然后关停离心机；六、待石膏铸型冷却到室温，打开石墨模套，取出石膏铸型，去掉表面的石膏，然后用丙酮清洗，干燥，即获得金属微构件；其中步骤二中石膏缓凝剂为混合物质量的0.05；步骤五中所述合金为锌合金、铝合金、铜合金、金合金、银合金、锡合金或镁合金。0006 本发明在现有的金属微构件微细加工体系之外，提出了金属微构件制备技术，并能够成形现有工艺无法实现的复杂三维结构(如内孔结构)，一次近终成形，无需后续加工，微构件成形完整，表面质量优异，是目前最适合成形具有三维复杂结构的金属微构件的微细成形方法。00。
10、07 本发明在制备石膏浆料时加入了石膏缓凝剂，可有效延长石膏铸型的初凝时间，说 明 书CN 102688988 A2/3页4提高到20min左右，能够延长超声注入的时间，更加有效的细化铸型组织，组织尺寸降低至515m，并且可以降低铸型的表面粗糙度，从而保证铸件尺寸精度，提高铸件的耐腐蚀性和耐磨性以及加工性能等。附图说明0008 图1为具体实施方式七中步骤一制备的塑料微模型实物图；图2为具体实施方式七中获得的金属微圆丝构件图。具体实施方式0009 本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。0010 具体实施方式一：本实施方式复杂微构件的微熔模精铸成形方法，按。
11、以下步骤进行：一、利用微注塑工艺制备塑料微模型；二、将粒度小于200目的或半水硬石膏和去离子水按13642的质量比混合，得混合物，然后向混合物中加入石膏缓凝剂，搅拌1020s，然后在真空条件下搅拌1540s，得到石膏浆料，将石膏浆料在真空状态下浇入装有塑料微模型的钢套中，包埋塑料微模型，形成石膏铸型；三、待石膏铸型干燥后，将石膏铸型从钢套中取出，放入电阻炉中烧结，烧结过程中升温速度为3K/min，先加热到200保温1h，然后接着加热到600，并保温1h，烧结结束后石膏铸型随炉冷却至室温；四、将步骤三烧结后的石膏铸型镶嵌到石墨模套内，并将石墨模套安装到离心机上；五、将合金放入陶瓷坩埚，加热至合金。
12、的熔点以上3050，并保温3060min，使合金熔化，对石膏铸型进行预热，预热温度为合金熔点之下100至合金熔点之上100，然后启动离心机，使离心转速达到5002500rpm，然后立即把熔化的合金注入带有石膏铸型的石墨模套内，保持30s，然后关停离心机；六、待石膏铸型冷却到室温，打开石墨模套，取出石膏铸型，去掉表面的石膏，然后用丙酮清洗，干燥，即获得金属微构件；其中步骤二中石膏缓凝剂为混合物质量的0.05；步骤五中所述合金为锌合金、铝合金、铜合金、金合金、银合金、锡合金或镁合金。0011 步骤二中石膏缓凝剂为购买得到。0012 本实施方式在现有的金属微构件微细加工体系之外，提出了金属微构件制备。
13、技术，并能够成形现有工艺无法实现的复杂三维结构(如内孔结构)，一次近终成形，无需后续加工，微构件成形完整，表面质量优异，是目前最适合成形具有三维复杂结构的金属微构件的微细成形方法。0013 本实施方式在制备石膏浆料时加入了石膏缓凝剂，可有效延长石膏铸型的初凝时间，提高到20min左右，能够延长超声注入的时间，更加有效的细化铸型组织，组织尺寸降低至515m，并且可以降低铸型的表面粗糙度，从而保证铸件尺寸精度，提高铸件的耐腐蚀性和耐磨性以及加工性能等。0014 具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中将粒度小于200目的或半水硬石膏和去离子水按140的质量比混合。其它与具体实施。
14、方式一相同。0015 具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤五中将合金说 明 书CN 102688988 A3/3页5放入陶瓷坩埚，加热至合金的熔点以上40。其它与具体实施方式一或二相同。0016 具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤五中保温4050min。其它与具体实施方式一至三之一相同。0017 具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤五中使离心转速达到10002000rpm。其它与具体实施方式一至四之一相同。0018 具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤五中使离心转速达到1500rpm。。
15、其它与具体实施方式一至四之一相同。0019 具体实施方式七：以长20mm，直径分别为100m、200m、300m和400m的微圆丝为例，说明本实施方式复杂微构件的微熔模精铸成形方法，步骤如下：一、利用微注塑工艺制备塑料微模型；二、将粒度小于200目的半水硬石膏和去离子水按140的质量比混合，得混合物，然后向混合物中加入石膏缓凝剂，搅拌15s，然后在真空条件下搅拌30s，得到石膏浆料，将石膏浆料在真空状态下浇入装有塑料微模型的钢套中，包埋塑料微模型，形成石膏铸型；三、待石膏铸型干燥后，将石膏铸型从钢套中取出，放入电阻炉中烧结，烧结过程中升温速度为3K/min，先加热到200保温1h，然后接着加热。
16、到600，并保温1h，烧结结束后石膏铸型随炉冷却至室温；四、将步骤三烧结后的石膏铸型镶嵌到石墨模套内，并将石墨模套安装到离心机上；五、将Zn-4Al合金放入陶瓷坩埚，加热至440，并保温30min，使Zn-4Al合金熔化，对石膏铸型进行预热，预热温度为270，然后启动离心机，使离心转速达到1500rpm，然后立即把熔化的Zn-4Al合金注入带有石膏铸型的石墨模套内，保持30s，然后关停离心机；六、待铸型冷却到室温，打开石墨模套，取出石膏铸型，去掉表面的石膏，然后用丙酮清洗，干燥，即获得金属微圆丝构件；其中步骤二中石膏缓凝剂为混合物质量的0.05。0020 本实施方式步骤一制备的塑料微模型实物如图1所示。本实施方式获得的金属微圆丝构件如图2所示。0021 本实施方式方法无需后续加工，可一次近终成形，微构件成形完整，表面质量优异，是目前最适合成形具有三维复杂结构的金属微构件的微细成形方法。说 明 书CN 102688988 A1/1页6图1图2说 明 书 附 图CN 102688988 A。