Reologiczne właściwości mas ceramicznych z ZRSIO4 z przeznaczeniem na ceramiczne formy odlewnicze

W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości reologicznych mas lejnych z ZrSiO4, przeznaczonych do wytwarzania ceramicznych form odlewniczych, mających zastosowanie w procesie odlewania precyzyjnego elementów silników lotniczych z nadstopów niklu. Stężenie fazy stałej w ceramicznych masach lejnych wynosiło 75% wag. W celu zmodyfikowania właściwości reologicznych mas lejnych, zastosowano cztery komercyjnie dostępne środki upłynniające: DISPEX N-40, DURAMAX, POLIKOL oraz THS, jako wodne roztwory 10%, których ilość wynosiła 0,25% wagowych w stosunku do proszku. Masy lejne przygotowano w mieszadłach mechanicznych przy szybkości 300 obr./min przez 3 h. Proszek ZrSiO4 scharakteryzowano pod względem wielkości cząstek (metodą dyfrakcji laserowej), morfologii powierzchni (SEM), a także składu chemicznego (XRF). Właściwości reologiczne mas lejnych określono w odniesieniu do lepkości dynamicznej w warunkach laboratoryjnych w temperaturze 21 ºC. Otrzymane wyniki dowodzą, że masa lejna na bazie krzemianu cyrkonu charakteryzuje się zróżnicowaną zdolnością do upłynniania. Mieszanki poddane działaniu środków upłynniających znacząco kontrastują pod względem wielkości lepkości dynamicznej z masą lejną, do której nie dodano upłynniacza. Krzemian cyrkonu wykazuje obiecujące właściwości, stanowiące podstawę do udoskonalania technologii otrzymywania form przeznaczonych do otrzymania części silników lotniczych.

---

This research concerns properties of ceramic slurries prepared from ZrSiO4 applied for the “prime coat” fabrication in ceramic shell moulds in the investment casting process. The solid phase content was 75% by weight. Modification of the slurry rheological properties was based on addition of four deflocculants such as DISPEX N-40, DURAMAX, POLIKOL and THS as a 10 wt% water solution in an amount of 0.25 wt% with respect to the powder. The ceramic slurries were prepared in a mechanical mixer with a speed equal to 300 RPM within 3 hours. The morphology and chemical properties of ZrSiO4 powder were characterized by SEM and XRF. The powder grain size distribution was determined by laser diffraction. The rheological properties like dynamic viscosity were studied in an air-conditioned lab at 21 °C. The obtained results for the ZrSiO4 based ceramic slurries indicate that the application of deflocculants can decrease or increase dynamic viscosity significantly, when compared to the slurry containing only water).The addition of deflocculants to ZrSiO4 based ceramic slurries is very useful to modify viscosity of them in industrial conditions.