微小結構熔模鑄造方法研究

摘要：該文採用鑄型材料成分為60％石膏和40％石英粉熔模材料，並通過離心鑄造方法製備zn合金微小結構。鑄造生產了直徑為100 μm 的微細圓棒，長徑比達到200。

關鍵詞：微結構熔模鑄造離心鑄造

1 介紹

微小件的熔模鑄造在2023年被應用於實際[1]。熔模鑄造被用於生產高階的、難於加工的或具有昂貴加工費用的零件[2]。而基於熔模鑄造的微熔模精鑄適合於生產大於50 μm 微小件或是帶有微公尺尺度結構件。

基於熔模鑄造的微熔模精鑄工藝可以分成幾步，如(圖1)所示[3-5]，乙個微小模型埋入到石膏基鑄型材料漿料中，鑄型烘乾後放入爐中燒結，微小模型通過此過程熔化、氣化。然後把熔融的金屬通過離心力或壓力注入預熱的鑄型中，冷卻後清除鑄型材料，最後鑄件和澆注系統分離，得到微小件。

現今，石膏基鑄型材料和磷酸基鑄型材料是兩種最流行的用於熔模鑄造的兩種鑄型材料。與牙科鑄造結構相比，用於生產微公尺尺度微小結構的微熔模精鑄要有更高的精度。因此，去除磷酸基熔模材料的沙暴方法和化學方法並不適用於微公尺尺度微小件的鑄造（微熔模精鑄）[6]。

石膏基鑄型材料首先通過石膏和石英粉預先混合，然後加入水攪拌成漿料，放入真空箱裡去除漿料中的氣體，注入帶有微小結構型的鋼套裡，其間，水和石膏發生化學反應促進漿料凝固。凝固後的型殼放入爐中烘乾、燒結。很少有文獻提到加熱溫度對鑄型材料表面粗糙度的影響。

微公尺尺度構件尺寸微小，不能進行後續加工、打磨，具有好的表面粗糙度就顯得尤為重要。

該文通過採用精細石英粉鑄型材料，並通過一種工藝把離心鑄造方法和微熔模精鑄結合在一起，鑄造出微小圓棒。

2 實驗材料及方法

2.1 材料和裝置

所有試樣的鑄造材料是znal合金。α型半水石膏購於河南三門峽市永泰石膏粉業****，石英粉購於河北省靈壽縣安迪礦業建材廠。精細石英粉的粒子尺度5μm。

離心澆注採用台式離心機，離心機最高轉速5000rpm，最高加熱溫度600℃。