目前,我國熔模精密鑄件的年產量在50萬噸以上,型殼廢料大約在100萬噸以上,型殼材料的循環利用,是一項值得關注的重要課題。
質量較高的熔模精密鑄件,型殼的面層耐火材料(包括涂料中的骨料和撒砂)大都采用鋯砂粉和鋯砂。鑄件脫殼后,無法將其與背層耐火材料分離,不僅浪費了資源短缺、價格高昂的鋯砂,而且增加了型殼廢料回收利用的難度。
從1996年底開始,日本就將提高熔模鑄造技術、開發型殼面層用人造材料,列為戰略性基礎技術研發課題之一,由日本鑄造協會管理,日立金屬、ヨネダアドキャスト、キングパ— ∧、キャステム、妙中礦業等知名鑄造企業,以及伊藤忠陶瓷聯合實施,這一課題于2009年11月完成。主要成果是用燒結陶粒代替鋯砂,用陶粒粉代替鋯砂粉,背層則仍然采用與陶粒成分相近的硅鋁質耐火材料。
這種型殼可用于大氣鑄造和真空鑄造,已用以制成燃氣輪機的鎳基合金噴嘴環。為了保證面層涂料中骨料的填充性能,面層涂料所用的陶粒粉予以表面燒熔處理。處理方法是:粉料通過高溫火炎,使其棱角燒熔、表面光滑。
由于型殼所用的耐火材料全部是硅鋁質材料,廢棄的型殼,全部由伊藤忠陶瓷公司回收,經適當處理后,重新制成陶粒和陶粒粉,循環利用,既節省了鋯砂,又保護了資源。
我國的寶珠砂是經電熔后制得的,質地致密,表面光滑,性能優于燒結陶粒。特別是制造寶珠砂時,由于噴吹的作用,270目以下的微粒(粒徑0.053㎜以下)可能有5%左右。這些微粒,保留在寶珠砂中是不適宜的。如果將其收集,用于配制面層涂料,填充性能一定明顯優于經表面熔燒處理的粉料。由此可以看出目前,我國熔模鑄造行業中免用鋯砂的條件已經具備。