本發明屬于高溫耐火材料制造技術領域，具體地，涉及一種用于熔模鑄造型殼的耐火材料及制備方法。
背景技術：
耐火材料是組成熔模鑄造型殼的基本材料，型殼的主要性能如高溫強度、熱化學穩定性、熱膨脹性、透氣性、脫殼性等，均受耐火材料特性的影響，因此選用質量優良、性能穩定、資源豐富的耐火材料對熔模鑄造有著極其重要的意義。
現國內硅溶膠熔模鑄造面層涂料用的鋯石主要從澳大利亞進口，不僅需消耗大量外匯，而且價格較高，為降低鑄件成本，提高經濟效益，許多熔模鑄造廠家和一些科研機構都在積極嘗試使用新的低價耐火材料替代鋯石，包括一些原用作加固層的耐火材料，如莫來粉等，但由于這類材料所含雜質較多，在配制硅溶膠涂料時，浸出的離子會影響硅溶膠涂料的穩定性，進而影響鑄件質量。
技術實現要素：
針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種用于熔模鑄造型殼的耐火材料及制備方法，該耐火材料耐火性能好、原料來源豐富、制造工藝簡單。
根據本發明的一個方面提供一種用于熔模鑄造型殼的耐火材料，所述用于熔模鑄造型殼的耐火材料包括核心和包覆在核心外的包覆層，
所述用于熔模鑄造型殼的耐火材料的核心包括如下重量份數的組分：碳化硅22-46份、氧化釔18-35份、耐火玻璃5-15份、白云石3-8份、硬質粘土6-12份、莫來石4-10份、膨潤土3-5份、氧化釔3-9份、膠黏劑0.1-4份；
所述包覆層是在核心表面噴涂質量濃度為0.05-50%的硫酸鋇溶液形成的表層。
優選地，所述氧化釔為粉狀。
優選地，所述粉狀氧化釔的制備方法如下：
（1）向釔鹽溶液中加入質量濃度為10-13%的堿性溶液，所述釔鹽溶液、堿性溶液的質量比為90-100:0.02-5，得到氫氧化釔膠體溶液；
（2）向所述氫氧化釔膠體溶液中加入質量濃度為5-11%的草酸溶液，所述氫氧化釔膠體溶液、草酸溶液的質量比為5-13:3-9，得到含草酸釔沉淀的混合液；
（3）將所述含草酸釔沉淀的混合液陳化后過濾得到草酸釔；
（4）煅燒所述草酸釔得到氧化釔粉，所述煅燒的溫度為900-940℃，煅燒的時間為2-4h。
優選地，所述釔鹽為硝酸釔或氯化釔。
優選地，所述堿性溶液為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液。
優選地，所述莫來石經過如下方法加工：
（1）稱量莫來石50-65份，剛玉粉10-13份，鋯英石粉11-15份，氧化鉻綠5-9份；
（2）將（1）中的所有原料放在破碎機中破碎后置于攪拌機中混合均勻；
（3）向混合物中加入混合物重量3%的紙漿液作為粘結劑，攪拌均勻后困料5-7h，在1500-1650℃的高溫環境中保溫4h，即可。
優選地，所述膠黏劑包括如下重量份數的成分：磷酸10-25份、氫氧化鋁11-25份、鉻酐4-7份、水40-50份。
本發明的另一個方面提供一種用于熔模鑄造型殼的耐火材料的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：
（1）核心制備：按照權利要求1所述重量份數稱量碳化硅、氧化釔、耐火玻璃、白云石、硬質粘土、莫來石、膨潤土、氧化釔、膠黏劑，將碳化硅、氧化釔、耐火玻璃、白云石、硬質粘土、莫來石、膨潤土、氧化釔分別進行破碎后混合，向混合料中加入膠黏劑，攪拌均勻，靜置30-60min，在用造粒機進行造粒，得核心顆粒；
（2）耐火材料制備：將硫酸鋇溶液噴在核心顆粒的表面至完全濕潤，烘干，即可。
與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：
（1）本發明提供的一種用于熔模鑄造型殼的耐火材料，該耐火材料由核心和包覆層構成，在核心外加包覆層的目的是為了阻止核心中多種雜質離子波動而浸出，減少對耐火材料性能的影響，進而保證鑄件的質量。核心的組分選自具有耐火、耐高溫性能的原料，各原料組合在一起發生協同作用，使得制備的耐火材料具有比普通耐火材料突出的耐火、耐高溫性能。
（2）本發明提供的一種用于熔模鑄造型殼的耐火材料，配方中加入的氧化釔粉末，通過加入堿性溶液和草酸溶液來調控氧化釔的粒徑，得到的氧化釔粉體蓬松，無需球磨，粉體顆粒均勻，比表面積較大，提高了氧化釔的耐火性。
（3）本發明提供的一種用于熔模鑄造型殼的耐火材料，配方中加入的莫來石是一種優質的耐火原料，其抗熱沖擊性能、高溫抗崩裂、高溫抗渣能力強、不剝落等特點，適用于高溫環境，用其制備熔模鑄造型殼的耐火材料，提高耐火材料的耐火性，保證熔煉產品的質量純度。
（4）本發明提供的一種用于熔模鑄造型殼的耐火材料，配方中加入的粘結劑含有磷酸、氫氧化鋁和鉻酐三種成分，磷酸和氫氧化鋁作用生成磷酸鋁，在耐火材料中起著粘結固化的作用，使耐火材料的強度增加。為了保證耐火材料不粘附在高溫的鑄件表面，需要加入一定量的鉻酐。由于該粘結劑的添加，利于耐火材料的制備，保證耐火材料的質量。
具體實施方式
下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。
實施例1
本實施例提供的一種用于熔模鑄造型殼的耐火材料，所述用于熔模鑄造型殼的耐火材料包括如下重量份數的組分：碳化硅46份、氧化釔18份、耐火玻璃15份、白云石3份、硬質粘土12份、莫來石4份、膨潤土5份、氧化釔3份、膠黏劑4份；
所述包覆層是在核心表面噴涂質量濃度為50%的硫酸鋇溶液形成的表層。
其中，所述氧化釔為粉狀。
其中，所述粉狀氧化釔的制備方法如下：
（1）向釔鹽溶液中加入質量濃度為13%的堿性溶液，所述釔鹽溶液、堿性溶液的質量比為90:5，得到氫氧化釔膠體溶液，其中，所述釔鹽為硝酸釔或氯化釔，其中，所述堿性溶液為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液；
（2）向所述氫氧化釔膠體溶液中加入質量濃度為11%的草酸溶液，所述氫氧化釔膠體溶液、草酸溶液的質量比為5:9，得到含草酸釔沉淀的混合液；
（3）將所述含草酸釔沉淀的混合液陳化后過濾得到草酸釔；
（4）煅燒所述草酸釔得到氧化釔粉，所述煅燒的溫度為940℃，煅燒的時間為2h。
其中，所述莫來石經過如下方法加工：
（1）稱量莫來石65份，剛玉粉10份，鋯英石粉15份，氧化鉻綠5份；
（2）將（1）中的所有原料放在破碎機中破碎后置于攪拌機中混合均勻；
（3）向混合物中加入混合物重量3%的紙漿液作為粘結劑，攪拌均勻后困料7h，在1500℃的高溫環境中保溫4h，即可。
其中，所述膠黏劑包括如下重量份數的成分：磷酸25份、氫氧化鋁11份、鉻酐7份、水40份。
本發明的另一個方面提供一種用于熔模鑄造型殼的耐火材料的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：
（1）核心制備：按照權利要求1所述重量份數稱量碳化硅、氧化釔、耐火玻璃、白云石、硬質粘土、莫來石、膨潤土、氧化釔、膠黏劑，將碳化硅、氧化釔、耐火玻璃、白云石、硬質粘土、莫來石、膨潤土、氧化釔分別進行破碎后混合，向混合料中加入膠黏劑，攪拌均勻，靜置60min，在用造粒機進行造粒，得核心顆粒；
（2）耐火材料制備：將硫酸鋇溶液噴在核心顆粒的表面至完全濕潤，烘干，即可。
實施例2
本實施例提供的一種用于熔模鑄造型殼的耐火材料，所述用于熔模鑄造型殼的耐火材料包括如下重量份數的組分：碳化硅22份、氧化釔35份、耐火玻璃5份、白云石8份、硬質粘土6份、莫來石10份、膨潤土3份、氧化釔9份、膠黏劑0.1份；
所述包覆層是在核心表面噴涂質量濃度為0.05%的硫酸鋇溶液形成的表層。
其中，所述氧化釔為粉狀。
其中，所述粉狀氧化釔的制備方法如下：
（1）向釔鹽溶液中加入質量濃度為10%的堿性溶液，所述釔鹽溶液、堿性溶液的質量比為100:0.02，得到氫氧化釔膠體溶液，其中，所述釔鹽為硝酸釔或氯化釔，其中，所述堿性溶液為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液；
（2）向所述氫氧化釔膠體溶液中加入質量濃度為5%的草酸溶液，所述氫氧化釔膠體溶液、草酸溶液的質量比為13:3，得到含草酸釔沉淀的混合液；
（3）將所述含草酸釔沉淀的混合液陳化后過濾得到草酸釔；
（4）煅燒所述草酸釔得到氧化釔粉，所述煅燒的溫度為900℃，煅燒的時間為4h。
其中，所述莫來石經過如下方法加工：
（1）稱量莫來石50份，剛玉粉13份，鋯英石粉11份，氧化鉻綠9份；
（2）將（1）中的所有原料放在破碎機中破碎后置于攪拌機中混合均勻；
（3）向混合物中加入混合物重量3%的紙漿液作為粘結劑，攪拌均勻后困料5h，在1650℃的高溫環境中保溫4h，即可。
其中，所述膠黏劑包括如下重量份數的成分：磷酸10份、氫氧化鋁25份、鉻酐4份、水50份。
本發明的另一個方面提供一種用于熔模鑄造型殼的耐火材料的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：
（1）核心制備：按照權利要求1所述重量份數稱量碳化硅、氧化釔、耐火玻璃、白云石、硬質粘土、莫來石、膨潤土、氧化釔、膠黏劑，將碳化硅、氧化釔、耐火玻璃、白云石、硬質粘土、莫來石、膨潤土、氧化釔分別進行破碎后混合，向混合料中加入膠黏劑，攪拌均勻，靜置30min，在用造粒機進行造粒，得核心顆粒；
（2）耐火材料制備：將硫酸鋇溶液噴在核心顆粒的表面至完全濕潤，烘干，即可。
實施例3
本實施例提供的一種用于熔模鑄造型殼的耐火材料，所述用于熔模鑄造型殼的耐火材料包括如下重量份數的組分：碳化硅36份、氧化釔25份、耐火玻璃7份、白云石7份、硬質粘土9份、莫來石5份、膨潤土5份、氧化釔7份、膠黏劑3份；
所述包覆層是在核心表面噴涂質量濃度為30%的硫酸鋇溶液形成的表層。
其中，所述氧化釔為粉狀。
其中，所述粉狀氧化釔的制備方法如下：
（1）向釔鹽溶液中加入質量濃度為11%的堿性溶液，所述釔鹽溶液、堿性溶液的質量比為94:3，得到氫氧化釔膠體溶液，其中，所述釔鹽為硝酸釔或氯化釔，其中，所述堿性溶液為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液；
（2）向所述氫氧化釔膠體溶液中加入質量濃度為7%的草酸溶液，所述氫氧化釔膠體溶液、草酸溶液的質量比為8:4，得到含草酸釔沉淀的混合液；
（3）將所述含草酸釔沉淀的混合液陳化后過濾得到草酸釔；
（4）煅燒所述草酸釔得到氧化釔粉，所述煅燒的溫度為930℃，煅燒的時間為3h。
其中，所述莫來石經過如下方法加工：
（1）稱量莫來石53份，剛玉粉12份，鋯英石粉13份，氧化鉻綠7份；
（2）將（1）中的所有原料放在破碎機中破碎后置于攪拌機中混合均勻；
（3）向混合物中加入混合物重量3%的紙漿液作為粘結劑，攪拌均勻后困料6h，在1570℃的高溫環境中保溫4h，即可。
其中，所述膠黏劑包括如下重量份數的成分：磷酸15份、氫氧化鋁17份、鉻酐6份、水43份。
本發明的另一個方面提供一種用于熔模鑄造型殼的耐火材料的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：
（1）核心制備：按照權利要求1所述重量份數稱量碳化硅、氧化釔、耐火玻璃、白云石、硬質粘土、莫來石、膨潤土、氧化釔、膠黏劑，將碳化硅、氧化釔、耐火玻璃、白云石、硬質粘土、莫來石、膨潤土、氧化釔分別進行破碎后混合，向混合料中加入膠黏劑，攪拌均勻，靜置40min，在用造粒機進行造粒，得核心顆粒；
（2）耐火材料制備：將硫酸鋇溶液噴在核心顆粒的表面至完全濕潤，烘干，即可。
性能測試：
本實施例1-3制備的用于熔模鑄造型殼的耐火材料最高耐熱溫度分別為1405℃、1440℃、1502℃，而普通的復合材料最高耐熱溫度僅為1100℃。由此可見，本發明的耐火材料具有突出的耐高溫性。
以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本發明的實質內容。