CN101869963A - 铸造用水溶性复合盐芯材料、盐芯制备方法及制得的盐芯 - Google Patents
铸造用水溶性复合盐芯材料、盐芯制备方法及制得的盐芯 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种铸造用水溶性复合盐芯材料、盐芯制备方法及制得的盐芯，是由水溶性金属卤化盐、粘结剂和补强剂组成，其中金属卤化盐、补强剂和粘结剂的用量比数为：水溶性金属卤化盐45-55kg，补强剂120-250g，粘结剂150-250ml，所述的补强剂为高岭石或滑石粉，经过混合成型、烧结制得。这种盐芯材料成本和生产成本低，且强度高、体收缩率低。
Description
技术领域
本发明涉及铸造技术领域，具体说来是一种铸造用的水溶复合盐芯。
背景技术
盐芯在铸造技术中的应用，是将一种水溶性的盐芯置于铸模型腔内部，液态金属注入型腔内，盐芯随合金熔液在型腔中凝固，冷却后，用高压水将铸件内盐芯冲洗掉，形成内环形空腔，带内环形空腔铸件完成铸造成形。
中国专利文献CN1792600介绍了注射成形的水溶性盐芯制造技术。它是以水溶性无机盐为基体，热固性树脂为粘合剂，再加上其他辅助试剂制造的型芯材料。该技术在制造过程中，经历包括烘烤、研磨混，在200℃以下完成的成形。
中国专利文献CN1365306，提供出了一种水溶性盐芯的制造方法，其基质选自CuCl2、NaCl、KCl、LiCl、PbCl2、MgCl2、BaCl2或CaCl2、NaNO3、NaNO2、KNO3、KNO2及混合物，其制造过程是以以上一种或几种无机盐与一种细硬粉结合。高温熔融，并在一个芯模中冷却凝固成形。而其中的细硬粉为陶瓷粉末。其中增强相提及了SiC、Si3N4晶须。
中国专利文献CN101073819，披露了一种水溶性盐芯的制备方法。它也是以无机盐为基体，以陶瓷晶须为增强相经混匀，高温熔化，在850℃的条件下，浇入盐芯模中并冷却凝固。其中无机盐为KCl、NaCl、KBr、NaBr等。陶瓷晶须为硼酸铝、硼酸镁、钛酸钾等。
以上各专利提及的方法中，所采用的无机盐及增强相，须混合后高温熔化，注入型模冷却凝固成形，工艺过程复杂，由于要高温熔化，所以能耗较高，制造的成本高。特别作为增强相的SiC、Si3N4或采用陶瓷晶须如硼酸铝、硼酸镁或钛酸钾，价格较高，在实际应用中难以大规模生产使用。
德国专利文献DE1020040066-A1，提供了一种水溶性盐芯的制备方案，其核心内容是将一种颗粒无机盐与一种含磷酸盐的粘结剂混匀，然后高温熔化，注入芯模中，在高压和高温条件下压制成形。此方法不足主要在于制造过程复杂，型芯耐热度不高，强度低，且盐芯凝固成形时易脆裂，成形性能差，利用率不高。
另外在工件铸造中，不但要求盐芯有足够的强度和较低的收缩率以保证铸造精度，而且要求铸造完成后盐芯清洗时残留物尽量少。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型铸造用水溶性盐芯材料，第二个目的在于提供一种利用本发明的盐芯材料制造盐芯的方法，和提供一种盐芯，该种盐芯材料成本低、制造方法工艺简便，盐芯的成本低廉，强度高，变形小等特点，实现内环形空腔零件铸造成形。
本发明公开的一种铸造用水溶性复合盐芯材料，由水溶性金属卤化盐、粘结剂和补强剂组成，其中金属卤化盐、补强剂和粘结剂的用量比数为：金属卤化盐45-55kg，补强剂120-250g，粘结剂150-250ml，所述的补强剂为高岭石或滑石粉。
更优选地的，所述金属卤化盐、补强剂和粘结剂的用量比数为：金属卤化盐48-52kg，补强剂150-220g，粘结剂180-200ml。
所述的粘结剂优选硅酸盐胶体，特别是Na2SiO3·12H2O、K2SiO3·12H2O或(NH4)2SiO3·12H2O等水合硅酸盐。
所述金属卤化盐优选CuCl2、NaCl、KCl、LiCl、PbCl2、MgCl2、BaCl2或CaCl2。这些卤化盐成本低且容易得到，适合规模化生产。
本发明还提供了一种用利用上述材料制作铸造用水溶性盐芯的方法：是将金属卤化盐和补强剂先进行烘干，再将烘干的卤化盐、补强剂和粘结剂混匀至相互包容，然后将混合物料制成盐芯坯体，最后将坯体置于烧结炉中进行烧结，最后获得盐芯。
所述的粘结剂为Na2SiO3·12H2O、K2SiO3·12H2O或(NH4)2SiO3·12H2O。
所述用混合物料制成盐芯坯体过程可以采用模压，还可以根据具体形状在模压后进一步进行车削加工成形。
所述烘干温度可以控制为100℃±5℃，。
所述烧结为在680℃温度下烧结10小时，温度低烧结时间长。
一种用上述方法制备的铸造用水溶性盐芯。
本发明具有如下有益效果：
(1)补强剂采用高岭石或滑石粉，与采用增强相的SiC、Si3N4或采用陶瓷晶须如硼酸铝、硼酸镁或钛酸钾相比，价格低，原料易得，有利于大规模生产。
(2)采用粘结剂粘结、成型后烧结，不需要高温熔融，生产工艺简单，能源消耗少，生产成本低。
(3)原料和工艺合理，虽然降低了生产成本，但制备的盐芯强度高，其抗拉强度能够达到40-140MPa，变形小，体收缩率不高于12％，最低可小于8％，且溃散时间一般不大于50min。
(4)较高的卤化盐含量，在铸造完成后清洗盐芯时不易有残留物。
具体实施方式
本发明公开的铸造用水溶性盐芯，以金属卤化盐为基体，以硅酸盐胶体为粘结强化剂，以矿物细粒为补强剂，采用金属模压制成型。其各组分的比数为水溶性卤化盐45-55kg，其优选范围为48-52kg，胶体粘结剂150-250ml，其优选范围为180-200ml，矿物补强剂120-250g，其优选范围为150-220g。
本发明复合盐芯的制造过程为预处理、混合、压制成型、烧结等过程。首先将卤化盐，矿物补强剂放入烤箱中，烘干和去挥发性物，设定温度为100℃±5℃，然后，将烘干的卤化盐、粘结剂、矿物补强剂放入搅拌机中，使其充分混匀至相互包容，接下来将混匀的混合物料，定量放入金属型模中加压压制。静置保压10s左右，将盐芯取出，车削加工成形。然后，将其置于烧结炉中，在设定温度680℃下，烧结10h，最后获得成品盐芯。
本发明涉及的水溶性复合盐芯，所采用金属卤化盐，可以是水溶性的工业纯NaCl、KCl、LiCl、CuCl2、CaCl2、MgCl2、BaCl2等。所用粘结剂，可以是Na2SiO3·12H2O、K2SiO3·12H2O或(NH4)2SiO3·12H2O等胶体，所采用补强剂可以是高岭石或滑石粉等。
下面结合实施的案例，对本发明作进一步地说明，但不作为对本发明的限制。
实施例1
NaCl和滑石粉先在100℃±5℃条件下进行烘干，将55kg NaCl、120mlNa2SiO3·12H2O及120g滑石粉放入搅拌机中搅拌，待其相互混匀后，室温下将其定量放入金属型模中，加压压制，取出车削加工成形，在烧结炉中，设定温度680℃，烧结10h左右，得到盐芯。盐芯的体收缩率约为11.74％，抗拉强度达到43MPa，溃散时间不大于29min。
实施例2
CaCl2和滑石粉先在100℃±5℃条件下进行烘干，将55kg CaCl2、150ml(NH4)2SiO3·12H2O、130g滑石粉放入搅拌机中搅拌。待其相互包容混匀后，室温下，将其定量放入金属型模中，加压压制，取出车削加工成形，在烧结炉中，设定温度680℃下，烧结10h左右，得到盐芯的体收缩率为11.18％，抗拉强度达到48MPa，溃散时间不大于32min。
实施例3
KCl和滑石粉在100℃±5℃条件下进行烘干，将55kg KCl、150mlK2SiO3·12H2O、140g滑石粉放入搅拌机中搅拌，待其相互包容混匀后，室温下，将其定量放入金属型模中，加压压制，取出车削加工成形，在烧结炉中，设定温度680℃下，烧结10h左右，盐芯的体收缩率为10.89％，抗拉强度达到52MPa，溃散时间不大于37min。
实施例4
MgCl2和滑石粉先在100℃±5℃条件下进行烘干，将50kg MgCl2、150mlNa2SiO3·12H2O、150g滑石粉放入搅拌机中搅拌，待其相互包容混匀后，室温下，将其定量放入金属型模中，加压压制，取出车削加工成形，在烧结炉中，设定温度680℃下，烧结10h左右，盐芯的体收缩率为10.32％抗拉强度达到78MPa溃散时间不大于40min。
实施例5
NaCl和滑石粉先在100℃±5℃条件下进行烘干，将50kg NaCl、180mlNa2SiO3·12H2O、180g滑石粉放入搅拌机中搅拌，待其相互包容混匀后，室温下，将其定量放入金属型模中，加压压制，取出车削加工成形，在烧结炉中，设定温度680℃下，烧结10h左右，盐芯的体收缩率为8.21％，抗拉强度达到93MPa，溃散时间不大于42min。
实施例6
NaCl和高岭石先在100℃±5℃条件下进行烘干，将50kg NaCl、180mlNa2SiO3·12H2O、200g高岭石放入搅拌机中搅拌，待其相互包容混匀后，室温下，将其定量放入金属型模中，加压压制，取出车削加工成形，在烧结炉中，设定温度680℃下，烧结10h左右，盐芯的体收缩率为8.13％，抗拉强度达到116MPa溃散时间不大于44min。
实施例7
NaCl和高岭石先在100℃±5℃条件下进行烘干，将50kg NaCl、200mlK2SiO3·12H2O、200g高岭石放入搅拌机中搅拌，待其相互包容混匀后，室温下，将其定量放入金属型模中，加压压制，取出车削加工成形，在烧结炉中，设定温度680℃下，烧结10h左右，得到盐芯。盐芯的体收缩率为7.98％，抗拉强度达到125MPa，溃散时间不大于45min。
实施例8
NaCl和高岭石先在100℃±5℃条件下进行烘干，将48kg NaCl、200mlNa2SiO3·12H2O、220g高岭石放入搅拌机中搅拌，待其相互包容混匀后，室温下，将其定量放入金属型模中，加压压制，取出车削加工成形，在烧结炉中，设定温度680℃下，烧结10h左右，盐芯的体收缩率为8％，抗拉强度达到134MPa，溃散时间不大于48min。
以上只是列举了本发明的实施案例。本描述并没有局限性。该领域中的一般技术人员可以采用其它的形式予以实现。受其启示，在不脱离本发明创造的宗旨下，无创造性地设计与该技术方案相似的实施方案应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种铸造用水溶性复合盐芯材料，由水溶性金属卤化盐、粘结剂和补强剂组成，其中金属卤化盐、补强剂和粘结剂的用量比数为：水溶性金属卤化盐45-55kg，补强剂120-250g，粘结剂150-250ml，所述的补强剂为高岭石或滑石粉。
2.如权利要求1所述的材料，其特征在于：所述金属卤化盐、补强剂和粘结剂的用量比数为：金属卤化盐48-52kg，补强剂150-220g，粘结剂180-200ml。
3.如权利要求1或2所述的材料，其特征在于：所述的金属卤化盐为CuCl2、NaCl、KCl、LiCl、PbCl2、MgCl2、BaCl2或CaCl2。
4.如权利要求1或2所述的材料，其特征在于：所述粘结剂为Na2SiO3·12H2O、K2SiO3·12H2O或(NH4)2SiO3·12H2O硅酸盐胶体。
5.一种用权利要求1或2中的材料制作铸造用水溶性盐芯的方法，其特征在于：是将金属卤化盐和补强剂先进行烘干，再将烘干的卤化盐、补强剂和粘结剂混匀至相互包容，然后将混合物料制成盐芯坯体，最后将坯体置于烧结炉中进行烧结，最后获得盐芯。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述用混合物料制成盐芯坯体过程包括模压和模压后的车削加工。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述烘干温度为100℃±5℃。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述的粘结剂为Na2SiO3·12H2O、K2SiO3·12H2O或(NH4)2SiO3·12H2O。
9.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述烧结为在680℃温度下烧结10小时。
10.一种权利要求5至9中之一所述方法制备的铸造用水溶性盐芯。
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| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20101027 Assignee: China Changan Automobile Group Assignor: Hunan Jiangbin Machine (Group) Co., Ltd. Contract record no.: 2013990000066 Denomination of invention: Foundry water-soluble composite salt core material, salt core preparation method and prepared salt core Granted publication date: 20120125 License type: Exclusive License Record date: 20130218 |
|
| LICC | Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model |