CN101934349A - 一种铸造用水玻璃联合改性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种铸造用水玻璃联合改性的方法,先在水中溶入质量百分比为0.3~1%的羧甲基纤维素钠、0.3~1%的聚乙烯烷基醇醚、0.3~1%的聚丙烯酰胺、0.2~0.8%的糊精,加热、搅拌20~40分钟;再按1∶2~5的质量比加入铸造用水玻璃,加热并搅拌20~40分钟,再冷却到室温;去除表面致密膜,加入质量百分比为1~8%的磷酸氢二钾、0.1~1%的十二烷基硫酸钠或烷基磺酸钠、1~6%的纳米蒙脱土,在室温下搅拌1~2小时,通过脉冲电流进行处理30~120秒,得到联合改性水玻璃。本发明方法可在满足型砂使用强度的前提下,有效降低水玻璃用量,同时降低型砂的残留强度,改善型砂溃散性,提高旧砂回用率,降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种铸造用水玻璃联合改性的方法,属于铸造技术领域。
背景技术
当前,水玻璃改性的方法可以分为两大类,即物理改性和化学改性。通过以外加能量的形式来消除水玻璃的老化,提高水玻璃的粘结性能,但不改变其化学成分的方法,称为水玻璃的物理改性。在水玻璃中加入一种或几种化学物质,以达到改性目的的方法称为化学改性。综合应用以上两种改性措施,称为物理-化学联合改性。
水玻璃与砂的混合物是当前铸造业常用的造型材料之一,与其它型砂相比,具有无(或少)粉尘污染、无毒害、型砂流动性好、易紧实、劳动强度低、操作简便、能耗低、硬化强度高、尺寸精度好等优点。但在目前国内的一些铸造厂中,由于铸造用的水玻璃质量优劣不一,不得不依靠提高水玻璃加入量来保证砂型的强度,从而导致型砂残留强度高、溃散性差、旧砂回用率低等技术问题。此外,水玻璃还会随放置时间的增加而出现凝胶化等“老化”现象,从而降低其粘结性能。因此,自上个世纪80年代以来,国内外都在注重水玻璃改性的研究,以提高水玻璃粘结力,并在保证铸型强度的前提下减少水玻璃加入量,消除或延缓老化。
发明内容
为解决现有型砂存在的水玻璃用量大、型砂残留强度高等问题,本发明提供一种能有效提高水玻璃粘结力,延缓水玻璃老化,降低水玻璃用量,提高型砂残留强度的铸造型砂用水玻璃联合改性方法。
本发明通过下列技术方案实现:一种铸造用水玻璃联合改性的方法,其特征在于经过下列各步骤:
A.在水中溶入质量百分比为:0.3~1%的羧甲基纤维素钠、0.3~1%的聚乙烯烷基醇醚、0.3~1%的聚丙烯酰胺、0.2~0.8%的糊精,并加热、搅拌至沸腾后,继续加热20~40分钟,停止加热并冷却到室温,得到无色半透明粘稠状液体——有机复合改性剂;
B.按有机复合改性剂∶水玻璃=1∶2~5的质量比,将步骤A所得的有机复合改性剂加入到铸造用水玻璃中,加热并搅拌至沸腾后,继续加热20~40分钟,冷却至室温,得到棕褐色粘稠液体——有机改性水玻璃;
C.去除步骤B所得的有机改性水玻璃的表面致密膜,在其中加入质量百分比为1~8%的磷酸氢二钾、0.1~1%的十二烷基硫酸钠或烷基磺酸钠、1~6%的纳米蒙脱土,于室温下搅拌1~2小时,得到化学复合改性水玻璃;
D.将步骤C得到的化学复合改性水玻璃,盛入安装有金属电极的绝缘容器中,通过电极施加电压为60~180V,频率为30~60Hz的脉冲电流进行处理,处理时间为30~120秒,得到联合改性水玻璃。
所述水为蒸馏水或去离子水。
所述步骤C得到的联合改性水玻璃,按造型砂质量的3~8%计,与造型砂混合后,按常规方法制得型砂。
本发明的优点和效果:采用上述方案得到的联合改性水玻璃,与普通水玻璃相比,当应用于CO2硬化砂时,在水玻璃加入量均为5%时,可以提高型砂即时强度80~120%、湿强度120~165%、24小时强度50~80%和烘干强度30~50%,并降低残留强度40~60%;当应用于有机脂硬化砂时,在水玻璃加入量均为4%时,可以提高型砂湿强度20~40%,干强度30~45%,并降低残留强度40~60%。在保证型砂使用强度前提下,降低水玻璃用量,并可有效地降低型砂的残留强度,从而改善型砂溃散性,得高旧砂回用率,有效解决了水玻璃加入量大、型砂残留强度高等问题。所得联合改性水玻璃可应用于铸造用CO2硬化砂或有机脂硬化砂中。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
A.在300ml水中溶入1.8g的羧甲基纤维素钠、0.9g聚乙烯烷基醇醚、0.9g聚丙烯酰胺、1.5g糊精,同时加热、搅拌至沸腾后,继续加热30分钟,停止加热并冷却到室温,得到有机复合改性剂,为无色半透明粘稠状液体;
B.按有机复合改性剂∶水玻璃=1∶3.5的质量比,将步骤A所得的有机复合改性剂加入到铸造用水玻璃中,加热并搅拌至沸腾后,继续加热40分钟,再冷却到室温,得到有机改性水玻璃,为棕褐色粘稠液体;
C.将步骤B所得的有机改性水玻璃的表面致密膜去除,在其中加入55g磷酸氢二钾、2g十二烷基硫酸钠、15g纳米蒙脱土,室温下搅拌1小时,得到化学复合改性水玻璃;
D.将步骤C得到的化学复合改性水玻璃,盛入安装有金属电极的绝缘容器中,通过电极施加电压为110,频率为50Hz的脉冲电流进行处理,处理时间为60秒,得到联合改性水玻璃。
以造型砂质量的5%计,将联合改性水玻璃加入到造型砂中,按常规制成有机脂自硬砂,测定其性能为:湿抗拉强度0.258MPa,24小时抗拉强度0.448MPa,分别比用同量普通水玻璃混制的型砂提高43.3%和60.0%;800℃灼烧后残留强度0.092MPa,比用普通水玻璃混制的型砂降低60.8%。
实施例2
A.在400ml蒸馏水中溶入1.2g羧甲基纤维素钠、4g聚乙烯烷基醇醚、4g聚丙烯酰胺、0.8g糊精,同时加热、搅拌至沸腾后,继续加热40分钟,停止加热并冷却到室温,得到有机复合改性剂,为无色半透明粘稠状液体;
B.按有机复合改性剂∶水玻璃=1∶5的质量比,将步骤A所得的有机复合改性剂加入到铸造用水玻璃中,加热并搅拌至沸腾后,继续加热30分钟,再冷却到室温,得到有机改性水玻璃,为棕褐色粘稠液体;
C.将步骤B所得的有机改性水玻璃的表面致密膜去除,在其中加入196g磷酸氢二钾、12g烷基磺酸钠、98g纳米蒙脱土,于室温下搅拌2小时,得到化学复合改性水玻璃;
D.将步骤C得到的化学复合改性水玻璃,盛入安装有金属电极的绝缘容器,通过电极施加电压为60V,频率为60Hz的脉冲电流进行处理,处理时间为120秒,得到联合改性水玻璃。
以造型砂质量的8%计,将联合改性水玻璃加入到造型砂中,按常规吹入CO2气体制成硬化型砂,测定其性能为:湿抗拉强度0.104MPa,24小时抗拉强度0.332MPa,烘干强度0.392MPa。分别比用同量普通水玻璃混制的型砂提高116.7%、78.3%和50.2%;800℃灼烧后残留强度0.153MPa,比用普通水玻璃混制的型砂降低63.7%。
实施例3
A.在500ml去离子水中溶入5g羧甲基纤维素钠、3g聚乙烯烷基醇醚、3g聚丙烯酰胺、4g的糊精,同时加热、搅拌至沸腾后,继续加热20分钟,停止加热并冷却到室温,得到有机复合改性剂,为无色半透明粘稠状液体;
B.按有机复合改性剂∶水玻璃=1∶2的质量比,将步骤A所得的有机复合改性剂加入到铸造用水玻璃中,加热并搅拌至沸腾后,继续加热20分钟,再冷却到室温,得到有机改性水玻璃,为棕褐色粘稠液体;
C.将步骤B所得的有机改性水玻璃的表面致密膜去除,在其中加入15g磷酸氢二钾、15g十二烷基硫酸钠、92g纳米蒙脱土,于室温下搅拌1.5小时,得到化学复合改性水玻璃;
D.将步骤C中得到的化学复合改性水玻璃,盛入安装有金属电极的绝缘容器中,通过电极施加电压为180V,频率为30Hz的脉冲电流进行处理,处理时间为30秒,得到联合改性水玻璃。
以造型砂质量的3%计,将联合改性水玻璃加入到造型砂中,按常规制成有机脂自硬砂,测定其性能为:湿抗拉强度0.278MPa,24小时抗拉强度0.441MPa,分别比用同量普通水玻璃混制的型砂提高43.9%和60.7%;800℃灼烧后残留强度0.096MPa,比用普通水玻璃混制的型砂降低61.1%。
Claims (3)
1.一种铸造用水玻璃联合改性的方法,其特征在于经过下列各步骤:
A.在水中溶入质量百分比为:0.3~1%的羧甲基纤维素钠、0.3~1%的聚乙烯烷基醇醚、0.3~1%的聚丙烯酰胺、0.2~0.8%的糊精,并加热、搅拌至沸腾后,继续加热20~40分钟,停止加热并冷却到室温,得到有机复合改性剂;
B.按有机复合改性剂∶水玻璃=1∶2~5的质量比,将步骤A所得的有机复合改性剂加入到铸造用水玻璃中,加热并搅拌至沸腾后,继续加热20~40分钟,冷却至室温,得到有机改性水玻璃;
C.去除步骤B所得的有机改性水玻璃的表面致密膜,在其中加入质量百分比为1~8%的磷酸氢二钾、0.1~1%的十二烷基硫酸钠或烷基磺酸钠、1~6%的纳米蒙脱土,于室温下搅拌1~2小时,得到化学复合改性水玻璃;
D.将步骤C得到的化学复合改性水玻璃,盛入安装有金属电极的绝缘容器中,通过电极施加电压为60~180V,频率为30~60Hz的脉冲电流进行处理,处理时间为30~120秒,得到联合改性水玻璃。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述步骤A中的水为蒸馏水或去离子水。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述步骤C得到的联合改性水玻璃,按造型砂质量的3~8%计,与造型砂混合后,按常规方法制得型砂。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20110105 |