CN102085561B

CN102085561B - 用于磷酸盐铸造粘结剂的复合固化剂及其制备方法

Info

Publication number: CN102085561B
Application number: CN 200910273070
Authority: CN
Inventors: 张友寿; 夏露; 商宏飞; 黄晋; 李四年
Original assignee: Hubei University of Technology
Current assignee: Hubei University of Technology
Priority date: 2009-12-04
Filing date: 2009-12-04
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2029-12-04
Also published as: CN102085561A

Abstract

本发明提供一种用于磷酸盐铸造粘结剂的复合固化剂，所述的复合固化剂以电熔镁砂粉为主要组成部分，再加入金属单质粉末或金属氧化物粉末，经搅拌、球磨制成；电熔镁砂粉的加入量为复合固化剂质量的70％～90％，金属单质粉末或金属氧化物粉末的加入量为复合固化剂质量的10％～30％。本发明复合固化剂的磷酸盐粘结剂自硬砂具有脱模时间适中、砂型(芯)强度高、型砂回用性好、使用过程中对环境无任何污染的优点，完全可以达到铸造生产的要求。

Description

用于磷酸盐铸造粘结剂的复合固化剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种复合固化剂，具体的是砂型铸造生产中用于磷酸盐铸造粘结剂的复合固化剂及其制备方法。

背景技术

随着人们日益增加的环保意识，对粘结剂方面的要求也有所提高。有机粘结剂虽然使用性能较为优越，但是多数都具有刺激性气味，燃烧后产生烟雾并释放出有害气体，这些对保护环境以及操作者的人身健康都是不利的。无机粘结剂中以粘土和水玻璃应用最为广泛，粘土由于砂型强度不高等弊端正在逐渐被水玻璃和有机树脂取代；而水玻璃的最大缺点是溃散性差、型砂再生困难。

磷酸盐铸造粘结剂作为一种无机粘结剂，具有溃散性好、环境污染小、硬化强度与水玻璃有机酯硬化强度相当的优点。显然，这些优点是符合现在铸造业发展的需求的。目前，常用的磷酸盐铸造粘结剂主要是铝磷酸盐粘结剂，以及在此基础上进行改性的复合磷酸盐铸造粘结剂。

在磷酸盐铸造粘结剂体系中，只有粘结剂与固化剂之间有效配合才能更好的发挥其优越性。可以运用于磷酸盐铸造粘结剂的固化剂有四类：①金属氧化物、氢氧化物或复合氧化物(如镁、钙、锌等的氧化物，铁、钛等的氢氧化物以及铝尖晶石、锌尖晶石和各种氧化物煅烧制得的复合氧化物)；②金属盐或铵盐(如IIA族金属的碳酸盐、铝酸盐以及IIA族金属和铵的有机酸盐)；③络合物(如氢氧化铝络合硼酸盐)；④单质金属粉末(如铝粉等)。铸造生产中实际应用的主要是氧化镁、铝酸钙、铝粉、聚磷酸铵等的单一固化剂。

通过研究发现，采用单一固化剂的磷酸盐粘结剂自硬砂存在着反应速度不易控制、固化强度不高等弊端。以氧化镁固化剂来说，由于其自身化学活性及粒度大小的原因，使反应速度较快。反应速度过快会使型的砂抗拉强度降低，而一般则希望反应速度可以控制在一定范围内。以脱模时间作为评价反应速度的指标的话，控制在20～40分钟比较符合铸造生产的要求。

铸造生产中要求砂型(芯)的强度越高越好，通常要通过提高粘结剂的加入量来提高强度，考虑到生产成本的问题，不希望粘结剂加入量过高。故此，一般要求在粘结剂加入量适中的情况下，抗拉强度不低于0.3MPa。按照目前氧化镁固化剂使用的实际，要想使型砂的抗拉强度大于0.3MPa则需要提高粘结剂的加入量，显然，这是不利的。

发明内容

为了解决单一固化剂的磷酸盐粘结剂自硬砂存在着反应速度不易控制、固化强度不高的问题，本发明提供一种用于磷酸盐铸造粘结剂的复合固化剂及其制备方法，在不增加磷酸盐粘结剂加入量的情况下，可使型砂的脱模时间易于控制，且型砂的抗拉强度有较大的提高。

本发明提供一种用于磷酸盐铸造粘结剂的复合固化剂。所述的复合固化剂以电熔镁砂粉为主要组成部分，再加入金属单质粉末或金属氧化物粉末，经搅拌、球磨制成；电熔镁砂粉的加入量为复合固化剂质量的70％～90％，金属单质粉末或金属氧化物粉末的加入量为复合固化剂质量的10％～30％。

所述的电熔镁砂粉中氧化镁含量大于96％(重量)，粒度为1000目。

所述的金属单质粉末为铁粉、铝粉、锌粉中的任意一种。

所述的金属氧化物粉末为氧化铜粉、氧化铁粉、氧化锌粉中的任意一种。

本发明还提供一种用于磷酸盐铸造粘结剂的复合固化剂的制备方法：以电熔镁砂粉作为主要组成部分，其加入量为复合固化剂质量的70％～90％，再加入的质量为复合固化剂质量的10％～30％的金属单质粉末或金属氧化物粉末，经过初步搅拌后，将混合物倒入球磨机的橡胶罐中，球磨1～4小时，即成复合固化剂。

氧化镁作为磷酸盐铸造粘结剂固化，存在反应速度难控制、固化强度较低等弊端，这些通过研究已经证明。磷酸盐铸造粘结剂自身的[PO4]^3-离子与氧化镁之间发生共价性聚合反应从而使型砂固化。通过将一种金属单质或者金属氧化物与氧化镁做成复合固化剂，引入了其他金属离子，由于不同种类的离子与[O]^2-离子的反应速度不同、生成物的微观结构不同、结合键的键能也不同，可能会在固化过程中形成一个反应有先有后的过程，使具有较慢反应速度的离子最先反应，经过一段时间后反应速度较快的离子才开始参加反应，这样，开始时的缓慢反应可以使型砂具有较长的可使用时间；接下来反应速度提高了可以使固化反应较快的完成，从而具有较高的固化强度。因此，复合固化剂不仅可以有效控制反应速度，还可以提高固化强度。

本发明的有益效果：在磷酸盐粘结剂加入量相同的条件下，与单一固化剂相比，采用复合固化剂的自硬砂脱模时间更加合适，脱模时间也控制在20～40分钟，砂型(芯)的强度更高，24h抗拉强度0.35～0.75MPa，完全可以达到铸造生产的要求，也体现了复合固化剂的优越性。因此，采用复合固化剂的磷酸盐粘结剂自硬砂具有脱模时间适中、砂型(芯)强度高、型砂回用性好、使用过程中对环境无任何污染的优点，完全可以达到铸造生产的要求。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。本发明对其加入量进行限定，只是便于本发明的实施，并不说明在本发明所限定的范围外不能实施。

实施例1：

以80质量份氧化镁含量大于96％(重量)、1000目的电熔镁砂粉作为固化剂的主体，再加入20质量份铁粉，经过初步搅拌后，倒入球磨机的橡胶罐中，球磨2小时，制成复合固化剂。

实施例2：

以90质量份氧化镁含量大于96％(重量)、1000目的电熔镁砂粉作为固化剂的主体，再加入10质量份铝粉，经过初步搅拌后，倒入球磨机的橡胶罐中，球磨2小时，制成复合固化剂。

实施例3：

以70质量份氧化镁含量大于96％(重量)、1000目的电熔镁砂粉作为固化剂的主体，再加入30质量份锌粉，经过初步搅拌后，倒入球磨机的橡胶罐中，球磨2小时，制成复合固化剂。

实施例4：

以80质量份氧化镁含量大于96％(重量)、1000目的电熔镁砂粉作为固化剂的主体，再加入20质量份氧化铜粉，经过初步搅拌后，倒入球磨机的橡胶罐中，球磨2小时，制成复合固化剂。

实施例5：

以70质量份氧化镁含量大于96％(重量)、1000目的电熔镁砂粉作为固化剂的主体，再加入30质量份氧化铁粉，经过初步搅拌后，倒入球磨机的橡胶罐中，球磨2小时，制成复合固化剂。

实施例6：

以80质量份氧化镁含量大于96％(重量)、1000目的电熔镁砂粉作为固化剂的主体，再加入20质量份氧化锌粉，经过初步搅拌后，倒入球磨机的橡胶罐中，球磨2小时，制成复合固化剂。

对比例：(按质量百分数计)

在相同的条件下做了对比实验，将不同的固化剂与磷酸盐铸造粘结剂按照一定比例混砂，制样后测脱模时间和24h抗拉强度，结果如表1所示：

表1不同固化剂的对比实验

注：实验时室温为22℃～26℃，相对湿度30％～35％。

从上表的实验结果可以看出：使用复合固化剂的试样脱模时间在20～35分钟，24h抗拉强度0.35～0.75MPa；在磷酸盐粘结剂加入量相同及实验条件相同下，无论采用哪种复合固化剂均比采用单一氧化镁固化剂的24h抗拉强度值要高，脱模时间也控制在20～40分钟，完全符合铸造生产要求，也体现了复合固化剂的优越性。

Claims

1.一种用于磷酸盐铸造粘结剂的复合固化剂，其特征在于：所述的复合固化剂以电熔镁砂粉为主要组成部分，再加入金属单质粉末或金属氧化物粉末，经搅拌、球磨制成；电熔镁砂粉的加入量为复合固化剂质量的70％～90％，金属单质粉末或金属氧化物粉末的加入量为复合固化剂质量的10％～30％，所述的电熔镁砂粉中氧化镁含量大于96％(重量)，粒度为1000目；所述的金属单质粉末为铁粉、铝粉、锌粉中的任意一种；所述的金属氧化物粉末为氧化铜粉、氧化铁粉、氧化锌粉中的任意一种。

2.一种用于磷酸盐铸造粘结剂的复合固化剂的制备方法，其特征在于：以电熔镁砂粉作为主要组成部分，其加入量为复合固化剂质量的70％～90％，再加入的质量为复合固化剂质量的10％～30％的金属单质粉末或金属氧化物粉末，经过初步搅拌后，将混合物倒入球磨机的橡胶罐中，球磨1～4小时，即成复合固化剂，所述的电熔镁砂粉中氧化镁含量大于96％(重量)，粒度为1000目；所述的金属单质粉末为铁粉、铝粉、锌粉中的任意一种；所述的金属氧化物粉末为氧化铜粉、氧化铁粉、氧化锌粉中的任意一种。