CN105414486A

CN105414486A - 铸造镁合金用发热保温冒口材料及制备方法

Info

Publication number: CN105414486A
Application number: CN201610017455.3A
Authority: CN
Inventors: 冯义成; 孔祥千; 张佳鹏; 曹国剑; 姜文勇; 王丽萍; 郭二军
Original assignee: Harbin University of Science and Technology
Current assignee: Harbin University of Science and Technology
Priority date: 2016-01-12
Filing date: 2016-01-12
Publication date: 2016-03-23

Abstract

铸造镁合金用发热保温冒口材料及制备方法。铸钢或铸铁生产中使用的发热保温冒口不适用于铸造镁合金铸件的生产，另外，铸钢或铸铁生产中使用的发热保温冒口中一般会含有Fe的氧化物，发生铝热反应后生成的Fe会进入熔体，对镁合金铸件来说，Fe是一种极为有害的杂质。本发明包括：发热材料、保温材料、粘结剂、耐火骨料、熔剂、阻燃剂，发热材料重量份数为5~50、保温材料的重量份数为10~50、粘结剂的重量份数为3~15、耐火骨料的重量份数为5~20、熔剂的重量份数为10~30、阻燃剂的重量份数为1~5，发热材料包括氧化剂、还原剂，氧化剂与所述的还原剂的比例为10~1:1。本发明用于铸造镁合金用发热保温冒口。

Description

铸造镁合金用发热保温冒口材料及制备方法

技术领域：

本发明涉及一种铸造镁合金用发热保温冒口材料及制备方法。

背景技术：

随着现代科学技术的发展，对于节能减排的强烈要求，轻质高强材料的应用越来越广泛，铸造镁合金作为最轻的金属结构材料，在机械行业领域的应用越来越广泛，为保证铸件质量，一般在铸件热节部位设置冒口，从而使铸件缺陷转移到冒口部位，由于镁合金本身性质特点，为保证镁合金铸件质量，在铸造生产中需要设置较大尺寸比例冒口，造成原材料的浪费及生产成本增加，在保证镁合金铸件质量的前提下，尽可能的减小冒口尺寸，降低生产成本，成为铸造生产者追求的目标，发热保温冒口技术可在减小冒口尺寸的同时可同时保证铸件质量，该技术在铸钢和铸铁生产中得到广泛应用，而在铸造镁合金铸件生产中还没见使用发热保温冒口的报道；

铸钢或铸铁生产中使用的发热保温冒口利用铝热反应原理，发热量较高，着火点高（专利CN103949592A中提到铝热反应顺利进行的温度高达1300℃以上），反应剧烈，而铸造镁合金的浇铸温度一般最高不超过800℃，因此，铸钢或铸铁生产中使用的发热保温冒口不适用于铸造镁合金铸件的生产，另外，铸钢或铸铁生产中使用的发热保温冒口中一般会含有Fe的氧化物，发生铝热反应后生成的Fe会进入熔体，对镁合金铸件来说，Fe是一种极为有害的杂质，因此，在镁合金铸件生产中使用铸钢或铸铁生产中使用的发热保温冒口，会对镁合金熔体产生污染。

发明内容：

本发明的目的是提供一种铸造镁合金用发热保温冒口材料及制备方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种铸造镁合金用发热保温冒口材料，其组成包括：发热材料、保温材料、粘结剂、耐火骨料、溶剂、阻燃剂，所述的发热材料重量份数为5~50、所述的保温材料的重量份数为10~50、所述的粘结剂的重量份数为3~15、所述的耐火骨料的重量份数为5~20、所述的溶剂的重量份数为10~30、所述的阻燃剂的重量份数为1~5，所述的发热材料包括氧化剂、还原剂，所述的氧化剂与所述的还原剂的比例为10~1:1。

所述的铸造镁合金用发热保温冒口材料，所述的发热剂材料包括硝盐、氯酸盐、高锰酸盐、镁屑、铝粉、硫磺、活性炭中的两种或两种以上，所述的硝盐、所述的氯酸盐、所述的高锰酸盐为所述的氧化剂，所述的镁屑、所述的铝粉、所述的硫磺、所述的活性炭为所述的还原剂。

所述的铸造镁合金用发热保温冒口材料，所述的保温材料包括硅酸铝纤维、膨胀珍珠岩、蛭石、漂珠中的一种或一种以上。

所述的铸造镁合金用发热保温冒口材料，所述的粘结剂为树脂、水玻璃、磷酸二氢铝中的一种。

所述的铸造镁合金用发热保温冒口材料，所述的耐火骨料包括石英砂、粘土、镁砂中的一种或一种以上。

所述的铸造镁合金用发热保温冒口材料，所述的熔剂包括氯化钾、氯化镁、氯化钙、氯化钡、氟铝酸钠、氟铝酸钾中两种或两种以上。

所述的铸造镁合金用发热保温冒口材料，所述的阻燃剂包括氟钛酸钾、氟硼酸钾、硫磺、氟化钙中的一种或一种以上。

一种利用权利要求1-7之一所述的铸造镁合金用发热保温冒口材料的制备方法，该方法包括如下步骤：

（1）混配：将上述重量份数的保温材料、耐火骨料、熔剂、阻燃剂在混砂机中混合均匀，然后加入上述重量份数的混合均匀的发热材料，继续在混砂机中混制1-15min，最后加入3-15份的粘结剂，继续混制1-5min；

（2）加压脱模：将步骤（1）的混配好的发热保温冒口材料在发热保温冒口成型模具中进行加压成型，保压压力为1-20MPa，保压时间为3-60min，然后脱模即可获得发热保温冒口；

（3）静置精加工：将步骤（2）制得发热保温冒口室温静置1-24h，或经80-150℃烘干1-2h，清理冒口飞边即可使用。

有益效果：

本发明的发热剂材料为硝盐、氯酸盐、高锰酸盐、镁屑、铝粉、硫磺、活性炭，不产生Fe等有害杂质，起燃温度低；保温材料和耐火骨料作用是使发热保温冒口既具有较好的室温和高温强度，又具有良好的保温效果；熔剂的作用既能使发热保温冒口着火速度快又能调节发热剂反应速度，并能降低起燃温度；阻燃剂能够防止高温镁合金熔体氧化燃烧。

本发明中氧化剂不含氧化铁类物质，起燃温度低，对镁合金铸件不产生污染，适用于铸造镁合金铸件生产。

本发明的发热保温冒口中含有阻燃剂，能够有效防止镁合金熔体的氧化燃烧。

本发明的发热保温冒口的制备成型方法简单，成本低，发热保温效果好。

具体实施方式：

实施例1：

一种铸造镁合金用发热保温冒口材料，其组成包括：发热材料、保温材料、粘结剂、耐火骨料、熔剂、阻燃剂，所述的发热材料重量份数为5~50、所述的保温材料的重量份数为10~50、所述的粘结剂的重量份数为3~15、所述的耐火骨料的重量份数为5~20、所述的溶剂的重量份数为10~30、所述的阻燃剂的重量份数为1~5，所述的发热材料包括氧化剂、还原剂，所述的氧化剂与所述的还原剂的比例为10~1:1。

实施例2：

根据实施例1所述的铸造镁合金用发热保温冒口材料，所述的发热材料重量份数为5、所述的保温材料的重量份数为10、所述的粘结剂的重量份数为3、所述的耐火骨料的重量份数为5、所述的熔剂的重量份数为10、所述的阻燃剂的重量份数为1，所述的氧化剂与所述的还原剂的比例为10:1。

实施例3：

根据实施例1或2所述的铸造镁合金用发热保温冒口材料，所述的发热材料重量份数为50、所述的保温材料的重量份数为50、所述的粘结剂的重量份数为15、所述的耐火骨料的重量份数为20、所述的熔剂的重量份数为30、所述的阻燃剂的重量份数为5，所述的氧化剂与所述的还原剂的比例为1:1。

实施例4：

根据实施例1或2或3所述的铸造镁合金用发热保温冒口材料，所述的发热材料重量份数为27、所述的保温材料的重量份数为30、所述的粘结剂的重量份数为9、所述的耐火骨料的重量份数为13、所述的熔剂的重量份数为20、所述的阻燃剂的重量份数为3，所述的氧化剂与所述的还原剂的比例为5:1。

实施例5：

根据实施例1-4所述的铸造镁合金用发热保温冒口材料，所述的发热剂材料包括硝盐、氯酸盐、高锰酸盐、镁屑、铝粉、硫磺、活性炭中的两种或两种以上，所述的硝盐、所述的氯酸盐、所述的高锰酸盐为所述的氧化剂，所述的镁屑、所述的铝粉、所述的硫磺、所述的活性炭为所述的还原剂。

实施例6：

根据实施例1-5所述的铸造镁合金用发热保温冒口材料，所述的保温材料包括硅酸铝纤维、膨胀珍珠岩、蛭石、漂珠中的一种或一种以上。

实施例7：

根据实施例1-6所述的铸造镁合金用发热保温冒口材料，所述的粘结剂为树脂、水玻璃、磷酸二氢铝中的一种。

实施例8：

根据实施例1-7所述的铸造镁合金用发热保温冒口材料，所述的耐火骨料包括石英砂、粘土、镁砂中的一种或一种以上。

实施例9：

根据实施例1-8所述的铸造镁合金用发热保温冒口材料，所述的熔剂包括氯化钾、氯化镁、氯化钙、氯化钡、氟铝酸钠、氟铝酸钾中两种或两种以上。

实施例10：

根据实施例1-9所述的铸造镁合金用发热保温冒口材料，所述的阻燃剂包括氟钛酸钾、氟硼酸钾、硫磺、氟化钙中的一种或一种以上。

实施例11：

一种利用实施例1-7之一所述的铸造镁合金用发热保温冒口材料的制备方法，该方法包括如下步骤：

（1）混配：将上述重量份数的保温材料、耐火骨料、熔剂、阻燃剂在混砂机中混合均匀，然后加入混合均匀的发热材料，继续在混砂机中混制1-15min，最后加入3-15份的粘结剂，继续混制1-5min；

实施例12：

根据实施例11所述的铸造镁合金用发热保温冒口材料的制备方法，其组成包括：发热材料、保温材料、粘结剂、耐火骨料、熔剂、阻燃剂，由以下重量份的原料配制：10发热材料、40保温材料、20耐火骨料、10粘结剂、16熔剂、4阻燃剂，发热材料由氧化剂和还原剂组成，其中氧化剂与还原剂的比例为2:1；

将40份保温材料、20份耐火骨料、16份熔剂和4份阻燃剂在混砂机中混制3min，加入10份发热材料，混砂机继续混制5min，然后加入10份粘结剂，继续混制2min；

将混制均匀的发热冒口材料加入冒口成型模具进行成型，保压压力3MPa，保压20min，脱模，静置24h，发热保温冒口强度为1.56MPa。

实施例13：

根据实施例11所述的铸造镁合金用发热保温冒口材料的制备方法，其组成包括：由发热材料、保温材料、粘结剂、耐火骨料、熔剂、阻燃剂，由以下重量份的原料配制：18发热材料、30保温材料、20耐火骨料、12粘结剂、16熔剂、4阻燃剂，发热材料由氧化剂和还原剂组成，其中氧化剂与还原剂的比例为3:1；

将30份保温材料、20份耐火骨料、16份熔剂和4份阻燃剂在混砂机中混制5min，加入18份发热材料，混砂机继续混制2min，然后加入12份粘结剂，继续混制4min；

将混制均匀的发热冒口材料加入冒口成型模具进行成型，保压压力10MPa，保压15min，脱模，静置10h，发热保温冒口强度为1.75MPa。

实施例13：

根据实施例11所述的铸造镁合金用发热保温冒口材料的制备方法，其组成包括：由发热材料、保温材料、粘结剂、耐火骨料、溶剂、阻燃剂，由以下重量份的原料配制：25发热材料、25保温材料、25耐火骨料、10粘结剂、10熔剂、5阻燃剂，发热材料由氧化剂和还原剂组成，其中氧化剂与还原剂的比例为5:1；

将25份保温材料、25份耐火骨料、10份熔剂和5份阻燃剂在混砂机中混制7min，加入25份发热材料，混砂机继续混制5min，然后加入10份粘结剂，继续混制5min；

将混制均匀的发热冒口材料加入冒口成型模具进行成型，保压压力8MPa，保压15min，脱模，100℃保温1.5h，发热保温冒口强度为2.65MPa。

Claims

1.一种铸造镁合金用发热保温冒口材料，其组成包括：发热材料、保温材料、粘结剂、耐火骨料、熔剂、阻燃剂，其特征是：所述的发热材料重量份数为5~50、所述的保温材料的重量份数为10~50、所述的粘结剂的重量份数为3~15、所述的耐火骨料的重量份数为5~20、所述的熔剂的重量份数为10~30、所述的阻燃剂的重量份数为1~5，所述的发热材料包括氧化剂、还原剂，所述的氧化剂与所述的还原剂的比例为10~1:1。

2.根据权利要求1所述的铸造镁合金用发热保温冒口材料，其特征是：所述的发热剂材料包括硝盐、氯酸盐、高锰酸盐、镁屑、铝粉、硫磺、活性炭中的两种或两种以上，所述的硝盐、所述的氯酸盐、所述的高锰酸盐为所述的氧化剂，所述的镁屑、所述的铝粉、所述的硫磺、所述的活性炭为所述的还原剂。

3.根据权利要求1或2所述的铸造镁合金用发热保温冒口材料，其特征是：所述的保温材料包括硅酸铝纤维、膨胀珍珠岩、蛭石、漂珠中的一种或一种以上。

4.根据权利要求1或2或3所述的铸造镁合金用发热保温冒口材料，其特征是：所述的粘结剂为树脂、水玻璃、磷酸二氢铝中的一种。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的铸造镁合金用发热保温冒口材料，其特征是：所述的耐火骨料包括石英砂、粘土、镁砂中的一种或一种以上。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的铸造镁合金用发热保温冒口材料，其特征是：所述的熔剂包括氯化钾、氯化镁、氯化钙、氯化钡、氟铝酸钠、氟铝酸钾中两种或两种以上。

7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的铸造镁合金用发热保温冒口材料，其特征是：所述的阻燃剂包括氟钛酸钾、氟硼酸钾、硫磺、氟化钙中的一种或一种以上。

8.一种利用权利要求1-7之一所述的铸造镁合金用发热保温冒口材料的制备方法，其特征是：该方法包括如下步骤：

（3）静置精加工：将步骤（2）制得发热保温冒口室温静置1-24h，或经80-150℃烘干1-2h，清理冒口飞边即可使用。