CN106238669A - 铸造用水溶性型芯粘结剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种铸造用水溶性型芯粘结剂的制备方法，该方法的步骤包括粘结剂的制备和粘结剂制芯工艺步骤；具体如下：粘结剂的制备：首先向反应釜中加入六偏磷酸钠，然后加入水，打开搅拌器，使六偏磷酸钠充分溶解后，加入改性剂，待溶解透明后搅拌30min，取料备用；六偏磷酸钠水溶液的浓度为50%～70%；改性剂为磷酸二氢铝水溶液，其加入量占粘结剂总重量的15%～35%；本发明主要是针对目前水溶性型芯存在的技术问题，是一种新的粘结剂，其具有制备工艺简单、化学性质稳定、成本较低等技术优势。
Description
技术领域
本发明涉及铸造行业中的造型（制芯）材料领域，具体指一种铸造用水溶性型芯粘结剂的制备与使用方法。
背景技术
水溶性型芯的溃散性非常好，广泛应用于生产内部结构和形状复杂以及对铸件表面质量要求较高的铸件，由于在铸件清理时不会有噪音和振动，在节省劳动力的同时能够改善铸造车间的生产环境，所以具有很好的应用前景。水溶性型芯有很多种类，大致可分为：水溶性盐芯、有机水溶性型芯和水溶性耐火材料芯。水溶性盐芯的主体材料是无机盐，主要通过熔融浇注等方法制得的型芯，此工艺需要高温熔化装置，且熔化过程中有大量蒸汽散出，在高耗能的情况下恶化了工作环境。有机水溶性型芯的主体材料为水溶性有机物，成分主要为聚乙二醇类和尿素类等，在制芯和浇注过程中均会散出有刺激性气味的气体，对工作环境产生不利影响。耐火材料芯以耐火材料作为主体材料，有机物或无机盐作为粘结剂，两者经过混合均匀后制备得到的型芯即为水溶性耐火材料芯，目前所用耐火材料芯强度偏低，水溶速度差。
发明内容
发明目的：本发明主要针对目前水溶性型芯存在的技术问题，提出一种铸造用水溶性型芯粘结剂的制备方法，目的在于解决了目前有机粘结剂导致的环境问题、无机粘结剂溃散性差的难题以及克服了复杂砂芯溃散难的技术问题。
技术方案：发明是通过以下技术方案实现的：
一种铸造用水溶性型芯粘结剂的制备方法，其特征在于：该方法的步骤包括粘结剂的制备和粘结剂制芯工艺步骤；具体如下：
粘结剂的制备：首先向反应釜中加入六偏磷酸钠，然后加入水，打开搅拌器，使六偏磷酸钠充分溶解后，加入改性剂，待溶解透明后搅拌30min，取料备用；
六偏磷酸钠水溶液的浓度为50%～70%；改性剂为磷酸二氢铝水溶液，其加入量占粘结剂总重量的15%～35%；
粘结剂制芯工艺步骤为如下的一种：
（1）热硬工艺：称取原砂重量的2%-4%的粘结剂，混砂搅拌90s-120s出砂，经加热硬化工艺硬化砂芯，热硬化工艺参数为170℃—250℃×10—40min，然后进行抗拉强度测量实验；加热时间可以根据砂芯厚度的增加适当延长。
（2）自硬工艺：称取原砂重量的2%-4%的粘结剂，固化剂为粘结剂重量的20%-40%，令固化剂先与原砂混匀后再倒入粘结剂，混砂搅拌90s-120s后出砂，将型砂置于标准木模中紧实，经室温自硬一定时间后起模。
自硬工艺中所述固化剂主要为碱金属氧化物或氢氧化物粉末状颗粒。
热硬工艺制备的砂芯常温强度≥1.4Mpa，24小时的抗拉强度≥1.0MPa，砂芯的抗吸湿性好，溃散性好，自硬砂工艺中砂芯强度≥1.0MPa。
两种硬化方法制备的砂芯的溃散时间均≤5min。
优点效果：本发明主要是针对目前水溶性型芯存在的技术问题，是一种新的粘结剂，其具有制备工艺简单、化学性质稳定、成本较低等技术优势。
具体实施方式：
发明提供一种铸造用水溶性型芯粘结剂的制备方法，其特征在于：该方法的步骤包括粘结剂的制备和粘结剂制芯工艺步骤；具体如下：
粘结剂的制备：首先向反应釜中加入六偏磷酸钠，然后加入水，打开搅拌器，使六偏磷酸钠充分溶解后，加入改性剂，待溶解透明后搅拌30min，取料备用；
六偏磷酸钠水溶液的浓度为50%～70%；改性剂为磷酸二氢铝水溶液，其加入量占粘结剂总重量的15%～35%；
粘结剂制芯工艺步骤为：
（1）热硬工艺：称取原砂重量的2%-4%的粘结剂，混砂搅拌90s-120s出砂，经加热硬化工艺硬化砂芯，然后进行抗拉强度测量实验；
（2）自硬工艺：称取原砂重量的2%-4%的粘结剂，固化剂为粘结剂重量的20%-40%，令固化剂先与原砂混匀后再倒入粘结剂，混砂搅拌90s-120s后出砂，将型砂置于标准木模中紧实，经室温自硬一定时间后起模。
自硬工艺中所述固化剂主要为碱金属氧化物或氢氧化物粉末状颗粒。
热硬工艺制备的砂芯常温强度≥1.4MPa，24小时的抗拉强度≥1.0MPa，砂芯的抗吸湿性好，溃散性好，自硬砂工艺中砂芯强度≥1.0MPa。
两种硬化方法制备的砂芯的溃散时间均≤5min。
下面结合具体实施例对本发明进行具体说明，粘结剂加入量为原砂（大林擦洗砂）重量的2%～4%。
实施例1：
称取原砂质量的2%、浓度为50%的六偏磷酸钠，然后混砂搅拌90s至与原砂混匀，通过加热硬化工艺硬化，硬化工艺参数为：170℃×40min，冷却后测量初始抗拉强度为1.48MPa，24h抗拉强度为1.04MPa。砂芯在700℃的马弗炉里保温5min，冷却至室温后，将试样置于冷水中计时，15s砂芯开始坍塌，水溃散速度快。
实施例2：
称取原砂质量的4%、浓度为60%的六偏磷酸钠，然后与原砂混合120s使其混匀，通过智能温控覆膜砂制样机制样，硬化工艺参数为：250℃×20min，冷却后测量初始抗拉强度为1.66MPa，24h抗拉强度为1.21MPa。砂芯在700℃的马弗炉里保温5min，冷却至室温后，将试样置于冷水中计时，10s砂芯开始坍塌，水溃散速度快。
实施例3：
往浓度为70%的六偏磷酸钠中加入质量分数为20%的磷酸二氢铝溶液，称取原砂质量3%的六偏磷酸钠、然后与原砂混合搅拌100s混匀，通过智能温控覆膜砂制样机制样，硬化工艺参数为：200℃×10min，冷却后测量初始抗拉强度为2.20MPa，24h抗拉强度为2.16MPa。砂芯在700℃的马弗炉里保温5min，冷却至室温后，将试样置于冷水中计时，20s砂芯开始坍塌，水溃散速度快。
实施例4：
往浓度为70%的六偏磷酸钠中加入质量分数为20%的改性磷酸二氢铝溶液。称取原砂质量的3%的六偏磷酸钠、然后与原砂混匀，通过智能温控覆膜砂制样机制样，硬化工艺参数为：200℃×10min，冷却后测量初始抗拉强度为2.82MPa，24h抗拉强度为2.48MPa。砂芯在700℃的马弗炉里保温5min，冷却至室温后，将试样置于冷水中计时，20s砂芯开始坍塌，水溃散速度快。
实施例5：
称取原砂质量的4%、浓度为70%的六偏磷酸钠，固化剂为粘结剂质量的30%，首先固化剂与原砂混匀，然后加入六偏磷酸钠水溶液，搅拌120s后使其混匀，后置于标准“8”字形模具中紧实，室温硬化，测得24h抗拉强度为1.52MPa。砂芯在700℃的马弗炉里保温5min，冷却至室温后，将试样置于冷水中计时，20s砂芯开始坍塌，水溃散速度快。
实施例6
称取原砂质量的3%、浓度为65%的六偏磷酸钠，固化剂为粘结剂质量的30%，首先固化剂与原砂混匀，然后加入六偏磷酸钠水溶液，搅拌90s，混匀后置于标准“8”字形模具中紧实，室温硬化，测得24h抗拉强度为1.35MPa。砂芯在700℃的马弗炉里保温5min，冷却至室温后，将试样置于冷水中计时，20s砂芯开始坍塌，水溃散速度快。
实施例7
称取原砂质量的2%、浓度为50%的六偏磷酸钠，固化剂为粘结剂质量的20%，首先固化剂与原砂混匀，然后加入六偏磷酸钠水溶液，搅拌100s，混匀后置于标准“8”字形模具中紧实，室温硬化，测得24h抗拉强度为1.04MPa。砂芯在700℃的马弗炉里保温5min，冷却至室温后，将试样置于冷水中计时，20s砂芯开始坍塌，水溃散速度快
实施例8
往浓度为70%的六偏磷酸钠中加入质量分数为20%的改性磷酸二氢铝溶液。称取原砂质量的3%的改性六偏磷酸钠，固化剂为粘结剂质量的40%，首先固化剂与原砂混匀，然后加入六偏磷酸钠水溶液，搅拌120s，混匀后置于标准“8”字形模具中紧实，室温硬化，测得24h抗拉强度为1.65MPa。砂芯在700℃的马弗炉里保温5min，冷却至室温后，将试样置于冷水中计时，20s砂芯开始坍塌，水溃散速度快。
实施例9：
往浓度为70%的六偏磷酸钠中加入质量分数为15%的改性磷酸二氢铝溶液。称取原砂质量的3%的六偏磷酸钠、然后与原砂搅拌120s混匀，通过智能温控覆膜砂制样机制样，硬化工艺参数为：200℃×10min，冷却后测量初始抗拉强度为2.81MPa，24h抗拉强度为2.18MPa。砂芯在700℃的马弗炉里保温5min，冷却至室温后，将试样置于冷水中计时，20s砂芯开始坍塌，水溃散速度快。
实施例10：
往浓度为60%的六偏磷酸钠中加入质量分数为35%的改性磷酸二氢铝溶液。称取原砂质量的3%的六偏磷酸钠、然后与原砂搅拌100s混匀，通过智能温控覆膜砂制样机制样，硬化工艺参数为：230℃×15min，冷却后测量初始抗拉强度为2.83MPa，24h抗拉强度为2.37MPa。砂芯在700℃的马弗炉里保温5min，冷却至室温后，将试样置于冷水中计时，15s砂芯开始坍塌，水溃散速度快。
Claims (4)
1.一种铸造用水溶性型芯粘结剂的制备方法，其特征在于：该方法的步骤包括粘结剂的制备和粘结剂制芯工艺步骤；具体如下：
粘结剂的制备：首先向反应釜中加入六偏磷酸钠，然后加入水，打开搅拌器，使六偏磷酸钠充分溶解后，加入改性剂，待溶解透明后搅拌30min，取料备用；
六偏磷酸钠水溶液的浓度为50%～70%；改性剂为磷酸二氢铝水溶液，其加入量占粘结剂总重量的15%～35%；
粘结剂制芯工艺步骤为如下的一种：
（1）热硬工艺：称取原砂重量的2%-4%的粘结剂，混砂搅拌90s-120s出砂，经加热硬化工艺硬化砂芯，热硬化工艺参数为（170℃—250℃）×（10—40min），然后进行抗拉强度测量实验；加热时间根据砂芯厚度的增加而延长；
（2）自硬工艺：称取原砂重量的2%-4%的粘结剂，固化剂为粘结剂重量的20%-40%，令固化剂先与原砂混匀后再倒入粘结剂，混砂搅拌90s-120s后出砂，将型砂置于标准木模中紧实，经室温自硬一定时间后起模。
2.根据权利要求1所述的铸造用水溶性型芯粘结剂的制备方法，其特征在于：自硬工艺中所述固化剂主要为碱金属氧化物或氢氧化物粉末状颗粒。
3.根据权利要求1所述的铸造用水溶性型芯粘结剂的制备方法，其特征在于：热硬工艺制备的砂芯常温强度≥1.4Mpa，24小时的抗拉强度≥1.0MPa，砂芯的抗吸湿性好，溃散性好，自硬砂工艺中砂芯强度≥1.0MPa。
4.根据权利要求1所述的铸造用水溶性型芯粘结剂的制备方法，其特征在于：两种硬化方法制备的砂芯的溃散时间均≤5min。
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