CN107096868A - 一种高透气性高耐火性覆膜砂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高透气性高耐火性覆膜砂，按照质量百分比由以下原料组成：锆英石原砂92.75％～99.25％；脲醛呋喃树脂0.5％～5％；固化剂0.025％～0.5％；硬脂酸锌或硬脂酸钙0.025％～0.25％；氧化铁0.1～0.5％；聚氨酯泡沫微珠粒、聚苯乙烯微珠粒或聚甲基丙烯酸甲酯微珠粒0.1％～1％，合计100％。本发明还公开了该种高透气性高耐火性覆膜砂的制备方法，在一定的温度将称取的原料按照一定的添加顺序混合搅拌均匀即可。本发明所添加的微珠粒在浇注时遇到高温液体金属会气化,在壳型中形成小孔，大幅度提高了壳型的透气性，减少铸件缺陷。
Description
技术领域
本发明属于铸造技术领域，涉及一种高透气性高耐火性覆膜砂，本发明还涉及该种高透气性高耐火性覆膜砂的制备方法。
背景技术
壳法铸造是铸造行业中一种常用的高精度铸造工艺方法，被广泛应用于机械行业。用壳法铸造生产的铸件尺寸精度高、表面粗糙度低，且能够满足复杂精密铸件的生产要求。随着铸造行业的不断进步和发展，为提高铸件质量，铸造工艺也在不断改进和创新，但壳法铸造的一些影响因素无法得到有效控制，使得铸件质量依旧会出现缺陷。
壳型的质量直接影响着铸件的质量，壳型的透气性、耐火性以及强度都是影响铸件质量的直接因素。研究者一般通过改变覆膜砂的原料和配比以及改进覆膜砂的制备工艺来提高壳型的透气性、耐火性和强度等参数，从而提高铸件的质量，覆膜砂的制备工艺已成为铸造行业的研究热点之一，覆膜砂的质量与原料的选取、原料的配比以及制备步骤都有着直接关系。随着壳法铸造的应用越来越广泛，覆膜砂制备工艺的研究也在不断的改进和创新。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高透气性高耐火性覆膜砂，解决了现有技术的覆膜砂，耐高温性能和透气性不够理想，影响铸件质量的问题。
本发明的另一目的在于提供该种高透气性高耐火性覆膜砂的制备方法。
本发明所采用的技术方案是，一种高透气性高耐火性覆膜砂，按照质量百分比由以下原料组成：锆英石原砂92.75％～99.25％；脲醛呋喃树脂0.5％～5％；固化剂0.025％～0.5％；硬脂酸锌或硬脂酸钙0.025％～0.25％；氧化铁0.1～0.5％；聚氨酯泡沫微珠粒、聚苯乙烯微珠粒或聚甲基丙烯酸甲酯微珠粒0.1％～1％，合计100％。
本发明所采用的另一技术方案是，一种高透气性高耐火性覆膜砂的制备方法，按照以下步骤实施：
步骤1、称取原料
按照质量百分比分别称取以下原料：锆英石原砂92.75％～99.25％；脲醛呋喃树脂0.5％～5％；固化剂0.025％～0.5％；硬脂酸锌或硬脂酸钙0.025％～0.25％；氧化铁0.1～0.5％；聚氨酯泡沫微珠粒、聚苯乙烯微珠粒或聚甲基丙烯酸甲酯微珠粒0.1％～1％，合计100％；
步骤2、制备高透气性高耐火性覆膜砂
2.1)将锆英石原砂加热到100～180℃，加入硬脂酸锌或硬脂酸钙中搅拌均匀，得到混合物A；
2.2)将脲醛呋喃树脂加入步骤2.1)得到的混合物A中继续搅拌均匀20～40分钟，得到混合物B；
2.3)将混合物B降温到80～130℃，将固化剂和氧化铁加入混合物B中继续搅拌均匀15～40分钟，得到混合物C；
2.4)将步骤2.3)得到的混合物C冷却、破碎、过筛，然后加入聚氨酯泡沫微珠粒、聚苯乙烯微珠粒或聚甲基丙烯酸甲酯微珠粒搅拌10～20分钟，得到混合物D；
2.5)将步骤2.4)得到的混合物D过100-200目筛，得到成品覆膜砂。
本发明的有益效果是：1)按照上述配比和混制工艺制得的覆膜砂具有高透气性和高耐火性；2)该覆膜砂能够满足壳型铸造对覆膜砂性能的基本要求，改善壳型的溃散性，提高壳型性能；3)本发明方法简化了耐高温覆膜砂的制备工艺，且原料来源广泛，便于实施；4)本发明所用的聚氨酯泡沫微珠粒、聚苯乙烯微珠粒或聚甲基丙烯酸甲酯微珠粒在浇注时遇到高温液体金属会气化，壳型中形成小孔，大幅度提高了壳型的透气性；5)氧化铁能够防止铸件产生皮下小孔，提高铸件质量。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明高透气性高耐火性覆膜砂，按照质量百分比由以下原料组成：锆英石原砂92.75％～99.25％；(粘结剂)脲醛呋喃树脂0.5％～5％；固化剂0.025％～0.5％；(润滑剂)硬脂酸锌或硬脂酸钙0.025％～0.25％；氧化铁0.1～0.5％；聚氨酯泡沫微珠粒、聚苯乙烯微珠粒或聚甲基丙烯酸甲酯微珠粒0.1％～1％，合计100％。
其中的固化剂为氯化铵与碱性尿素和水的混合溶液，且质量配比为氯化铵：尿素：水＝1:3:3；锆英石原砂的粒度为50～150目；聚氨酯泡沫微珠粒、聚苯乙烯微珠粒或聚甲基丙烯酸甲酯微珠粒的粒径为0.05mm～0.5mm。
本发明高透气性高耐火性覆膜砂的制备方法，按照以下步骤实施：
步骤1、称取原料
按照质量百分比分别称取以下原料：锆英石原砂92.75％～99.25％；(粘结剂)脲醛呋喃树脂0.5％～5％；固化剂0.025％～0.5％；(润滑剂)硬脂酸锌或硬脂酸钙0.025％～0.25％；氧化铁0.1～0.5％；聚氨酯泡沫微珠粒、聚苯乙烯微珠粒或聚甲基丙烯酸甲酯微珠粒0.1％～1％，合计100％。
步骤2、制备高透气性高耐火性覆膜砂
2.1)将锆英石原砂加热到100～180℃，加入硬脂酸锌或硬脂酸钙中搅拌均匀，得到混合物A；
2.2)将脲醛呋喃树脂加入步骤2.1)得到的混合物A中继续搅拌均匀20～40分钟，得到混合物B；
2.3)将混合物B降温到80～130℃，将固化剂和氧化铁加入混合物B中继续搅拌均匀15～40分钟，得到混合物C；
2.4)将步骤2.3)得到的混合物C冷却、破碎、过筛，然后加入聚氨酯泡沫微珠粒、聚苯乙烯微珠粒或聚甲基丙烯酸甲酯微珠粒搅拌10～20分钟，得到混合物D；
2.5)将步骤2.4)得到的混合物D过100-200目筛，得到成品覆膜砂。
其中，脲醛呋喃树脂与硬脂酸锌或硬脂酸钙的质量比为100：5；固化剂为氯化铵与碱性尿素和水的混合溶液，且质量配比为氯化铵：尿素：水＝1:3:3。
实施例1
步骤1、称取原料，按照质量百分比分别称取以下原料：
锆英石原砂92.75％；粘结剂脲醛呋喃树脂5％；固化剂0.5％；润滑剂硬脂酸锌0.25％；氧化铁0.5％；聚氨酯泡沫微珠粒1％，合计100％。
锆英石原砂粒度为50目；聚氨酯泡沫微珠粒粒径为0.05mm。
步骤2、制备高透气性高耐火性覆膜砂
2.1)将锆英石原砂加热到100℃，加入硬脂酸锌润滑剂并搅拌均匀，得到混合物A；
2.2)将脲醛呋喃树脂粘结剂加入步骤2.1)得到的混合物A中继续搅拌均匀20分钟，得到混合物B；
2.3)将混合物B降温到80℃，将固化剂和氧化铁加入步骤2.2)得到的混合物B中继续搅拌均匀15分钟，得到混合物C；
2.4)将步骤2.3)得到的混合物C冷却、破碎、过筛，然后加入聚氨酯泡沫微珠粒搅拌10分钟得到混合物D；
2.5)将步骤2.4)得到的混合物D过100目筛得到成品覆膜砂。
其中，脲醛呋喃树脂与硬脂酸锌的质量比为100：5；固化剂为氯化铵与碱性尿素和水的混合溶液，且质量配比为氯化铵：尿素：水＝1:3:3。
实施例2
步骤1、称取原料，按照质量百分比分别称取以下原料：
锆英石原砂95.8％；粘结剂脲醛呋喃树脂3％；固化剂0.25％；润滑剂硬脂酸钙0.15％；氧化铁0.2％；聚苯乙烯微珠粒0.6％，合计100％。
锆英石原砂粒度为100目；聚苯乙烯珠粒粒径为0.3mm。
步骤2、制备高透气性高耐火性覆膜砂
2.1)将锆英石原砂加热到150℃，加入硬脂酸钙润滑剂并搅拌均匀，得到混合物A；
2.2)将脲醛呋喃树脂粘结剂加入步骤2.1)得到的混合物A中继续搅拌均匀30分钟，得到混合物B；
2.3)将混合物B降温到100℃，将固化剂和氧化铁加入步骤2.2)得到的混合物B中继续搅拌均匀25分钟，得到混合物C；
2.4)将步骤2.3)得到的混合物C冷却、破碎、过筛，然后加入聚苯乙烯珠粒搅拌15分钟得到混合物D；
2.5)将步骤2.4)得到的混合物D过150目筛得到成品覆膜砂。
其中，脲醛呋喃树脂与硬脂酸锌的质量比为100：5；固化剂为氯化铵与碱性尿素和水的混合溶液，且质量配比为氯化铵：尿素：水＝1:3:3。
实施例3
步骤1、称取原料，按照质量百分比分别称取以下原料：
锆英石原砂98.6％；粘结剂脲醛呋喃树脂1％；固化剂0.05％；润滑剂硬脂酸锌0.05％；氧化铁0.1％；聚甲基丙烯酸甲酯微珠粒0.2％，合计100％。
锆英石原砂粒度为150目左右；聚甲基丙烯酸甲酯微珠粒粒径为0.5mm左右。
步骤2、制备高透气性高耐火性覆膜砂
2.1)将锆英石原砂加热到180℃，加入硬脂酸锌润滑剂并搅拌均匀，得到混合物A；
2.2)将脲醛呋喃树脂粘结剂加入步骤2.1)得到的混合物A中继续搅拌均匀40分钟，得到混合物B；
2.3)将混合物B降温到130℃，将固化剂和氧化铁加入步骤2.2)得到的混合物B中继续搅拌均匀40分钟，得到混合物C；
2.4)将步骤2.3)得到的混合物C冷却、破碎、过筛，然后加入聚甲基丙烯酸甲酯微珠粒搅拌20分钟得到混合物D；
2.5)将步骤2.4)得到的混合物D过200目筛得到成品覆膜砂。
其中，脲醛呋喃树脂与硬脂酸锌的质量比为100：5；固化剂为氯化铵与碱性尿素和水的混合溶液，且质量配比为氯化铵：尿素：水＝1:3:3。
本发明方法制备的覆膜砂，与现有技术制备的覆膜砂的主要性能对比见表1：
表1、本发明与现有技术的覆膜砂主要性能对比表
| 耐火骨料类型 | 粒度 | 耐火温度 | 微粒珠 | 透气性cm2/Pa·min |
| 石英砂 | 50～100目 | 1300～1400℃ | 不加 | 100～150 |
| 锆英石原砂 | 50～100目 | 1700～1800℃ | 不加 | 100～150 |
| 锆英石原砂 | 50～100目 | 1700～1800℃ | 加0.1～1％ | 250～300 |
可见，本发明的覆膜砂，主要性能均优于现有技术的覆膜砂。
Claims (6)
1.一种高透气性高耐火性覆膜砂，其特征在于，按照质量百分比由以下原料组成：锆英石原砂92.75％～99.25％；脲醛呋喃树脂0.5％～5％；固化剂0.025％～0.5％；硬脂酸锌或硬脂酸钙0.025％～0.25％；氧化铁0.1～0.5％；聚氨酯泡沫微珠粒、聚苯乙烯微珠粒或聚甲基丙烯酸甲酯微珠粒0.1％～1％，合计100％。
2.根据权利要求1所述的高透气性高耐火性覆膜砂，其特征在于，所述的固化剂为氯化铵与碱性尿素和水的混合溶液，且质量配比为氯化铵：尿素：水＝1:3:3。
3.根据权利要求1所述的高透气性高耐火性覆膜砂，其特征在于，所述的锆英石原砂的粒度为50～150目；所述的聚苯乙烯珠粒的粒径为0.05mm～0.5mm。
4.一种高透气性高耐火性覆膜砂的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1、称取原料
按照质量百分比分别称取以下原料：锆英石原砂92.75％～99.25％；脲醛呋喃树脂0.5％～5％；固化剂0.025％～0.5％；硬脂酸锌或硬脂酸钙0.025％～0.25％；氧化铁0.1～0.5％；聚氨酯泡沫微珠粒、聚苯乙烯微珠粒或聚甲基丙烯酸甲酯微珠粒0.1％～1％，合计100％；
步骤2、制备高透气性高耐火性覆膜砂
2.1)将锆英石原砂加热到100～180℃，加入硬脂酸锌或硬脂酸钙中搅拌均匀，得到混合物A；
2.2)将脲醛呋喃树脂加入步骤2.1)得到的混合物A中继续搅拌均匀20～40分钟，得到混合物B；
2.3)将混合物B降温到80～130℃，将固化剂和氧化铁加入混合物B中继续搅拌均匀15～40分钟，得到混合物C；
2.4)将步骤2.3)得到的混合物C冷却、破碎、过筛，然后加入聚氨酯泡沫微珠粒、聚苯乙烯微珠粒或聚甲基丙烯酸甲酯微珠粒搅拌10～20分钟，得到混合物D；
2.5)将步骤2.4)得到的混合物D过100-200目筛，得到成品覆膜砂。
5.根据权利要求4所述的高透气性高耐火性覆膜砂的制备方法，其特征在于，所述的脲醛呋喃树脂与硬脂酸锌或硬脂酸钙的质量比为100：5。
6.根据权利要求4所述的高透气性高耐火性覆膜砂的制备方法，其特征在于，所述的固化剂为氯化铵与碱性尿素和水的混合溶液，且质量配比为氯化铵：尿素：水＝1:3:3。
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