CN107363217A - 一种改善铸造缺陷的型砂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改善铸造缺陷的型砂，涉及铸造型砂技术领域，由原砂、型砂粘结剂和辅助物按80‑100：6‑8：5‑7质量比例均匀混合制成，所述原砂为石英砂，所述型砂粘结剂按重量份计由以下成分制成：插层改性复合硅藻土、阳离子淀粉；所述辅助物为碳酸钙、粉煤按1:6‑8质量比例混合而成；本发明制备的一种改善铸造缺陷的型砂，能够改善铸造时气孔、砂眼和粘砂的缺陷。
Description
技术领域
本发明属于铸造型砂技术领域，具体涉及一种改善铸造缺陷的型砂。
背景技术
湿型铸钢件突出的缺陷就是夹砂、气孔、粘砂，由于钢液温度高，这些缺陷就更加严重，缺陷的产生的原因很大一部分是由于型砂性能欠佳而导致的；型砂是在铸造中用来造型的材料，型砂一般由铸造用原砂、型砂粘结剂和辅加物等造型材料按一定的比例混合而成，也可用天然含粘土的硅砂，现有的型砂性能不佳，使得湿型铸钢件产生较多的缺陷，因此需要对其进行改善，以避免湿型铸钢件的这些缺陷，从而达到改善湿型铸钢件的质量。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种改善铸造缺陷的型砂。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种改善铸造缺陷的型砂，由原砂、型砂粘结剂和辅助物按80-100：6-8：5-7质量比例均匀混合制成，所述原砂为石英砂，所述型砂粘结剂按重量份计由以下成分制成：插层改性复合硅藻土、阳离子淀粉；所述辅助物为碳酸钙、粉煤按1:6-8质量比例混合而成；
所述插层改性复合硅藻土由十六烷基三甲基溴化铵插层改性硅藻土制成，十六烷基三甲基溴化铵与硅藻土质量比为1-5:90。
进一步的，所述改善铸造缺陷的型砂含水率为4.5-6.2%，紧实率为50%。
进一步的，所述石英砂为粒度为150目的细砂。
进一步的，所述插层改性复合硅藻土制备方法具体为：将硅藻土分散到去离子水中，制成质量浓度为6.5%的硅藻土悬浮液，高速搅拌30min后，加入磷酸溶液，调节硅藻土悬浮液pH至4.0-4.2，加热至80℃，保温15min，然后添加十六烷基三甲基溴化铵，在80℃恒温下，高速搅拌2小时，然后静置15min，再添加硅藻土质量0.1%的碳酸钙，高速搅拌30min，然后进行抽滤，先以乙醇溶液浸泡清洗15min，然后再采用去离子水浸泡清洗30min，然后烘干至恒重，粉碎，过250目，即得。
进一步的，所述磷酸溶液质量分数为3.5%。
进一步的，所述高速搅拌，搅拌速度为2500r/min。
进一步的，所述乙醇溶液质量分数为70%。
进一步的，所述阳离子淀粉制备方法为：将玉米淀粉分散到去离子水中制成质量分数为5%的淀粉浆液，采用质量分数为2%的氢氧化钙溶液调节淀粉浆液pH至9.8，然后向淀粉浆液中添加淀粉质量1%的阳离子醚化剂，加热至60℃，以200r/min转速搅拌2小时，然后再添加淀粉质量2%的硅烷偶联剂，加热至80℃，以300r/min转速搅拌2-3小时，然后采用质量分数为2%的盐酸溶液调节淀粉浆液pH至中性，再进行过滤，干燥至恒重，过250目筛，即可。
进一步的，所述阳离子醚化剂为环氧丙基三甲基氯化铵。
通过将十六烷基三甲基溴化铵插层到硅藻土粒子之间，能够与硅藻土粒子之间自行排列成具有立体网状结构，能够提高孔隙度，增加透气性，同时，通过添加的少量的碳酸钙，能够反应生成磷酸钙，通过硅藻土粒子内存在的少量磷酸钙，能够一定程度上提高型砂之间凝固后的稳定性，从而使得型砂在脱模时，更加易于与铸件分离。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明通过采用插层改性复合硅藻土与阳离子淀粉制成型砂粘结剂，能够使得型砂性能得到显著的改善，使得铸件的质量得到普遍的提高，气孔缺陷下降30-35%，砂眼缺陷下降30-40%，总废品率下降了5.5%，通过插层改性复合硅藻土的加入，能够使得型砂透气性得到显著的提高，并且金属液体接触型腔时产生的气体大大减少，从而使得铸件气孔减少，夹砂缺陷也因此消除，因而，铸件砂眼也明显减少，湿型铸钢件表面粘砂一般是比较严重的，特别是厚壁和较大的铸件以及铸件内浇口四周一层硅酸盐与金属氧化物牢固的融合在铸件表面，使得铸件很粗糙，而通过插层改性复合硅藻土与阳离子淀粉的加入，其中的碱性氧化物在高温下与二氧化硅熔融呈一层硅酸钠玻璃体，阻止了金属液的渗透，浇出的铸件表面光洁，洁净度明显提高，特别是铸件内浇口四周显得更加光洁。
具体实施方式
实施例1
一种改善铸造缺陷的型砂，由原砂、型砂粘结剂和辅助物按80：6：5质量比例均匀混合制成，所述原砂为石英砂，所述型砂粘结剂按重量份计由以下成分制成：插层改性复合硅藻土、阳离子淀粉；所述辅助物为碳酸钙、粉煤按1:6质量比例混合而成；
所述插层改性复合硅藻土由十六烷基三甲基溴化铵插层改性硅藻土制成，十六烷基三甲基溴化铵与硅藻土质量比为1:90。
进一步的，所述改善铸造缺陷的型砂含水率为4.5%，紧实率为50%。
进一步的，所述石英砂为粒度为150目的细砂。
进一步的，所述插层改性复合硅藻土制备方法具体为：将硅藻土分散到去离子水中，制成质量浓度为6.5%的硅藻土悬浮液，高速搅拌30min后，加入磷酸溶液，调节硅藻土悬浮液pH至4.0，加热至80℃，保温15min，然后添加十六烷基三甲基溴化铵，在80℃恒温下，高速搅拌2小时，然后静置15min，再添加硅藻土质量0.1%的碳酸钙，高速搅拌30min，然后进行抽滤，先以乙醇溶液浸泡清洗15min，然后再采用去离子水浸泡清洗30min，然后烘干至恒重，粉碎，过250目，即得。
进一步的，所述磷酸溶液质量分数为3.5%。
进一步的，所述高速搅拌，搅拌速度为2500r/min。
进一步的，所述乙醇溶液质量分数为70%。
进一步的，所述阳离子淀粉制备方法为：将玉米淀粉分散到去离子水中制成质量分数为5%的淀粉浆液，采用质量分数为2%的氢氧化钙溶液调节淀粉浆液pH至9.8，然后向淀粉浆液中添加淀粉质量1%的阳离子醚化剂，加热至60℃，以200r/min转速搅拌2小时，然后再添加淀粉质量2%的硅烷偶联剂，加热至80℃，以300r/min转速搅拌2小时，然后采用质量分数为2%的盐酸溶液调节淀粉浆液pH至中性，再进行过滤，干燥至恒重，过250目筛，即可。
进一步的，所述阳离子醚化剂为环氧丙基三甲基氯化铵。
实施例2
一种改善铸造缺陷的型砂，由原砂、型砂粘结剂和辅助物按100： 8： 7质量比例均匀混合制成，所述原砂为石英砂，所述型砂粘结剂按重量份计由以下成分制成：插层改性复合硅藻土、阳离子淀粉；所述辅助物为碳酸钙、粉煤按1: 8质量比例混合而成；
所述插层改性复合硅藻土由十六烷基三甲基溴化铵插层改性硅藻土制成，十六烷基三甲基溴化铵与硅藻土质量比为5: 90。
进一步的，所述改善铸造缺陷的型砂含水率为6.2%，紧实率为50%。
进一步的，所述石英砂为粒度为150目的细砂。
进一步的，所述插层改性复合硅藻土制备方法具体为：将硅藻土分散到去离子水中，制成质量浓度为6.5%的硅藻土悬浮液，高速搅拌30min后，加入磷酸溶液，调节硅藻土悬浮液pH至4.2，加热至80℃，保温15min，然后添加十六烷基三甲基溴化铵，在80℃恒温下，高速搅拌2小时，然后静置15min，再添加硅藻土质量0.1%的碳酸钙，高速搅拌30min，然后进行抽滤，先以乙醇溶液浸泡清洗15min，然后再采用去离子水浸泡清洗30min，然后烘干至恒重，粉碎，过250目，即得。
进一步的，所述磷酸溶液质量分数为3.5%。
进一步的，所述高速搅拌，搅拌速度为2500r/min。
进一步的，所述乙醇溶液质量分数为70%。
进一步的，所述阳离子淀粉制备方法为：将玉米淀粉分散到去离子水中制成质量分数为5%的淀粉浆液，采用质量分数为2%的氢氧化钙溶液调节淀粉浆液pH至9.8，然后向淀粉浆液中添加淀粉质量1%的阳离子醚化剂，加热至60℃，以200r/min转速搅拌2小时，然后再添加淀粉质量2%的硅烷偶联剂，加热至80℃，以300r/min转速搅拌3小时，然后采用质量分数为2%的盐酸溶液调节淀粉浆液pH至中性，再进行过滤，干燥至恒重，过250目筛，即可。
进一步的，所述阳离子醚化剂为环氧丙基三甲基氯化铵。
实施例3
一种改善铸造缺陷的型砂，由原砂、型砂粘结剂和辅助物按90：7：6质量比例均匀混合制成，所述原砂为石英砂，所述型砂粘结剂按重量份计由以下成分制成：插层改性复合硅藻土、阳离子淀粉；所述辅助物为碳酸钙、粉煤按1:7质量比例混合而成；
所述插层改性复合硅藻土由十六烷基三甲基溴化铵插层改性硅藻土制成，十六烷基三甲基溴化铵与硅藻土质量比为3:90。
进一步的，所述改善铸造缺陷的型砂含水率为5.0%，紧实率为50%。
进一步的，所述石英砂为粒度为150目的细砂。
进一步的，所述插层改性复合硅藻土制备方法具体为：将硅藻土分散到去离子水中，制成质量浓度为6.5%的硅藻土悬浮液，高速搅拌30min后，加入磷酸溶液，调节硅藻土悬浮液pH至4.1，加热至80℃，保温15min，然后添加十六烷基三甲基溴化铵，在80℃恒温下，高速搅拌2小时，然后静置15min，再添加硅藻土质量0.1%的碳酸钙，高速搅拌30min，然后进行抽滤，先以乙醇溶液浸泡清洗15min，然后再采用去离子水浸泡清洗30min，然后烘干至恒重，粉碎，过250目，即得。
进一步的，所述磷酸溶液质量分数为3.5%。
进一步的，所述高速搅拌，搅拌速度为2500r/min。
进一步的，所述乙醇溶液质量分数为70%。
进一步的，所述阳离子淀粉制备方法为：将玉米淀粉分散到去离子水中制成质量分数为5%的淀粉浆液，采用质量分数为2%的氢氧化钙溶液调节淀粉浆液pH至9.8，然后向淀粉浆液中添加淀粉质量1%的阳离子醚化剂，加热至60℃，以200r/min转速搅拌2小时，然后再添加淀粉质量2%的硅烷偶联剂，加热至80℃，以300r/min转速搅拌2.5小时，然后采用质量分数为2%的盐酸溶液调节淀粉浆液pH至中性，再进行过滤，干燥至恒重，过250目筛，即可。
进一步的，所述阳离子醚化剂为环氧丙基三甲基氯化铵。
对比例1：与实施例1区别仅在于将插层改性复合硅藻土替换为等量的未处理的硅藻土。
对比例2：与实施例1区别仅在于插层改性复合硅藻土制备过程中不添加碳酸钙。
对比例3：与实施例1区别仅在于将阳离子淀粉替换为普通氧化淀粉。
试验
对实施例与对比例型砂性能性能检测：
表1
| 透气性 | 湿压强度（kgN/cm²） | |
| 实施例1 | 162 | 1.19 |
| 实施例2 | 159 | 1.18 |
| 实施例3 | 160 | 1.21 |
| 对比例1 | 135 | 0.78 |
| 对比例2 | 156 | 1.01 |
| 对比例3 | 158 | 1.10 |
由表1可以看出，本发明制备的型砂透气性与湿压强度性能优异。
以实施例1方法制备型砂，以十六烷基三甲基溴化铵与硅藻土质量比为变量，试验其对型砂湿压强度的影响:
表2
| 十六烷基三甲基溴化铵与硅藻土质量比 | 湿压强度（kgN/cm²） |
| 0.5:90 | 1.15 |
| 1:90 | 1.19 |
| 2:90 | 1.21 |
| 3:90 | 1.22 |
| 4:90 | 1.20 |
| 5:90 | 1.18 |
| 6:90 | 1.16 |
| 7:90 | 1.14 |
由表2可以看出，十六烷基三甲基溴化铵与硅藻土质量比能够显著影响型砂的湿压强度。
Claims (9)
1.一种改善铸造缺陷的型砂，其特征在于，由原砂、型砂粘结剂和辅助物按80-100：6-8：5-7质量比例均匀混合制成，所述原砂为石英砂，所述型砂粘结剂按重量份计由以下成分制成：插层改性复合硅藻土、阳离子淀粉；所述辅助物为碳酸钙、粉煤按1:6-8质量比例混合而成；
所述插层改性复合硅藻土由十六烷基三甲基溴化铵插层改性硅藻土制成，十六烷基三甲基溴化铵与硅藻土质量比为1-5:90。
2.根据权利要求1所述的一种改善铸造缺陷的型砂，其特征在于，所述改善铸造缺陷的型砂含水率为4.5-6.2%，紧实率为50%。
3.根据权利要求1所述的一种改善铸造缺陷的型砂，其特征在于，所述石英砂为粒度为150目的细砂。
4.根据权利要求1所述的一种改善铸造缺陷的型砂，其特征在于，所述插层改性复合硅藻土制备方法具体为：将硅藻土分散到去离子水中，制成质量浓度为6.5%的硅藻土悬浮液，高速搅拌30min后，加入磷酸溶液，调节硅藻土悬浮液pH至4.0-4.2，加热至80℃，保温15min，然后添加十六烷基三甲基溴化铵，在80℃恒温下，高速搅拌2小时，然后静置15min，再添加硅藻土质量0.1%的碳酸钙，高速搅拌30min，然后进行抽滤，先以乙醇溶液浸泡清洗15min，然后再采用去离子水浸泡清洗30min，然后烘干至恒重，粉碎，过250目，即得。
5.根据权利要求4所述的一种改善铸造缺陷的型砂，其特征在于，所述磷酸溶液质量分数为3.5%。
6.根据权利要求4所述的一种改善铸造缺陷的型砂，其特征在于，所述高速搅拌，搅拌速度为2500r/min。
7.根据权利要求4所述的一种改善铸造缺陷的型砂，其特征在于，所述乙醇溶液质量分数为70%。
8.根据权利要求1所述的一种改善铸造缺陷的型砂，其特征在于，所述阳离子淀粉制备方法为：将玉米淀粉分散到去离子水中制成质量分数为5%的淀粉浆液，采用质量分数为2%的氢氧化钙溶液调节淀粉浆液pH至9.8，然后向淀粉浆液中添加淀粉质量1%的阳离子醚化剂，加热至60℃，以200r/min转速搅拌2小时，然后再添加淀粉质量2%的硅烷偶联剂，加热至80℃，以300r/min转速搅拌2-3小时，然后采用质量分数为2%的盐酸溶液调节淀粉浆液pH至中性，再进行过滤，干燥至恒重，过250目筛，即可。
9.根据权利要求8所述的一种改善铸造缺陷的型砂，其特征在于，所述阳离子醚化剂为环氧丙基三甲基氯化铵。
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