CN110496935A - 用于温芯盒工艺磷酸盐粘结剂的配套液体固化剂及其使用方法 - Google Patents

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    • B22C1/185—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of inorganic agents containing phosphates, phosphoric acids or its derivatives

Abstract

本发明提供一种用于温芯盒工艺磷酸盐粘结剂的配套液体固化剂及其使用方法，所述配套液体固化剂包含A液和B液，且A液与B液的质量比为1.25～3:1，其中A液为由硅烷偶联剂KH‑550与水按质量比1:1～5配制而成的硅烷偶联剂KH‑550水解液，B液为由无水碳酸钠与水按质量比1:3配制而成的碳酸钠水溶液。本发明所提供的配套液体固化剂可以解决制备的砂型(芯)存放过程中强度不稳定及型砂流动性差的技术难题，且操作简便，成本低，可推广使用。

Description

用于温芯盒工艺磷酸盐粘结剂的配套液体固化剂及其使用 方法
技术领域
本发明涉及铸造行业中的造型材料领域,具体指一种用于温芯盒工艺磷酸盐粘结剂的配套液体固化剂及其使用方法。
背景技术
随着环保监管日益严格，人们的环保意识的觉醒，对于传统的有机树脂粘结剂所造成的环境污染问题不可忽视，且传统的无机粘结剂，由于造型强度低、型砂溃散性差等各种问题在实际应用中效果均不甚理想。寻求一种可以替代传统有机树脂砂的新型无机粘结剂迫在眉睫。
磷酸盐粘结剂是一种绿色环保铸造粘结剂，固化温度低,耐热性好,发气量小，高温溃散性好，回用性好且工艺简单、成本低等优点,是一种很有应用价值及应用前景的造型材料。目前磷酸盐粘结剂砂固化方式主要有热硬、自硬以及冷、温芯盒，通过加热硬化所制得的砂芯初强度较高,但由于加热温度高,能耗较大；自硬砂虽然在常温下硬化成型，能耗低，但可使用时间短，目前主要用于大型铸件。而温芯盒就目前的工业生产来说，同样是使用射砂机制样，模具加热温度较低，能耗低，有望取代三乙胺法等有毒气体制芯，但此前制得“8”字试样存在其强度低、抗吸湿性差，且型砂流动性差。基于以上技术和问题,有必要制备出一种用于温芯盒工艺磷酸盐粘结剂的配套液体固化剂。
发明内容
本发明目的之一在于提供一种用于温芯盒工艺磷酸盐粘结剂的配套液体固化剂代替目前现有与磷酸盐粘结剂配套的液体固化剂，以解决制备的砂型(芯)存放过程中强度不稳定及型砂流动性差的技术难题。
本发明目的之二在于提供一种用于温芯盒工艺磷酸盐粘结剂的配套液体固化剂的使用方法，所述方法简便快捷，成本低。
本发明实现上述目的之一，采用以下技术方案：
一种用于温芯盒工艺磷酸盐粘结剂的配套液体固化剂，所述配套液体固化剂包含A液和B液，且A液与B液的质量比为1.25～3:1，其中A液为由硅烷偶联剂KH-550与水按质量比1:1～5配制而成的硅烷偶联剂KH-550水解液，B液为由无水碳酸钠与水按质量比1:3配制而成的碳酸钠水溶液。
所述硅烷偶联剂KH-550为工业级。
所述无水碳酸钠为分析纯。
所述水为纯净水。
本发明实现上述目的之二，采用以下技术方案：
一种用于温芯盒工艺磷酸盐粘结剂的配套液体固化剂的使用方法，包含以下步骤：
(1)称取一定量原砂、原砂重量2～2.5％的磷酸盐粘结剂、原砂重量0.5％～0.8％的A液及原砂重量0.2％～0.4％的B液；
(2)将原砂先与A液混合搅拌30s～50s，然后加入磷酸盐粘结剂搅拌60s～80s，最后加入B液搅拌60s～80s后出砂。
本发明提供的用于温芯盒工艺磷酸盐粘结剂的配套液体固化剂基于如下技术原理：虽然偶联剂对磷酸盐粘结剂的粘结强度有促进作用，但是偶联剂与磷酸盐的反应十分迅速，导致型砂流动性差，从而使得试样紧实度降低，进而强度降低，本发明通过水解+表面包覆联合处理方式，首先让硅烷偶联剂KH-550与水混合，从而使得γ-氨丙基三乙氧基硅烷水解成γ-氨丙基三乙氧基硅醇，可以大大降低与磷酸盐粘结剂的反应速率，且偶联剂水解液用量更小，制得试样强度更高，大大降低成本，但使用偶联剂水解液并不能改善试样的抗吸湿性，在高湿度环境下试样无法达到有效强度，这里用无水碳酸钠来提高试样的抗吸湿性，将无水碳酸钠与水按比例混合使得混砂过程分散更均匀，混砂时先加入偶联剂水解液混匀，然后加入粘结剂混匀，最后加入碳酸钠溶液，碳酸钠与粘结剂反应形成一层膜包覆在粘结剂外表面，隔绝了磷酸盐粘结剂与空气的直接接触，从而达到提高抗吸湿的目的，同时水作为反应的媒介亦可以提高型砂流动性，延长型砂可使用时间。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)通过将硅烷偶联剂KH-550水解，使得试样抗拉强度得到明显提升；
(2)与此前以硅烷偶联剂做固化剂相比，使用本发明配套液体固化剂在相同加入量条件下，硅烷偶联剂KH-550水解液中硅烷偶联剂加入量更低，进而生产成本更低；
(3)引入无水碳酸钠溶液既能提高型砂的流动性，同时也提高了试样的抗吸湿性，且操作简便，成本低，可推广使用。
具体实施方式
通过以下具体实施例和详细说明可以进一步理解本发明的特点和优点。所提供的实施例仅是对本发明方法的说明，而不以任何方式限制本发明揭示的其余内容。
实施例1
1、将硅烷偶联剂KH-550与水按质量比1:1混合均匀，待偶联剂水解充分后即得到A液，备用；
2、将无水碳酸钠与水按质量比1:3混合均匀，即得到B液，备用；
3、称取1000g原砂，25g磷酸盐粘结剂，5gA液，4gB液备用。
4、将原砂先与A液混合搅拌30s，然后加入磷酸盐粘结剂搅拌60s，最后加入B液搅拌60s后出砂。
5、型砂性能测试：使用覆膜砂制样机制成标准“8”字形砂样，模具温度设置60℃，射砂压力0.4Mpa，吹气压力0.2Mpa，吹气时间2分钟，硬化后脱模存放，每隔24小时测试一次抗拉强度。
实施例2
1、将硅烷偶联剂KH-550与水按质量比1:3混合均匀，待偶联剂水解充分后即得到A液，备用；
2、将无水碳酸钠与水按质量比1:3混合均匀即得到B液，备用；
3、称取1000g原砂，20g磷酸盐粘结剂，6gA液，2gB液备用。
4、将原砂先与A液混合搅拌40s，然后加入磷酸盐粘结剂搅拌70s，最后加入B液搅拌70s后出砂。
5、型砂性能测试：使用覆膜砂制样机制成标准“8”字形砂样，模具温度设置60℃，射砂压力0.4Mpa，吹气压力0.2Mpa，吹气时间2分钟，硬化后脱模存放，每隔24小时测试一次抗拉强度。
实施例3
1、将硅烷偶联剂KH-550与水按质量比1:5混合均匀，待偶联剂水解充分后即得到A液，备用；
2、将无水碳酸钠与水按质量比1:3混合均匀即得到B液，备用；
3、称取1000g原砂，24g磷酸盐粘结剂，8gA液，3gB液备用。
4、将原砂先与A液混合搅拌50s，然后加入磷酸盐粘结剂搅拌80s，最后加入B液搅拌80s后出砂。
5、型砂性能测试：使用覆膜砂制样机制成标准“8”字形砂样，模具温度设置60℃，射砂压力0.4Mpa，吹气压力0.2Mpa，吹气时间2分钟，硬化后脱模存放，每隔24小时测试一次抗拉强度。
对比例：
称取原砂1000g，磷酸盐粘结剂25g，4g硅烷偶联剂KH-550作固化剂备用。将原砂先与所述固化剂混合搅拌30s，然后加入磷酸盐粘结剂搅拌60s后出砂。型砂性能测试：使用覆膜砂制样机制成标准“8”字形砂样，模具温度设置60℃，射砂压力0.4Mpa，吹气压力0.2Mpa，吹气时间2分钟，硬化后脱模存放，每隔24小时测试一次抗拉强度。
上述实施例1-3及对比例的型砂性能测试结果如下表1：
表1型砂性能测试
注：试验温度范围：15-30℃、湿度范围30％-50％
由上述实验结果可知，本发明提供的一种用于温芯盒工艺磷酸盐粘结剂的配套液体固化剂制备的磷酸盐粘结剂砂型试样干强度高，存放过程中强度稳定性好。

Claims (5)

1.一种用于温芯盒工艺磷酸盐粘结剂的配套液体固化剂，其特征在于：所述配套液体固化剂包含A液和B液，且A液与B液的质量比为1.25～3:1，其中A液为由硅烷偶联剂KH-550与水按质量比1:1～5配制而成的硅烷偶联剂KH-550水解液，B液为由无水碳酸钠与水按质量比1:3配制而成的碳酸钠水溶液。
2.如权利要求1所述的用于温芯盒工艺磷酸盐粘结剂的配套液体固化剂，其特征在于：所述硅烷偶联剂KH-550为工业级。
3.如权利要求1所述的用于温芯盒工艺磷酸盐粘结剂的配套液体固化剂，其特征在于：所述无水碳酸钠为分析纯。
4.如权利要求1所述的用于温芯盒工艺磷酸盐粘结剂的配套液体固化剂，其特征在于：所述水为纯净水。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的用于温芯盒工艺磷酸盐粘结剂的配套液体固化剂的使用方法，其特征在于：包含以下步骤：
(1)称取一定量原砂、占原砂重量2～2.5％的磷酸盐粘结剂、占原砂重量0.5％～0.8％的A液及占原砂重量0.2％～0.4％的B液；
(2)将原砂先与A液混合搅拌30s～50s，然后加入磷酸盐粘结剂搅拌60s～80s，最后加入B液搅拌60s～80s后出砂。
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