CN110653329A - 一种复合微粉改善铸造型砂性能的方法 - Google Patents

一种复合微粉改善铸造型砂性能的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种复合微粉改善铸造型砂性能的方法，涉及铸造技术领域，包括以下步骤：（1）将环糊精的碱浸液进行稀释后，进行调节pH，水浴保温搅拌，得到分散液；（2）向偶联剂溶液中添加煤粉和纳米二氧化硅，经过超声分散后，再进行过滤、洗涤、烘干至恒重，得到复合微粉；（3）将步骤（2）中得到的复合微粉添加到步骤（1）中的分散液中，水浴保温搅拌，然后进行旋转蒸发、洗涤、烘干至恒重，得到强化复合微粉；（4）将步骤（3）得到的强化复合微粉、原砂、水玻璃、膨润土、聚丙烯酸钠和水添加到搅拌机中进行搅拌混合，即可，本发明方法能够极大的改善铸造型砂的综合性能，降低铸件废品率。

Description

一种复合微粉改善铸造型砂性能的方法
技术领域
本发明属于铸造技术领域，具体涉及一种复合微粉改善铸造型砂性能的方法。
背景技术
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，型砂在铸造生产中的作用极为重要，因型砂的质量不好而造成的铸件废品约占铸件总废品的30～50％。通常对型砂的要求是：第一，具有较高的强度和热稳定性，以承受各种外力和高温的作用；第二，良好的流动性，即型砂在外力或本身重力作用下砂粒间相互移动的能力；第三，一定的可塑性，即型砂在外力作用下变形，当外力去除后能保持所给予的形状的能力；第四，较好的透气性，即型砂孔隙透过气体的能力；第五，高的溃散性，又称出砂性，即在铸件凝固后型砂是否容易破坏，是否容易从铸件上清除的性能。
现有技术中“本发明公开了一种耐火铸造型砂20151102 220 0.，包括原砂，功能组分，所述的原砂包括新砂和再生砂，新砂按重量份计包括硅砂100-110份，锆砂6-10份，镁橄榄石砂10-15份，刚玉砂5-7份，耐火熟料3-5份，碳质砂3-5份；所述的功能组分为含有碳纤维的可燃物质，硅藻土或凹凸棒土，本发明生产成本低，提高了结构稳定性，导热性好，耐火度高和抗酸碱性好，在保证型砂强度的前提下增加了透气性，降低了铸件气孔缺陷，增加了成品率”但是其制备的型砂在铸造时，铁水易向型砂中渗透，易出现粘连得现象，导致降低废品率提高。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种复合微粉改善铸造型砂性能的方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种复合微粉改善铸造型砂性能的方法，包括以下步骤：
（1）将环糊精的碱浸液进行稀释后，进行调节pH，水浴保温搅拌，得到分散液；
（2）向偶联剂溶液中添加煤粉和纳米二氧化硅，经过超声分散后，再进行过滤、洗涤、烘干至恒重，得到复合微粉；
（3）将步骤（2）中得到的复合微粉添加到步骤（1）中的分散液中，水浴保温搅拌，然后进行旋转蒸发、洗涤、烘干至恒重，得到强化复合微粉；
（4）将步骤（3）得到的强化复合微粉、原砂、水玻璃、膨润土、聚丙烯酸钠和水添加到搅拌机中进行搅拌混合，即可。
作为进一步的技术方案，步骤（1）中所述环糊精的碱浸液为将环糊精均匀分散到碱液中，配制成质量分数为15-16%的环糊精的碱浸液。
作为进一步的技术方案，所述碱液为质量分数为5%的碳酸氢钠溶液。
作为进一步的技术方案，步骤（1）中所述稀释为按环糊精的碱浸液与乙醇按12-15:1质量比例进行混合。
作为进一步的技术方案，步骤（1）中调节pH为采用乙二酸调节pH至6.0。
作为进一步的技术方案，步骤（1）所述水浴保温搅拌的温度为70-72℃，搅拌速度为500r/min，步骤（3）中水浴保温搅拌温度为78-80℃，搅拌速度为800r/min。
作为进一步的技术方案，步骤（2）中所述偶联剂溶液为质量分数为10%的有机硅烷偶联剂溶液，所述有机硅烷偶联剂溶液与煤粉、纳米二氧化硅混合比例为300mL：100-110g：3g。
作为进一步的技术方案，步骤（2）所述超声分散的超声频率为40kHz，功率为500W。
作为进一步的技术方案，步骤（3）所述复合微粉与分散液混合比例为100g：300-320mL。
作为进一步的技术方案，步骤（4）所述强化复合微粉、原砂、水玻璃、膨润土、聚丙烯酸钠和水混合质量比为：12-14:81-83:12-15:20-22:1-3:18-20。
有益效果；本发明中采用的复合强化微粉，在经过处理后，具有较强的可塑性，在进行铸造时，由于受热后，复合强化微粉会开始软化，二氧化硅在受热后会发生膨胀，通过二者在受热后的大范围的温度的重叠缘故，通过复合强化微粉的这种特性能够更好的抵消二氧化硅受热所产生的相变应力，从而能够有效的避免铸件中产生的鼠纹类缺陷的产生，在高温下，复合强化微粉会产生大量的保护还原性气体，这样被氧化的铁水会被还原，降低氧化铁的含量，氧化铁是铁水中常见的氧化物，他的含量增加，会产生夹渣类缺陷，复合强化微粉在高温下，会产生三相的胶质体，气态可防止氧化，液态能够封闭砂间缝隙，固态能够形成铁水与砂表面之间的保护膜，在高温的铁水下，能够在砂层表面形成一层带有光泽的微细结晶碳层，能够较全面的对砂层表面进行覆盖，阻隔铁水对砂缝隙间的渗透作用，从而极大的提高了制成的型砂模具的抗粘砂性能，降低了铸件废品率，经过试验可以看出，随着强化复合微粉的添加，型砂内部粘结力先是逐渐增加，强化复合微粉添加量超过一定量后，型砂内部粘结力开始逐渐降低，当强化复合微粉添加量在12-14重量份之间时，型砂内部粘结力保持在较高的水平。
附图说明
图1为复合微粉添加重量份对型砂内部粘结力的影响。
具体实施方式
实施例1
一种复合微粉改善铸造型砂性能的方法，包括以下步骤：
（1）将环糊精的碱浸液进行稀释后，进行调节pH，水浴保温搅拌，得到分散液；
（2）向偶联剂溶液中添加煤粉和纳米二氧化硅，经过超声分散后，再进行过滤、洗涤、烘干至恒重，得到复合微粉；
（3）将步骤（2）中得到的复合微粉添加到步骤（1）中的分散液中，水浴保温搅拌，然后进行旋转蒸发、洗涤、烘干至恒重，得到强化复合微粉；
（4）将步骤（3）得到的强化复合微粉、原砂、水玻璃、膨润土、聚丙烯酸钠和水添加到搅拌机中进行搅拌混合，即可。
步骤（1）中所述环糊精的碱浸液为将环糊精均匀分散到碱液中，配制成质量分数为15-16%的环糊精的碱浸液。
所述碱液为质量分数为5%的碳酸氢钠溶液。
步骤（1）中所述稀释为按环糊精的碱浸液与乙醇按12:1质量比例进行混合。
步骤（1）中调节pH为采用乙二酸调节pH至6.0。
步骤（1）所述水浴保温搅拌的温度为70℃，搅拌速度为500r/min，步骤（3）中水浴保温搅拌温度为78℃，搅拌速度为800r/min。
作为进一步的技术方案，步骤（2）中所述偶联剂溶液为质量分数为10%的有机硅烷偶联剂溶液，所述有机硅烷偶联剂溶液与煤粉、纳米二氧化硅混合比例为300mL：100g：3g。
步骤（2）所述超声分散的超声频率为40kHz，功率为500W。
步骤（3）所述复合微粉与分散液混合比例为100g：300mL。
步骤（4）所述强化复合微粉、原砂、水玻璃、膨润土、聚丙烯酸钠和水混合质量比为：12:81:12:20:1:18。
实施例2
一种复合微粉改善铸造型砂性能的方法，包括以下步骤：
（1）将环糊精的碱浸液进行稀释后，进行调节pH，水浴保温搅拌，得到分散液；
（2）向偶联剂溶液中添加煤粉和纳米二氧化硅，经过超声分散后，再进行过滤、洗涤、烘干至恒重，得到复合微粉；
（3）将步骤（2）中得到的复合微粉添加到步骤（1）中的分散液中，水浴保温搅拌，然后进行旋转蒸发、洗涤、烘干至恒重，得到强化复合微粉；
（4）将步骤（3）得到的强化复合微粉、原砂、水玻璃、膨润土、聚丙烯酸钠和水添加到搅拌机中进行搅拌混合，即可。
步骤（1）中所述环糊精的碱浸液为将环糊精均匀分散到碱液中，配制成质量分数为16%的环糊精的碱浸液。
所述碱液为质量分数为5%的碳酸氢钠溶液。
步骤（1）中所述稀释为按环糊精的碱浸液与乙醇按15:1质量比例进行混合。
步骤（1）中调节pH为采用乙二酸调节pH至6.0。
步骤（1）所述水浴保温搅拌的温度为72℃，搅拌速度为500r/min，步骤（3）中水浴保温搅拌温度为80℃，搅拌速度为800r/min。
步骤（2）中所述偶联剂溶液为质量分数为10%的有机硅烷偶联剂溶液，所述有机硅烷偶联剂溶液与煤粉、纳米二氧化硅混合比例为300mL： 110g：3g。
步骤（2）所述超声分散的超声频率为40kHz，功率为500W。
步骤（3）所述复合微粉与分散液混合比例为100g： 320mL。
步骤（4）所述强化复合微粉、原砂、水玻璃、膨润土、聚丙烯酸钠和水混合质量比为： 14: 83: 15: 22: 3: 20。
实施例3
一种复合微粉改善铸造型砂性能的方法，包括以下步骤：
（1）将环糊精的碱浸液进行稀释后，进行调节pH，水浴保温搅拌，得到分散液；
（2）向偶联剂溶液中添加煤粉和纳米二氧化硅，经过超声分散后，再进行过滤、洗涤、烘干至恒重，得到复合微粉；
（3）将步骤（2）中得到的复合微粉添加到步骤（1）中的分散液中，水浴保温搅拌，然后进行旋转蒸发、洗涤、烘干至恒重，得到强化复合微粉；
（4）将步骤（3）得到的强化复合微粉、原砂、水玻璃、膨润土、聚丙烯酸钠和水添加到搅拌机中进行搅拌混合，即可。
步骤（1）中所述环糊精的碱浸液为将环糊精均匀分散到碱液中，配制成质量分数为15.3%的环糊精的碱浸液。
所述碱液为质量分数为5%的碳酸氢钠溶液。
步骤（1）中所述稀释为按环糊精的碱浸液与乙醇按14:1质量比例进行混合。
步骤（1）中调节pH为采用乙二酸调节pH至6.0。
步骤（1）所述水浴保温搅拌的温度为71℃，搅拌速度为500r/min，步骤（3）中水浴保温搅拌温度为79℃，搅拌速度为800r/min。
步骤（2）中所述偶联剂溶液为质量分数为10%的有机硅烷偶联剂溶液，所述有机硅烷偶联剂溶液与煤粉、纳米二氧化硅混合比例为300mL：106g：3g。
步骤（2）所述超声分散的超声频率为40kHz，功率为500W。
步骤（3）所述复合微粉与分散液混合比例为100g：310mL。
步骤（4）所述强化复合微粉、原砂、水玻璃、膨润土、聚丙烯酸钠和水混合质量比为：13:82:14:21:2:19。
以实施例1为基础试样，对比不同强化复合微分添加重量份对型砂内部粘结力的影响，检测结果如图1；
由图1可以看出，随着强化复合微粉的添加，型砂内部粘结力先是逐渐增加，强化复合微粉添加量超过一定量后，型砂内部粘结力开始逐渐降低，当强化复合微粉添加量在12-14重量份之间时，型砂内部粘结力保持在较高的水平。
性能测试
对实施例型砂进行性能测试，对于每组200个，取平均值：
表1
紧实率% 透气性 破碎指数 废品率%
实施例1 41 126 85 1.8
实施例2 40 124 86 1.6
实施例3 43 115 88 1.3
表1可以看出，本发明方法能够极大的改善型砂性能，降低废品率。

Claims (10)

1.一种复合微粉改善铸造型砂性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将环糊精的碱浸液进行稀释后，进行调节pH，水浴保温搅拌，得到分散液；
（2）向偶联剂溶液中添加煤粉和纳米二氧化硅，经过超声分散后，再进行过滤、洗涤、烘干至恒重，得到复合微粉；
（3）将步骤（2）中得到的复合微粉添加到步骤（1）中的分散液中，水浴保温搅拌，然后进行旋转蒸发、洗涤、烘干至恒重，得到强化复合微粉；
（4）将步骤（3）得到的强化复合微粉、原砂、水玻璃、膨润土、聚丙烯酸钠和水添加到搅拌机中进行搅拌混合，即可。
2.如权利要求1所述的一种复合微粉改善铸造型砂性能的方法，其特征在于，步骤（1）中所述环糊精的碱浸液为将环糊精均匀分散到碱液中，配制成质量分数为15-16%的环糊精的碱浸液。
3.如权利要求2所述的一种复合微粉改善铸造型砂性能的方法，其特征在于，所述碱液为质量分数为5%的碳酸氢钠溶液。
4.如权利要求1所述的一种复合微粉改善铸造型砂性能的方法，其特征在于，步骤（1）中所述稀释为按环糊精的碱浸液与乙醇按12-15:1质量比例进行混合。
5.如权利要求1所述的一种复合微粉改善铸造型砂性能的方法，其特征在于，步骤（1）中调节pH为采用乙二酸调节pH至6.0。
6.如权利要求1所述的一种复合微粉改善铸造型砂性能的方法，其特征在于，步骤（1）所述水浴保温搅拌的温度为70-72℃，搅拌速度为500r/min，步骤（3）中水浴保温搅拌温度为78-80℃，搅拌速度为800r/min。
7.如权利要求1所述的一种复合微粉改善铸造型砂性能的方法，其特征在于，步骤（2）中所述偶联剂溶液为质量分数为10%的有机硅烷偶联剂溶液，所述有机硅烷偶联剂溶液与煤粉、纳米二氧化硅混合比例为300mL：100-110g：3g。
8.如权利要求1所述的一种复合微粉改善铸造型砂性能的方法，其特征在于，步骤（2）所述超声分散的超声频率为40kHz，功率为500W。
9.如权利要求1所述的一种复合微粉改善铸造型砂性能的方法，其特征在于，步骤（3）所述复合微粉与分散液混合比例为100g：300-320mL。
10.如权利要求1所述的一种复合微粉改善铸造型砂性能的方法，其特征在于，步骤（4）所述强化复合微粉、原砂、水玻璃、膨润土、聚丙烯酸钠和水混合质量比为：12-14:81-83:12-15:20-22:1-3:18-20。
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