CN1895813A

CN1895813A - 熔模铸造复合硬化剂

Info

Publication number: CN1895813A
Application number: CN 200510050706
Authority: CN
Inventors: 李士良; 陈吉华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-07-14
Filing date: 2005-07-14
Publication date: 2007-01-17

Abstract

本发明涉及一种硬化剂，尤其涉及一种采用氯化铵、氯化镁、结晶氯化铝之间的相互混合而制成的复合硬化剂；属熔模铸造的制壳工艺领域。一种熔模铸造复合硬化剂，其特征在于所述的复合硬化剂由氯化铵、氯化镁、氯化铝两种或两种以上的配料混合而成；本发明的复合硬化剂的使用生成了硅胶mSiO₂·(n－1)H₂O与铝胶Al(OH)₃和络合物NH₄Cl－AlCl₃，且无氨气逸出，不污染环境；其中30％的结晶氯化铝的用量被氯化铵所取代，降低了生产成本、提高生产效率，经试验证明所制的型壳的高温强度较好，热震稳定性较高，残留强度低。

Description

熔模铸造复合硬化剂

技术领域

本发明涉及一种硬化剂，尤其涉及一种采用氯化铵、氯化镁、结晶氯化铝之间的相互混合而制成的复合硬化剂；属熔模铸造的制壳工艺领域。

背景技术

制壳工艺是熔模铸造中一道至关重要的工艺，其质量的好坏直接影同到型壳的强度、铸件的尺寸精度和表面粗糙度，而且还直接影响到生产效率和生产成本。在制壳工艺中，硬化剂对熔模铸造型壳的强度和制壳效率起着关键的作用。目前国内普遍应用的硬化剂有氯化铵、氯化镁和氯化铝，但各种硬化剂均有其优缺点，具体见表1；像中国专利申请(98111538.1)硬化剂内渗砂型铸造法，并且在实施例1中提到注入20％浓度的氯化铝溶液作为硬化剂，在实施例2中提到了注入16％浓度的氯化铝溶液作为硬化剂，在实施例3中提到了所用的硬化剂为18％的结晶氯化铝；虽然该专利申请将砂型铸造的型腔形成与熔模铸造的型腔内表面形成工艺巧妙结合在一起，但是从表1中硬化剂与型壳的强度有关，而且型壳的强度有常温强度、高温强度和残留强度，强度之间有一定的关系，但形成的机制和影响因素不完全相同。例如：若常温强度不足，在制壳过程中易掉件，在脱蜡过程中易变形或破裂；若高温强度不足，在焙烧和浇注过程中会发生型壳变形和跑火(漏钢)；若残留强度过高，直接影响型壳的脱壳性和铸件清砂的难易程度，上述专利申请应用单一硬化剂不是造成型壳的各种强度过高，就是使得型壳的各种强度不够而使得制成的型壳具有各种各样的问题。

表1 氯化铵、氯化镁和氯化铝硬化性能对比

硬化剂名称	优点	缺点
硬化剂名称	优点	缺点	氯化铵	1.硬化速度快、硬化作用缓和，生产效率高；2.残留强度低，脱壳清砂容易；3.铸件表面质量较好；4.价格便宜。	1、产生大量氨气，污染环境；2、高温强度低，热震稳定性差，型壳易产生茸毛。
氯化镁	1.高温强度高；2.价格便宜；	1、稳定性差，有效成分降低很快；2、溶液粘滞性大而影响硬化及干燥速度，生产效率低；3、杂质含量大易引起型壳分层、起皮、夹砂等缺陷	氯化铵	1.硬化速度快、硬化作用缓和，生产效率高；2.残留强度低，脱壳清砂容易；3.铸件表面质量较好；4.价格便宜。	1、产生大量氨气，污染环境；2、高温强度低，热震稳定性差，型壳易产生茸毛。
氯化镁	1.高温强度高；2.价格便宜；		氯化铝	1.常温强度高，掉件少；2.高温强度高，热震稳定性好；3.不产生有害气体，不易腐蚀设备，环保、改善劳动条件；	1、常温强度很高，脱壳性差；2、价格较贵，生产成本较高；3、硬化速度较慢，生产效率较低。

发明内容

本发明主要针对现有技术的缺陷提供一种熔模铸造复合硬化剂，该复合硬化剂能够将各种硬化剂的优点与型壳的强度进行有机的结合，从而提高了型壳的质量和生产效率，降低生产成本；

本发明的基础是本发明人长期对各种硬化剂物性的研究，应用长期积累的工作经验以及扎实的精细化工知识；本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种熔模铸造复合硬化剂，其特征在于所述的复合硬化剂由氯化铵、氯化镁、氯化铝两种或两种以上的配料混合而成；作为优选所述的复合硬化剂按下列重量百分比的配方组成：氯化铵：8％～10％；氯化铝10％～25％，其余为水。氯化铵硬化剂的特点分析：

氯化铵作为水玻璃型壳的硬化剂，其硬化反应式如下：

(1)

反应结果生成的硅胶体将型壳中的莫来粉和莫来砂粒牢固地粘结在一起，使型壳获得强度。

2、氯化铝硬化剂的特点分析：氯化铝作为水玻璃型壳的硬化剂，在硬化过程中，氯化铝与水玻璃是相互中和、相互促进水解的过程；在此过程中，水玻璃的pH值下降、稳定性降低而析出硅凝胶。同时，由于水玻璃的作用，使氯化铝的pH值升高，并经水解、聚合系列反应析出Al(OH)3凝胶，形成硅胶与铝胶共凝物，故氯化铝型壳的强度较高。其反应式如下：

(2)

3、氯化铵与结晶氯化铝复合硬化剂的特点分析：

氯化铵与结晶氯化铝混合在一起作硬化剂，形成一种NH4Cl-AlCl3络合物，硬化过程中产生的氨气与氯化铝反应产生氯化铵，氨气又回溶到硬化剂中，既消除了氨味，又保持了硬化剂成分，同时氯化铵和结晶氯化铝分别与水玻璃作用生成硅胶与铝胶，其反应式如下：

(3)

将反应式(1)、(2)、(3)反应式消除NH3，即3(1)+(2)+2(3)→(4)如下

(4)

从综合反应式(4)我们可以看出，氯化铵和结晶氯化铝分别与水玻璃作用生成硅胶mSiO2.(n-1)H2O与铝胶Al(OH)3和络合物NH4Cl-AlCl3，且无氨气析出的条件为：W(AlCl3)∶W(NH4Cl)＞5∶3＝1.6。

复合硬化剂中：W(AlCl3)∶W(NH4Cl)＝2.0～3.13＞1.6，所以复合硬化剂中无氨气逸出。

作为优选：所述的氯化铵为氯化铵溶液其浓度为5％～15％。

作为优选：所述的氯化铝为结晶氯化铝；其中所述的结晶氯化铝的的质量分数为20％～25％，密度为1.10～1.20g/cm³，PH值为1.8～2.5。

在上述的复合硬化剂中，所述的氯化铝还可以是氯化铝溶液，其浓度为20％～30％。

因此本发明具有以下优点：

本发明的复合硬化剂的使用生成了硅胶mSiO2.(n-1)H2O与铝胶Al(OH)3和络合物NH4Cl-AlCl3，且无氨气逸出，不污染环境；其中30％的结晶氯化铝的用量被氯化铵所取代，降低了生产成本、提高生产效率，经试验证明所制的型壳的高温强度较好，热震稳定性较高，残留强度低。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例；这些实施例可以对本发明作进一步的补充和说明；但本发明并不限于这些实施例。

按下述列表的重量百分比配比称取配方

表2：实施例1～实施例5各组分的重量百分比

	量百分比％)
	量百分比％)						水		37	66	70	51	67

其中实施例1中氯化铵溶液的浓度为5％，氯化镁溶液的浓度为20％，氯化铝溶液的浓度为25％；

其中实施例2中氯化铵溶液的浓度为10％，结晶氯化铝的质量分数为25％，密度为1.20g/cm³；PH值为1.8。

其中实施例3中氯化铵溶液的浓度为10％，氯化铝溶液的浓度为30％；

其中实施例4中氯化铵溶液的浓度为15％，氯化镁溶液的浓度为25％，氯化铝溶液的浓度为20％；

其中实施例5中氯化铵溶液的浓度为15％，结晶氯化铝的质量分数为20％；密度为1.10g/cm³；PH值为2.5。

1.在制造型壳方面的应用

应用实施例A1

将实施例2中的复合硬化剂应用于生产小件熔模铸件

应用实施例A2

将实施例3中的复合硬化剂应用于生产结构较为复杂的熔模铸件

对比应用实施例A1

将单一的氯化铵作为硬化剂应用于生产重量较小的熔模铸件。

对比应用实施例A2

将单一的结晶氯化铝作为硬化剂应用于生产结构简单、重量很大的熔模铸件。

表3：应用实施例A1～2与对比应用实施例A1～2在型壳应用方面使用效果的比较

从表3可以看出：复合硬化剂的配方与现行硬化剂配方在制造型壳的应用方面有明显的优越性。

2.本发明还可以在制作模芯方面的应用

应用实施例B1

1.根据铸件图，制作中空的模型

2.在模型中注入实施例2中的复合硬化剂

3.冷冻至零下35℃，从模型中取出冻结成型的模芯；

4.将若干模芯与浇道模组合；

5.将组合模芯外表涂敫一层55％水玻璃与45％石英细粉混合物，温度控制在约5℃；

6.将涂敫后的模芯涂层冷冻至0℃以下，使内外冻为一体；

7.将上工序的冻模埋入沙箱，用型砂填实夯紧；

8.升温至0℃以上，待模芯溶化约15分钟后，形成型腔；

9.将砂箱逐渐升温至900℃焙烧；

10.在型腔中进行浇铸。

对比应用实施例B1

1、根据铸件图，制作中空的模型

2、在模型中注入约20％浓度的氯化铵溶液

3、冷冻至零下35℃，从模型中取出冻结成型的模芯；

4、将若干模芯与浇道模组合；

5、将组合模芯外表涂敫一层55％水玻璃与45％石英细粉混合物，温度控制在约5℃；

6、将涂敫后的模芯涂层冷冻至0℃以下，使内外冻为一体；

7、将上工序的冻模埋入沙箱，用型砂填实夯紧；

8、升温至0℃以上，待模芯溶化约15分钟后，形成型腔；

9、将砂箱逐渐升温至900℃焙烧；

10、在型腔中进行浇铸。

表4：应用实施例B1与对比应用实施例B1在模芯应用方面使用效果的比较

从表4可以看出：复合硬化剂的配方与现行硬化剂配方在制造模芯的应用方面也有明显的优越性

本发明中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

Claims

1.一种熔模铸造复合硬化剂，其特征在于所述的复合硬化剂由氯化铵、氯化镁、氯化铝两种或两种以上的配料混合而成。

2.根据权利要求1所述的熔模铸造复合硬化剂，其特征在于，所述的复合硬化剂按下列重量百分比的配方组成：

氯化铵：8％～10％；氯化铝10％～25％，其余为水。

3.根据权利要求1或2所述的熔模铸造复合硬化剂，其特征在于，所述的氯化铝为结晶氯化铝。

4.根据权利要求3所述的熔模铸造复合硬化剂，其特征在于，所述的结晶氯化铝的的质量分数为20％～25％，密度为1.10～1.20g/cm³，PH值为1.8～2.5。

5.根据权利要求1或2所述的熔模铸造复合硬化剂，其特征在于，所述的氯化铝为氯化铝溶液其浓度为20％～30％。

6.根据权利要求1或2所述的熔模铸造复合硬化剂，其特征在于，所述的氯化铵为氯化铵溶液其浓度为5％～15％。