CN102366812A - 一种铸造用水玻璃砂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铸造用水玻璃砂的制备方法，该方法包括配制改性水玻璃和制备型砂两个步骤，其中配置改性水玻璃采用复合改性剂，所述复合改性剂由滑石粉、淀粉、聚丙烯醇、纳米氧化铝粉组成，其中以复合改性剂总量为基准滑石粉占35-50％，淀粉占6-12％，聚丙烯醇占14-18％，纳米氧化铝粉占25-35％。并发明的型砂提高了强度，并改善了溃散性。
Description
技术领域
本发明涉及铸造领域，特别涉及水玻璃砂砂型铸造领域。
背景技术
水玻璃是一种人们熟知、古老的造型、制芯用的无毒、无味、绿色铸造无机粘结剂，从20世纪50年代引入铸造生产(参见英国专利，GB782205)，至今已有50多年的应用历史了。水玻璃砂使用性能优越灵活，既可造型也可制芯，最早的CO2气体硬化冷芯盒工艺应属水玻璃-CO2法。但是，CO2硬化水玻璃砂存在的最大问题是浇注后溃散性差，铸件清砂及旧砂回用困难，严重阻碍了它的推广应用。
与树脂砂型比较，低模数水玻璃砂存在强度低、抗湿性差、溃散性不好、铸件清砂以及旧砂再生回用困难等许多问题，一直困扰着铸造工作者几十年的时间，至今也没有得到较好的解决。
为解决低模数水玻璃砂存在的上述问题，我国在相当长的时间里，对水玻璃砂开展了大量的科研攻关工作，但仍未取得突破性进展。原因是人们企图在低模数钠水玻璃加入量较高的情况下，通过加入各种有机或无机溃散剂等附加物的办法来解决存在的问题，但收效甚微。俄罗斯РусинаВ.В.等人提出，在模数≤2.0的水玻璃混合料中加入煤渣附加物的办法，可使水玻璃的粘结强度提高5～10倍，由于采用的水玻璃的模数太低，Na2O含量太高，不适用于铸造工业，而仅大量应用于建筑行业。日本二俣腾美等人采用微波加热提高水玻璃砂芯的强度，将砂中水玻璃加入量减少到1％～2％，达到改善水玻璃砂溃散性的目的，但是微波照射的砂芯的抗湿性较差，在生产中未能得到应用。俄罗斯ЖуКОВСКИЙ等人通过试验找出了水玻璃砂溃散性差的根本原因，他认为金属液高温浇注时，水玻璃砂在强热的作用下，其中的Na2O对石英砂的侵蚀与烧结，形成烧结体。这种烧结体的强度在常温下决定了水玻璃砂残留强度的高低。所以，减少烧结体的形成量，即减少Na2O对石英砂的侵蚀与烧结，是降低水玻璃砂的残留强度，提高其溃散性的根本方法。因此，大幅度降低砂中Na2O的含量，即钠离子的数量，才是解决该问题的根本方法。但是，长期的生产实践表明，水玻璃的粘结强度低，若想提高水玻璃型芯砂的强度就需要加大水玻璃的加入量，相应地，也就必然导致其溃散性差。所以，若想足够的硬化强度与优越的溃散性二者兼得，就必须在提高水玻璃模数的基础上大幅度增加它本身的粘结强度。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种铸造用水玻璃砂的制备方法，以提高水玻璃砂的强度并改善其溃散性。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种铸造用水玻璃砂的制备方法，该方法包括如下步骤：
1)配制改性水玻璃；在室温下，在模数为2.5-3.5，密度为1.30-1.45g/cm3的水玻璃中加入占水玻璃总量8-10％的复合改性剂，所述复合改性剂由滑石粉、淀粉、聚丙烯醇、纳米氧化铝粉组成，其中以复合改性剂总量为基准滑石粉占35-50％，淀粉占6-12％，聚丙烯醇占14-18％，纳米氧化铝粉占25-35％，搅匀后制成改性水玻璃；
2)制备型砂：在铸造用标准砂中加入占石英砂5-6.5％的步骤1)制备的改性水玻璃，在混砂机中搅拌40-80分钟后即可。
本发明的有益效果是：
通过合理选择和搭配复合改性剂的各组分，使得各组分之间起到协同作用，使得由添加了该复合改性剂的改性水玻璃制备的型砂强度提高40％以上，并且改善了型砂的溃散性，只需通过干法震动即可落砂，避免水爆或水溶清砂，节省费用，保护环境。
下面结合实施例进一步说明本发明的优点。
具体实施方式
实施例一
一种铸造用水玻璃砂的制备方法，该方法包括如下步骤：
1)配制改性水玻璃；在室温下，在模数为2.5-3.5，密度为1.30-1.45g/cm3的水玻璃中加入占水玻璃总量8％的复合改性剂，所述复合改性剂由滑石粉、淀粉、聚丙烯醇、纳米氧化铝粉组成，其中以复合改性剂总量为基准滑石粉占35％，淀粉占12％，聚丙烯醇占18％，纳米氧化铝粉占35％，搅匀后制成改性水玻璃；
2)制备型砂：在铸造用标准砂中加入占石英砂5％的步骤1)制备的改性水玻璃，在混砂机中搅拌40分钟后即可。
实施例二
一种铸造用水玻璃砂的制备方法，该方法包括如下步骤：
1)配制改性水玻璃；在室温下，在模数为2.5-3.5，密度为1.30-1.45g/cm3的水玻璃中加入占水玻璃总量9％的复合改性剂，所述复合改性剂由滑石粉、淀粉、聚丙烯醇、纳米氧化铝粉组成，其中以复合改性剂总量为基准滑石粉占45％，淀粉占10％，聚丙烯醇占15％，纳米氧化铝粉占30％，搅匀后制成改性水玻璃；
2)制备型砂：在铸造用标准砂中加入占石英砂5.8％的步骤1)制备的改性水玻璃，在混砂机中搅拌60分钟后即可。
实施例三
一种铸造用水玻璃砂的制备方法，该方法包括如下步骤：
1)配制改性水玻璃；在室温下，在模数为2.5-3.5，密度为1.30-1.45g/cm3的水玻璃中加入占水玻璃总量8-10％的复合改性剂，所述复合改性剂由滑石粉、淀粉、聚丙烯醇、纳米氧化铝粉组成，其中以复合改性剂总量为基准滑石粉占50％，淀粉占8％，聚丙烯醇占16％，纳米氧化铝粉占26％，搅匀后制成改性水玻璃；
2)制备型砂：在铸造用标准砂中加入占石英砂6％的步骤1)制备的改性水玻璃，在混砂机中搅拌80分钟后即可。
实施例四
一种铸造用水玻璃砂的制备方法，该方法包括如下步骤：
1)配制改性水玻璃；在室温下，在模数为2.5-3.5，密度为1.30-1.45g/cm3的水玻璃中加入占水玻璃总量8-10％的复合改性剂，所述复合改性剂由滑石粉、淀粉、聚丙烯醇、纳米氧化铝粉组成，其中以复合改性剂总量为基准滑石粉占45％，淀粉占11％，聚丙烯醇占17％，纳米氧化铝粉占27％，搅匀后制成改性水玻璃；
2)制备型砂：在铸造用标准砂中加入占石英砂6.5％的步骤1)制备的改性水玻璃，在混砂机中搅拌60分钟后即可。
实施例一至四的型砂的主要技术指标
24小时干压强度≥3.6MPa
100℃残留强度≤0.15MPa
表1是实施例一至四性能与现有技术的普通水玻璃砂的性能对比：
表1实施例一至四性能与现有技术的普通水玻璃砂的性能对比
| 本发明 | 现有技术 | |
| 干压强度(MPa) | ≥3.2 | ≥2.3 |
| 残留强度(MPa) | ≤0.15 | ≤1.5 |
| 溃散性 | 好 | 差 |
| 发气量(ml/g) | ≤8 | ≤16 |
| 清砂方式 | 干法震动 | 水爆或水溶 |
| 铸件质量 | 无裂纹，光泽，气孔少 | 有裂纹，晦暗，气孔多 |
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (1)
1.一种铸造用水玻璃砂的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
1)配制改性水玻璃；在室温下，在模数为2.5-3.5，密度为1.30-1.45g/cm3的水玻璃中加入占水玻璃总量8-10％的复合改性剂，所述复合改性剂由滑石粉、淀粉、聚丙烯醇、纳米氧化铝粉组成，其中以复合改性剂总量为基准滑石粉占35-50％，淀粉占6-12％，聚丙烯醇占14-18％，纳米氧化铝粉占25-35％，搅匀后制成改性水玻璃；
2)制备型砂：在铸造用标准砂中加入占石英砂5-6.5％的步骤1)制备的改性水玻璃，在混砂机中搅拌40-80分钟后即可。
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