CN105108043A - 一种磷酸盐粘结剂砂及其制备和使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明针对磷酸盐粘结剂砂存在的流动性差等问题,提出了一种新型磷酸盐粘结剂砂及其制备和使用方法,本发明中磷酸盐粘结剂砂的主要组分为原砂、磷酸盐粘结剂、发泡剂、固化剂、辅助材料,配合预发泡或混合发泡等方法,获得流动性等性能优良的新型磷酸盐粘结剂砂及其砂型、砂芯。本发明在保留磷酸盐粘结剂砂固有的清洁环保、溃散性好、强度较高等优势的同时,大幅度改善磷酸盐粘结剂砂的流动性差等问题,并可赋予磷酸盐粘结剂砂特殊的热物理性能等性能,是适应现代铸造生产的新型绿色铸型材料及铸造方法。
Description
技术领域
本发明属于铸造领域,提供一种磷酸盐粘结剂砂及其制备和使用方法。
背景技术
作为一个古老而传统的行业,铸造业一直是机械制造业最重要的基础行业。铸造业生产环境之差众所周知,其对大气、土壤、水均存在严重污染,随着人们环保意识的提高,实现清洁铸造生产已成为大家的共识。在现代铸造业中砂型铸造的份额超过80%,因此对砂型铸造的研究是实现绿色铸造的关键。
磷酸盐粘结剂作为一种无机粘结剂,其物理、化学、热等方面的性能能很好满足铸造生产要求,而且,在磷酸盐粘结剂制备—磷酸盐粘结剂砂及其型芯制备—浇铸—清理—旧砂循环利用全流程各环节基本无有毒有害物质产生及排放,属于绿色环保铸造连结剂。
现有的磷酸盐粘结剂铸造生产还存在一些问题,其中,较为突出的问题是磷酸盐粘结剂粘度大,磷酸盐粘结剂砂流动性差,很难适应现代铸造生产大批量、高效率制造复杂、精密铸型、砂芯。
发明内容
本发明在磷酸盐粘结剂砂中加入发泡剂,进而改善磷酸盐粘结剂砂的流动性等性能。
本发明针对磷酸盐粘结剂砂存在的流动性差等问题,提出了一种新型磷酸盐粘结剂砂及其制备和使用方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
本发明所述的磷酸盐粘结剂砂由原砂、磷酸盐粘结剂、发泡剂、固化剂、辅助材料经混合而成,原砂、磷酸盐粘结剂、发泡剂、固化剂、辅助材料的质量分数比=100:(1~40):(0.005~20):(0.1~15):(0~10)。其中:原砂为硅砂、石英砂、锆砂、镁砂、刚玉砂、铝硅系耐火材料砂、铬铁矿砂、橄榄石砂、石灰石砂、石墨砂、人造宝珠砂中的一种或它们的混合物;磷酸盐粘结剂包括磷酸、磷酸单盐、磷酸复盐中的一种或几种;发泡剂又称为起泡剂或泡沫剂,是指能促进泡沫发生,形成闭孔或连孔结构材料的物质。发泡剂种类为脂肪酸盐表面活性剂、烷基硫酸酯盐表面活性剂、烷基芳基磺酸盐表面活性剂、阳离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂、蛋白类表面活性剂中的一种或几种,以及它们的改性产品,而且发泡剂可以是原始状态的发泡剂试剂或者工业品,也可以是其溶液或加添泡沫稳定剂的复配发泡剂;固化剂包括金属氧化物、氢氧化物、络合物中的一种或几种;辅助材料包括稀释剂、溃散剂、增强剂、纤维中的一种或几种。
本发明所述的磷酸盐粘结剂砂的制备方法为:发泡剂或其溶液预发泡后与原砂、磷酸盐粘结剂、固化剂混合,发泡剂、磷酸盐粘结剂混合并发泡后与原砂、固化剂混合,原砂、磷酸盐粘结剂、发泡剂、固化剂一起发泡并混合等方法中的一种或几种。
本发明所述的磷酸盐粘结剂砂的使用方法为:制备好的磷酸盐粘结剂砂采用射砂填砂、灌注填砂、重力填砂、手工填砂等方法中的一种或几种填入砂箱或芯盒,然后通过热硬、自硬、气硬中的一种或几种方法硬化,得到砂型或砂芯。
本发明在保留磷酸盐粘结剂砂固有的清洁环保、溃散性好、强度较高等优势的同时,大幅度改善磷酸盐粘结剂砂的流动性差等问题,并可赋予磷酸盐粘结剂砂特殊的热物理性能等性能,是适应现代铸造生产的新型绿色铸型材料及铸造方法。
具体实施方式
实施例1
阳离子型表面活性剂和水按一定比例混合得到发泡剂溶液,用高速制泡机制泡。将石英砂、磷酸正盐粘结剂、泡沫、氧化铁粉搅拌混合得到磷酸盐粘结剂砂,其中石英砂、磷酸正盐粘结剂、发泡剂溶液、氧化铁粉质量分数比=100:4:20:1.4。所得磷酸盐粘结剂砂通过灌注的方式填入砂箱,加热保温硬化,得到磷酸盐粘结剂砂砂型。
实施例2
将质量比为100:40:5:8的硅砂、磷酸单盐粘结剂、蛋白类表面活性剂、含硼改性剂加入混砂机中混砂,手工填砂获得砂芯,加热保温硬化,得到磷酸盐粘结剂砂砂芯。
实施例3
将非离子型表面活性剂与磷酸复盐混合,放入制泡机中制成泡沫,再同铬铁矿砂、氧化镁粉混合,铬铁矿砂、磷酸复盐、发泡剂、氧化镁粉质量分数比=100:3:0.005:0.45,所得磷酸盐粘结剂砂采用手工填砂的方式填入芯盒,成型后静止得到磷酸盐粘结剂砂砂芯。
实施例4
在制泡机中对复配类发泡剂做预发泡,制得泡沫与石灰石砂、磷酸复盐粘结剂、氢氧化镁、稀释剂、溃散剂、玻璃纤维在混砂机中搅拌均匀,其中原砂、磷酸复盐粘结剂、发泡剂、氢氧化镁、稀释剂、溃散剂、玻璃纤维的质量比=100:1:10:0.1:2:1.3:3,所得磷酸盐粘结剂砂运用重力填砂的方式填入砂箱,向砂箱通入碱性气体,固化得到砂型。
Claims (10)
1.一种磷酸盐粘结剂砂及其制备和使用方法,其特征是:磷酸盐粘结剂砂由原砂、磷酸盐粘结剂、发泡剂、固化剂、辅助材料经混合而成,原砂、磷酸盐粘结剂、发泡剂、固化剂、辅助材料的质量分数比=100:(1~40):(0.005~20):(0~15):(0~10)。
2.按照权利要求1所述的磷酸盐粘结剂砂及其制备和使用方法,其特征是,所述的原砂是硅砂、石英砂、锆砂、镁砂、刚玉砂、铝硅系耐火材料砂、铬铁矿砂、橄榄石砂、石灰石砂、石墨砂、人造宝珠砂中的一种或它们的混合物。
3.按照权利要求1所述的磷酸盐粘结剂砂及其制备和使用方法,其特征是,所述的磷酸盐粘结剂是磷酸、磷酸单盐、磷酸复盐中的一种或几种,以及它们的改性产品。
4.按照权利要求1所述的磷酸盐粘结剂砂及其制备和使用方法,其特征是,所述的发泡剂又称为起泡剂或泡沫剂,是指能促进泡沫发生,形成闭孔或连孔结构材料的物质。发泡剂种类为脂肪酸盐表面活性剂、烷基硫酸酯盐表面活性剂、烷基芳基磺酸盐表面活性剂、阳离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂、蛋白类表面活性剂中的一种或几种,以及它们的改性产品。
5.按照权利要求1所述的磷酸盐粘结剂砂及其制备和使用方法,其特征是,所述的发泡剂是原始状态的发泡剂试剂或者工业品、溶液或加添泡沫稳定剂的复配发泡剂。
6.按照权利要求1所述的磷酸盐粘结剂砂及其制备和使用方法,其特征是,所述的固化剂是金属的氧化物、氢氧化物、络合物中的一种或几种。
7.按照权利要求1所述的磷酸盐粘结剂砂及其制备和使用方法,其特征是,磷酸盐粘结剂砂中辅助材料是改性剂、稀释剂、溃散剂、增强剂、纤维中的一种或几种。
8.按照权利要求1所述的磷酸盐粘结剂砂及其制备和使用方法,其特征是,磷酸盐粘结剂砂的制备方法是发泡剂或其溶液预发泡后与原砂、磷酸盐粘结剂、固化剂混合,发泡剂、磷酸盐粘结混合并发泡后与原砂、固化剂混合,原砂、磷酸盐粘结剂、发泡剂、固化剂一起发泡并混合中的一种或几种方法。
9.按照权利要求1所述的磷酸盐粘结剂砂及其制备和使用方法,其特征是,制备好的磷酸盐粘结剂砂采用射砂填砂,灌注填砂,重力填砂,手工填砂中的一种或几种方法填入砂箱或芯盒。
10.按照权利要求1所述的磷酸盐粘结剂砂及其制备和使用方法,其特征是,填入砂箱或芯盒的磷酸盐粘结剂砂通过热硬、自硬、气硬中的一种或几种方法硬化,得到砂型或砂芯。
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