CN113263133A - 一种易溃散覆膜砂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及覆膜砂领域，具体涉及一种易溃散覆膜砂及其制备方法。覆膜砂包括如下质量份数的原料：原砂1000份，低熔点高聚速树脂10‑16份，乌洛托品水溶液1.5‑2.5份，硬脂酸钙0.7‑1.1份，溃散剂1‑3份，所述溃散剂包括氯酸钾和二氧化锰，二氧化锰与氯酸钾的质量比为0.1‑0.2。本发明通过合理控制二氧化锰与氯酸钾的用量比例，在不影响覆膜砂强度的情况下提高覆膜砂的溃散性。
Description
技术领域
本发明涉及覆膜砂领域，具体涉及一种易溃散覆膜砂及其制备方法。
背景技术
随着铝合金铸件需求量的增加，铸件形状也越趋复杂化，相应对铸造用覆膜砂也提出了更高的要求。目前生产复杂铝合金铸件一般采用热芯盒呋喃树脂砂、冷芯盒砂和普通覆膜砂。呋哺树脂砂虽然制备工艺成熟、简单，但其流动性、砂芯表面致密性及溃散性较差，从而造成铸件表面粗糙精度差，难于生产复杂铝铸件。冷芯盒砂虽生产效率高，芯盒尺寸精度高，但强度偏低，存放性差，成本较高，溃散性一般，对复杂的铸件难以适应。
普通覆膜砂用于生产铸钢件以及一些特殊铸铁件(厚壁薄芯铸件)作砂芯时，在浇注后往往发现砂芯产生的裂纹，有时甚至使砂芯断裂,使铸件表面形成桔皮状缺陷。这是由于砂芯与高温熔融金属接触后，高温下苯并噁嗪树脂碳化燃烧分解，其强度降低，而硅砂产生相变体积膨胀较大，在砂芯急热膨胀作用下将砂芯破坏所致。当浇注温度过高时而且铁液质量比较大时，砂型甚至可能出现穿芯，造成铸件报废。另外一种情况是，当砂芯在完全被铁液包围的情况下，砂芯可能***，在铁液浮力作用下，产生变形，造成铸件尺寸变化，严重的造成报废。因此耐高温覆膜砂是生产中急需开发的品种。易溃散覆膜砂是针对非铁金属(特别是铝合金)铸件不易清砂而开发的一种覆膜砂。用它生产非铁合金(铝合金、铜合金等)铸件，不需要将铸件重新加热来清砂，只需将浇注后的铸件冷却一段时间后，即可振动落砂。普通覆膜砂强度相对较高，但铝合金浇注温度低，酚醛树脂的热分解温度相对较高，造成覆膜砂溃散性差等问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种易溃散覆膜砂及其制备方法，本发明采用氯酸钾和二氧化锰作为溃散剂，制备一种易溃散的覆膜砂，具体技术方案如下：
提供一种易溃散覆膜砂，包括如下质量份数的原料：原砂1000份，低熔点高聚速树脂10-16份，乌洛托品水溶液1.5-2.5份，硬脂酸钙0.7-1.1份，溃散剂1-3份，所述溃散剂包括氯酸钾和二氧化锰。
作为本发明所述易溃散覆膜砂的优选实施方案，所述二氧化锰与氯酸钾的质量比为0.1-0.2。
作为本发明所述易溃散覆膜砂的优选实施方案，所述乌洛托品水溶液的质量浓度为30-40％。
作为本发明所述易溃散覆膜砂的优选实施方案，所述原砂包括烘干砂和再生砂中的一种或两种。
作为本发明所述易溃散覆膜砂的优选实施方案，所述低熔点高聚速树脂包括酚醛树脂、双酚胺树脂中的一种或多种。
本发明同时提供一种易溃散覆膜砂的制备方法，包括如下步骤：
(1)加热搅拌原砂；
(2)加入低熔点高聚速树脂，混制25-35s，至均匀；
(3)加入氯酸钾和二氧化锰，混制15-25s，至均匀；
(4)加入乌洛托品水溶液，混制30-50s，至均匀；
(5)加入硬脂酸钙，混制15-35s，至均匀；
(6)出锅冷却、破碎，即得产品。
作为本发明所述易溃散覆膜砂的制备方法的优选实施方案，所述混炼机的加热温度为130-150℃。
作为本发明所述易溃散覆膜砂的制备方法的优选实施方案，所述混炼机的搅拌速度50-150r/min。
本发明的一种易溃散覆膜砂及其制备方法，具有如下有益效果：
(1)本发明添加二氧化锰作为催化剂，促进氯酸钾发挥溃散作用，制备一种易溃散覆膜砂。氯酸钾在550℃左右受热分解、释放氧气，其单独作为溃散剂使用时对温度的要求较高，但在二氧化锰的存在下，氯酸钾在400℃即可分解出氧气，从而帮助砂芯内部树脂的燃烧，从而提高覆膜砂的溃散性。
(2)本发明通过合理配比二氧化锰与氯酸钾的用量，控制氯酸钾的氧气释放，在不影响覆膜砂强度的情况下提高覆膜砂的溃散性。
(3)本发明添加了固化剂乌洛托品溶液，使得树脂与原砂之间在搅拌过程中通过键连接的方式进行连接，改变了常规的原砂与树脂之间的包覆连接方式，增强了原砂与树脂的粘结点强度，进而大大提高了覆膜砂的机械强度。
具体实施方式
下面将结合具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1
一种易溃散覆膜砂，包括如下质量份数的原料：烘干砂1000份，酚醛树脂14份，质量浓度为33％的乌洛托品水溶液2份，硬脂酸钙1份，氯酸钾2份，及二氧化锰，二氧化锰与氯酸钾的质量比为0.1。
所述易溃散覆膜砂的制备方法包括如下步骤：
(1)采用混炼机加热搅拌原砂，以100r/min的转速持续搅拌，并加热至130℃维持恒温；
(2)加入酚醛树脂，混制30s，至均匀；
(3)加入氯酸钾和二氧化锰，混制20s，至均匀；
(4)加入乌洛托品水溶液，混制40s，至均匀；
(5)加入硬脂酸钙，混制20s，至均匀；
(6)出锅，冷却至40℃以下，破碎筛分，即得产品。
实施例2
一种易溃散覆膜砂，包括如下质量份数的原料：烘干砂1000份，双酚胺树脂10份，质量浓度为33％的乌洛托品水溶液1.5份，硬脂酸钙0.7份，氯酸钾1份，及二氧化锰，二氧化锰与氯酸钾的质量比为0.2。
所述易溃散覆膜砂的制备方法包括如下步骤：
(1)采用混炼机加热搅拌原砂，以100r/min的转速持续搅拌，并加热至140℃维持恒温；
(2)加入双酚胺树脂，混制25s，至均匀；
(3)加入氯酸钾和二氧化锰，混制15s，至均匀；
(4)加入乌洛托品水溶液，混制30s，至均匀；
(5)加入硬脂酸钙，混制15s，至均匀；
(6)出锅，冷却至40℃以下，破碎筛分，即得产品。
实施例3
一种易溃散覆膜砂，包括如下质量份数的原料：烘干砂1000份，酚醛树脂16份，质量浓度为30％的乌洛托品水溶液2.5份，硬脂酸钙1.1份，氯酸钾2.5份，及二氧化锰，二氧化锰与氯酸钾的质量比为0.2。
所述易溃散覆膜砂的制备方法包括如下步骤：
(1)采用混炼机加热搅拌原砂，以150r/min的转速持续搅拌，并加热至150℃维持恒温；
(2)加入酚醛树脂，混制35s，至均匀；
(3)加入氯酸钾和二氧化锰，混制25s，至均匀；
(4)加入乌洛托品水溶液，混制50s，至均匀；
(5)加入硬脂酸钙，混制35s，至均匀；
(6)出锅，冷却至40℃以下，破碎筛分，即得产品。
实施例4
一种易溃散覆膜砂，包括如下质量份数的原料：烘干砂1000份，酚醛树脂15份，质量浓度为33％的乌洛托品水溶液2.5份，硬脂酸钙0.8份，氯酸钾2份，及二氧化锰，二氧化锰与氯酸钾的质量比为0.15。
所述易溃散覆膜砂的制备方法包括如下步骤：
(1)采用混炼机加热搅拌原砂，以50r/min的转速持续搅拌，并加热至150℃维持恒温；
(2)加入低熔点高聚速树脂，混制35s，至均匀；
(3)加入氯酸钾和二氧化锰，混制25s，至均匀；
(4)加入乌洛托品水溶液，混制50s，至均匀；
(5)加入硬脂酸钙，混制35s，至均匀；
(6)出锅，冷却至40℃以下，破碎筛分，即得产品。
实施例5
一种易溃散覆膜砂，包括如下质量份数的原料：烘干砂1000份，酚醛树脂12份，质量浓度为33％的乌洛托品水溶液2份，硬脂酸钙0.8份，氯酸钾1份，及二氧化锰，二氧化锰与氯酸钾的质量比为0.1。
所述易溃散覆膜砂的制备方法包括如下步骤：
(1)采用混炼机加热搅拌原砂，以120r/min的转速持续搅拌，并加热至140℃维持恒温；
(2)加入低熔点高聚速树脂，混制35s，至均匀；
(3)加入氯酸钾和二氧化锰，混制25s，至均匀；
(4)加入乌洛托品水溶液，混制50s，至均匀；
(5)加入硬脂酸钙，混制35s，至均匀；
(6)出锅，冷却至40℃以下，破碎筛分，即得产品。
对比例1
与实施例1相比，区别仅在于，本对比例未添加二氧化锰、其它原料及制备方法同实施例1，具体如下：
一种易溃散覆膜砂，包括如下质量份数的原料：烘干砂1000份，酚醛树脂14份，质量浓度为33％的乌洛托品水溶液2份，硬脂酸钙1份，氯酸钾2份。
所述易溃散覆膜砂的制备方法包括如下步骤：
(1)采用混炼机加热搅拌原砂，以100r/min的转速持续搅拌，并加热至130℃维持恒温；
(2)加入酚醛树脂，混制30s，至均匀；
(3)加入氯酸钾，混制20s，至均匀；
(4)加入乌洛托品水溶液，混制40s，至均匀；
(5)加入硬脂酸钙，混制20s，至均匀；
(6)出锅，冷却至40℃以下，破碎筛分，即得产品。
对比例2
与实施例1相比，区别仅在于，本对比例二氧化锰与氯酸钾的质量比为0.05。
具体如下：
一种易溃散覆膜砂，包括如下质量份数的原料：烘干砂1000份，酚醛树脂14份，质量浓度为33％的乌洛托品水溶液2份，硬脂酸钙1份，氯酸钾2份，及二氧化锰，二氧化锰与氯酸钾的质量比为0.05。
所述易溃散覆膜砂的制备方法包括如下步骤：
(1)采用混炼机加热搅拌原砂，以100r/min的转速持续搅拌，并加热至130℃维持恒温；
(2)加入酚醛树脂，混制30s，至均匀；
(3)加入氯酸钾和二氧化锰，混制20s，至均匀；
(4)加入乌洛托品水溶液，混制40s，至均匀；
(5)加入硬脂酸钙，混制20s，至均匀；
(6)出锅，冷却至40℃以下，破碎筛分，即得产品。
对比例3
与实施例1相比，区别仅在于，本对比例二氧化锰与氯酸钾的质量比为0.4。
具体如下：
一种易溃散覆膜砂，包括如下质量份数的原料：烘干砂1000份，酚醛树脂14份，质量浓度为33％的乌洛托品水溶液2份，硬脂酸钙1份，氯酸钾2份，及二氧化锰，二氧化锰与氯酸钾的质量比为0.4。
所述易溃散覆膜砂的制备方法包括如下步骤：
(1)采用混炼机加热搅拌原砂，以100r/min的转速持续搅拌，并加热至130℃维持恒温；
(2)加入酚醛树脂，混制30s，至均匀；
(3)加入氯酸钾和二氧化锰，混制20s，至均匀；
(4)加入乌洛托品水溶液，混制40s，至均匀；
(5)加入硬脂酸钙，混制20s，至均匀；
(6)出锅，冷却至40℃以下，破碎筛分，即得产品。
对以上实施例和对比例制备的易溃散覆膜砂的进行测试，结果如下表所示：
| 组别 | 溃散性 | 抗弯强度 | 冷拉强度 |
| 实施例1 | 46.1％ | 5.7Mpa | 2.8Mpa |
| 实施例2 | 48.2％ | 4.6Mpa | 2.0Mpa |
| 实施例3 | 45.6％ | 6.5Mpa | 3.2Mpa |
| 实施例4 | 47.5％ | 6.0Mpa | 2.9Mpa |
| 实施例5 | 47.2％ | 5.0Mpa | 2.4Mpa |
| 对比例1 | 20.1％ | 6.4Mpa | 3.0Mpa |
| 对比例2 | 35.8％ | 6.2MPa | 2.9Mpa |
| 对比例3 | 50.1％ | 4.0Mpa | 1.8Mpa |
由表中测试结果可知，实施例1-5制备的易溃散覆膜砂的溃散性不低于45％，抗弯强度不低于4.5Mpa，冷拉强度不低于2.0Mpa。由此可见，本发明的制备的易溃散覆膜砂溃散性好，机械强度高。
由对比例1可知，二氧化锰的加入促进了氯酸钾发挥溃散作用，提升了覆膜砂的溃散性。由于二氧化锰和氯酸钾可发生化学反应，降低了氯酸钾受热释放氧气的温度要求，在一定温度下可释放更对氧气氧化树脂，提升覆膜砂的溃散性。
由对比例2和3可知，当二氧化锰用量偏低时，对氯酸钾释放氧气的催化作用有限，溃散性相较于实施例1较差。当二氧化锰用量过高时，氯酸钾在各个温度阶段均释放较多氧气，在覆膜砂制芯阶段氯酸钾即分解释出氧气，提前释出的氧气降低了覆膜砂的抗弯强度和冷拉强度，溃散剂氯酸钾也因提前分解而失效，影响了覆膜砂的使用效果。由此，本发明合理控制二氧化锰与氯酸钾的用量比例，是同时提升覆膜砂的溃散性和机械强度、保证覆膜砂使用效果的关键。
Claims (8)
1.一种易溃散覆膜砂，其特征在于，包括如下质量份数的原料：原砂1000份，低熔点高聚速树脂10-16份，乌洛托品水溶液1.5-2.5份，硬脂酸钙0.7-1.1份，溃散剂1-3份，所述溃散剂包括氯酸钾和二氧化锰。
2.根据权利要求1所述的易溃散覆膜砂，其特征在于，所述二氧化锰与氯酸钾的质量比为0.1-0.2。
3.根据权利要求1所述的易溃散覆膜砂，其特征在于，所述乌洛托品水溶液的质量浓度为30-40％。
4.根据权利要求1所述的易溃散覆膜砂，其特征在于，所述原砂包括烘干砂和再生砂中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的易溃散覆膜砂，其特征在于，所述低熔点高聚速树脂包括酚醛树脂或双酚胺树脂。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的易溃散覆膜砂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)采用混炼机加热搅拌原砂；
(2)加入低熔点高聚速树脂，混制均匀；
(3)加入氯酸钾和二氧化锰，混制均匀；
(4)加入乌洛托品水溶液，混制均匀；
(5)加入硬脂酸钙，混制均匀；
(6)冷却、破碎，即得产品。
7.根据权利要求6所述的易溃散覆膜砂的制备方法，其特征在于，所述混炼机的加热温度为130-150℃。
8.根据权利要求6所述的易溃散覆膜砂的制备方法，其特征在于，所述混炼机的搅拌速度50-150r/min。
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