一種磷酸鹽粘結劑砂及其制備和使用方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于鑄造領域，提供一種磷酸鹽粘結劑砂及其制備和使用方法。
【背景技術】
[0002]作為一個古老而傳統的行業，鑄造業一直是機械制造業最重要的基礎行業。鑄造業生產環境之差眾所周知，其對大氣、土壤、水均存在嚴重污染，隨著人們環保意識的提高，實現清潔鑄造生產已成為大家的共識。在現代鑄造業中砂型鑄造的份額超過80%，因此對砂型鑄造的研究是實現綠色鑄造的關鍵。
[0003]磷酸鹽粘結劑作為一種無機粘結劑，其物理、化學、熱等方面的性能能很好滿足鑄造生產要求，而且，在磷酸鹽粘結劑制備一磷酸鹽粘結劑砂及其型芯制備一澆鑄一清理一舊砂循環利用全流程各環節基本無有毒有害物質產生及排放，屬于綠色環保鑄造連結劑。
[0004]現有的磷酸鹽粘結劑鑄造生產還存在一些問題，其中，較為突出的問題是磷酸鹽粘結劑粘度大，磷酸鹽粘結劑砂流動性差，很難適應現代鑄造生產大批量、高效率制造復雜、精密鑄型、砂芯。
【發明內容】
[0005]本發明在磷酸鹽粘結劑砂中加入發泡劑，進而改善磷酸鹽粘結劑砂的流動性等性會K。
[0006]本發明針對磷酸鹽粘結劑砂存在的流動性差等問題，提出了一種新型磷酸鹽粘結劑砂及其制備和使用方法。
[0007]本發明的目的是通過以下技術方案實現的:
[0008]本發明所述的磷酸鹽粘結劑砂由原砂、磷酸鹽粘結劑、發泡劑、固化劑、輔助材料經混合而成，原砂、磷酸鹽粘結劑、發泡劑、固化劑、輔助材料的質量分數比=100: (I?40): (0.005?20): (0.1?15): (O?10)。其中:原砂為硅砂、石英砂、鋯砂、鎂砂、剛玉砂、鋁硅系耐火材料砂、鉻鐵礦砂、橄欖石砂、石灰石砂、石墨砂、人造寶珠砂中的一種或它們的混合物；磷酸鹽粘結劑包括磷酸、磷酸單鹽、磷酸復鹽中的一種或幾種；發泡劑又稱為起泡劑或泡沫劑，是指能促進泡沫發生，形成閉孔或連孔結構材料的物質。發泡劑種類為脂肪酸鹽表面活性劑、烷基硫酸酯鹽表面活性劑、烷基芳基磺酸鹽表面活性劑、陽離子型表面活性劑、非離子型表面活性劑、蛋白類表面活性劑中的一種或幾種，以及它們的改性產品，而且發泡劑可以是原始狀態的發泡劑試劑或者工業品，也可以是其溶液或加添泡沫穩定劑的復配發泡劑；固化劑包括金屬氧化物、氫氧化物、絡合物中的一種或幾種；輔助材料包括稀釋劑、潰散劑、增強劑、纖維中的一種或幾種。
[0009]本發明所述的磷酸鹽粘結劑砂的制備方法為:發泡劑或其溶液預發泡后與原砂、磷酸鹽粘結劑、固化劑混合，發泡劑、磷酸鹽粘結劑混合并發泡后與原砂、固化劑混合，原砂、磷酸鹽粘結劑、發泡劑、固化劑一起發泡并混合等方法中的一種或幾種。
[0010]本發明所述的磷酸鹽粘結劑砂的使用方法為:制備好的磷酸鹽粘結劑砂采用射砂填砂、灌注填砂、重力填砂、手工填砂等方法中的一種或幾種填入砂箱或芯盒，然后通過熱硬、自硬、氣硬中的一種或幾種方法硬化，得到砂型或砂芯。
[0011]本發明在保留磷酸鹽粘結劑砂固有的清潔環保、潰散性好、強度較高等優勢的同時，大幅度改善磷酸鹽粘結劑砂的流動性差等問題，并可賦予磷酸鹽粘結劑砂特殊的熱物理性能等性能，是適應現代鑄造生產的新型綠色鑄型材料及鑄造方法。
【具體實施方式】
[0012]實施例1
[0013]陽離子型表面活性劑和水按一定比例混合得到發泡劑溶液，用高速制泡機制泡。將石英砂、磷酸正鹽粘結劑、泡沫、氧化鐵粉攪拌混合得到磷酸鹽粘結劑砂，其中石英砂、磷酸正鹽粘結劑、發泡劑溶液、氧化鐵粉質量分數比=100:4:20:1.4。所得磷酸鹽粘結劑砂通過灌注的方式填入砂箱，加熱保溫硬化，得到磷酸鹽粘結劑砂砂型。
[0014]實施例2
[0015]將質量比為100:40:5:8的硅砂、磷酸單鹽粘結劑、蛋白類表面活性劑、含硼改性劑加入混砂機中混砂，手工填砂獲得砂芯，加熱保溫硬化，得到磷酸鹽粘結劑砂砂芯。
[0016]實施例3
[0017]將非離子型表面活性劑與磷酸復鹽混合，放入制泡機中制成泡沫，再同鉻鐵礦砂、氧化鎂粉混合，鉻鐵礦砂、磷酸復鹽、發泡劑、氧化鎂粉質量分數比=100:3:0.005:0.45，所得磷酸鹽粘結劑砂采用手工填砂的方式填入芯盒，成型后靜止得到磷酸鹽粘結劑砂砂芯。
[0018]實施例4
[0019]在制泡機中對復配類發泡劑做預發泡，制得泡沫與石灰石砂、磷酸復鹽粘結劑、氫氧化鎂、稀釋劑、潰散劑、玻璃纖維在混砂機中攪拌均勻，其中原砂、磷酸復鹽粘結劑、發泡劑、氫氧化鎂、稀釋劑、潰散劑、玻璃纖維的質量比=100:1:10:0.1:2:1.3:3，所得磷酸鹽粘結劑砂運用重力填砂的方式填入砂箱，向砂箱通入堿性氣體，固化得到砂型。
【主權項】
1.一種磷酸鹽粘結劑砂及其制備和使用方法，其特征是:磷酸鹽粘結劑砂由原砂、磷酸鹽粘結劑、發泡劑、固化劑、輔助材料經混合而成，原砂、磷酸鹽粘結劑、發泡劑、固化劑、輔助材料的質量分數比=100: (I?40): (0.005?20): (O?15): (O?10)。2.按照權利要求1所述的磷酸鹽粘結劑砂及其制備和使用方法，其特征是，所述的原砂是硅砂、石英砂、鋯砂、鎂砂、剛玉砂、鋁硅系耐火材料砂、鉻鐵礦砂、橄欖石砂、石灰石砂、石墨砂、人造寶珠砂中的一種或它們的混合物。3.按照權利要求1所述的磷酸鹽粘結劑砂及其制備和使用方法，其特征是，所述的磷酸鹽粘結劑是磷酸、磷酸單鹽、磷酸復鹽中的一種或幾種，以及它們的改性產品。4.按照權利要求1所述的磷酸鹽粘結劑砂及其制備和使用方法，其特征是，所述的發泡劑又稱為起泡劑或泡沫劑，是指能促進泡沫發生，形成閉孔或連孔結構材料的物質。發泡劑種類為脂肪酸鹽表面活性劑、烷基硫酸酯鹽表面活性劑、烷基芳基磺酸鹽表面活性劑、陽離子型表面活性劑、非離子型表面活性劑、蛋白類表面活性劑中的一種或幾種，以及它們的改性產品。5.按照權利要求1所述的磷酸鹽粘結劑砂及其制備和使用方法，其特征是，所述的發泡劑是原始狀態的發泡劑試劑或者工業品、溶液或加添泡沫穩定劑的復配發泡劑。6.按照權利要求1所述的磷酸鹽粘結劑砂及其制備和使用方法，其特征是，所述的固化劑是金屬的氧化物、氫氧化物、絡合物中的一種或幾種。7.按照權利要求1所述的磷酸鹽粘結劑砂及其制備和使用方法，其特征是，磷酸鹽粘結劑砂中輔助材料是改性劑、稀釋劑、潰散劑、增強劑、纖維中的一種或幾種。8.按照權利要求1所述的磷酸鹽粘結劑砂及其制備和使用方法，其特征是，磷酸鹽粘結劑砂的制備方法是發泡劑或其溶液預發泡后與原砂、磷酸鹽粘結劑、固化劑混合，發泡劑、磷酸鹽粘結混合并發泡后與原砂、固化劑混合，原砂、磷酸鹽粘結劑、發泡劑、固化劑一起發泡并混合中的一種或幾種方法。9.按照權利要求1所述的磷酸鹽粘結劑砂及其制備和使用方法，其特征是，制備好的磷酸鹽粘結劑砂采用射砂填砂，灌注填砂，重力填砂，手工填砂中的一種或幾種方法填入砂箱或芯盒。10.按照權利要求1所述的磷酸鹽粘結劑砂及其制備和使用方法，其特征是，填入砂箱或芯盒的磷酸鹽粘結劑砂通過熱硬、自硬、氣硬中的一種或幾種方法硬化，得到砂型或砂芯。
【專利摘要】本發明針對磷酸鹽粘結劑砂存在的流動性差等問題，提出了一種新型磷酸鹽粘結劑砂及其制備和使用方法，本發明中磷酸鹽粘結劑砂的主要組分為原砂、磷酸鹽粘結劑、發泡劑、固化劑、輔助材料，配合預發泡或混合發泡等方法，獲得流動性等性能優良的新型磷酸鹽粘結劑砂及其砂型、砂芯。本發明在保留磷酸鹽粘結劑砂固有的清潔環保、潰散性好、強度較高等優勢的同時，大幅度改善磷酸鹽粘結劑砂的流動性差等問題，并可賦予磷酸鹽粘結劑砂特殊的熱物理性能等性能，是適應現代鑄造生產的新型綠色鑄型材料及鑄造方法。
【IPC分類】B22C1/18
【公開號】CN105108043
【申請號】CN201510569716
【發明人】謝衛東, 胡發平, 秦杰, 李小華, 張璽, 馬全楊, 楊艷, 彭曉東, 曾慶文, 姚遠, 何建明
【申請人】重慶大學
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年9月9日