[发明专利]铸造用环保镁质砂及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种铸造用环保生态造型材料，尤其涉及一种新型环保镁质砂及其制备工艺。

背景技术

造型材料是铸造生产中造型、制芯用的原辅材料，直接影响铸造生产：由于造型材料直 接受高温金属熔体的多种作用，它们自身的物理化学变化和与金属熔体的多种反应，将会影 响到铸件的尺寸精度；铸造生产中的造型材料为消耗性材料，对铸件质量及成品率有较大影 响(70％的铸造缺陷都与造型材料有关)因此高质量、合适的造型材料对降低铸件的生产成 本意义重大；大多数造型材料又含有一定的有毒的化学物质，对人体和环境带来了危害和污 染，对铸造业竞争力形成严峻考验。为适应“绿色铸造”要求，造型材料产品的开发应在生 产、使用、回收、废弃处理等环节都应符合环境保护要求，并最大限度的利用天然资源和节 约能源，以实现可持续发展。

自硬砂因其强度高，溃散性较好，无需烘干、工艺过程简单等得到广泛的应用。目前， 常用的自硬砂粘结剂均为有机粘结剂，其中以呋喃树脂的用量为最大。

首先树脂制造、使用过程及产物均对环境有很大影响，其不完全燃烧和热分解易于 释放二噁英、呋喃和苯并吡等“环境激素”，严重损害人类和高级动物的内分泌和生殖 系统，具有致癌性。其次有机树脂在铸件质量控制上有局限性：高温下树脂燃烧，砂型 表面留下孔洞或凹坑，金属液侵入，易形成粘砂；退让性差，铸件易产生应力和裂纹； 轻合金热容量小，砂表面的树脂膜仍然紧裹在砂粒表面，型砂难以溃散等。最后这些树 脂多属石油化工产品或其衍生物，属不可再生资源。

发明内容

鉴于现有技术的需要，本发明旨在顺应绿色铸造的发展趋势，公开一种铸造用新型环保 镁质砂及其制备工艺，将无毒、不污染环境、浇注过程中不燃烧分解的无机镁质材料 (5Mg(OH)₂·MgCl₂·8H₂O)作为铸造用粘结剂，再配以改性剂、附加物和原砂等，以一定的 制备工艺制得强度高，成型性、透气性、溃散性等主要性能良好的砂型(芯)的新型环保镁 质砂。

本发明的技术解决方案是这样实现的：

一种铸造用环保镁质砂，主要由粘结剂、改性剂及原砂附加物组成，其特征在于：

所述粘结剂为镁质无机高分子胶凝材料，结构式为5Mg(OH)₂·MgCl₂·8H₂O，其中的 Mg(OH)₂、MgCl₂和H₂O均非游离存在；

所述改性剂采用菱镁改性剂7#；

所述镁质砂造型、自硬化后的砂样性能如下：

48h常温抗压强度：2-4.5MPa，

湿透气性：＞120～130，

发气量：＜10ml/g，

表面稳定性：＞90％。

进一步，所述镁质砂还包括木屑、锯末、秸秆粉、稻壳粉中的一种或几种附加物。

所述的镁质砂的制备工艺，包括如下步骤：

(1)制备氯化镁水溶液，在10-30℃，其波美度控制为20-30；

(2)将菱镁改性剂7#加入制备好的氯化镁水溶液中，搅拌均匀，所述改性剂的加入量 为氧化镁用量的0.1～2.0wt％；

(3)将氧化镁粉和原砂按质量配比100∶(600～5000)进行干混2-3min；

(4)将步骤(2)所得溶液加入步骤(3)所得混合物中，湿混3-5min，出砂即得所述镁 质砂；其中，氧化镁粉与氯化镁水溶液的的质量配比为：100∶(50～80)。

同样的，在步骤(3)中，还可加入附加物，所述附加物为木屑、锯末、秸秆粉、稻壳粉 中的一种或几种。