[发明专利]盐基型芯、其制备方法及其应用

说明书

本发明涉及盐基型芯、盐基型芯的制备方法、以及这种型芯在制备金属铸件时，优选在金属型铸造技术中，作为空腔定位件的应用，这种型芯可通过溶剂从工件中完全和顺利地去除而不留固态残渣。

对在浇注金属工件时插入模具中以在用熔体充填该模具时留出工件中预定的空腔的型芯提出了高的要求。该型芯必需能易于制备、形状稳定和外形精确以及其制备所用的材料和溶解该型芯的溶剂不应对铸造品质和环境产生影响以及不应造成健康危害。

如果对该工件的空腔的表面和外形精确度有特别的要求，则该型芯的表面必需特别光滑和外形精确，并且该型芯必需能完全溶于合适的溶剂中和易于从该工件的空腔中去除而不留固态残渣。含有不可溶成分例如石英砂的型芯的残渣可导致对待精制的表面受损或引起机组停机，例如在型芯残渣导致柴油机组的共用轨道系统中喷嘴的堵塞时。

现时可借助于所谓的干式压制法，无需随后的烧结工艺或再结晶工艺制备不仅经受外部热应力，还经受用液态熔融金属围铸(Umguss)时产生的机械应力的盐基型芯，一方面具有高强度和另一方面可在浇铸后易于从铸件中去除以及在铸件中留下尽可能好的光滑表面特性的型芯。

本发明的目的在于，制造具有小的孔隙度、好的表面品质和尽可能高的强度的盐基型芯，该型芯在工件浇铸后可容易地和完全地从该工件中去除。

本发明的另一目的在于，以尽可能简单的和低成本的成型法，优选通过所谓的干式压制法来制备这种型芯。

本发明的另一目的在于，改进这种干式压制法并提供强度有明显改进，并仍然可在浇铸后容易地并完全地从该工件中去除，以及在铸件中留下好的光滑的表面特性的型芯。

根据本发明，所述目的根据主权利要求以及权利要求31的方法得以实现。本发明的有利方案表征于从属权利要求中。

本发明的型芯由盐组成，该盐可混有专用的粘合剂和选用的助剂如填料、添加剂，润湿剂和催化剂。该型芯优选用于金属型铸造技术中由有色金属例如铝、黄铜或铜所浇注的工件。本发明的型芯由多种物质组成，这些物质可用基于环保原因优选作为溶剂的水从工件空腔中无残渣地去除。

本发明的型芯的优点在于，其由在妥善处理时绝不会有释出气体的反应的物质(=芯材)组成，这些物质在其制备和浇注过程中时均对环境无害。因为在浇注时也不产生有机粘合剂的裂解产物，所以由于可避免由于产生的型芯气所引起的浇注缺陷如铸泡、气孔等而改进了铸件的品质。在从工件中去除型芯时不形成需特殊处置的残渣。取决于组成可通过合适的方法由液相中回收这些物质，例如通过喷雾干燥或蒸发来回收该盐。

该型芯物质的所有组分均可在常规的机械或水力压机中通过压实加工。该型芯的几何复杂性决定了制造参数以及用于制备该型芯的工具和压机的形状和结构设计。

碱金属元素和碱土金属元素的盐如特别是氯化钠、氯化钾和氯化镁，碱金属元素和碱土金属元素的硫酸盐和硝酸盐如特别是硫酸钾、硫酸镁，以及铵盐如特别是硫酸铵均适合用作本发明的型芯的型芯材料。该型芯材料的水溶性的代表物是优选的。这些物质可单独使用或也可作为混合物使用，只要其不相互起反应和由此对所期望的特性产生不利影响，因为该型芯材料在型芯制备时不应发生对其无残渣去除产生不利影响的物质转变。通常分解点或熔点高于该液态金属熔体温度的所有易溶解的盐均适用。与砂相比，该型芯材料可易于和简单地分级成所希望的粒度或粒等级。该型芯的表面特性特别受所选择的粒度分布和所选择的压实度的影响。粒度越小，表面越光滑。通常力求尽可能高的压实度，这可通过混合具有不同分布曲线的不同的盐和任选的附加物质来实现，例如通过混合物中的双峰或三峰的粒度分布实现。

取决于要浇注的工件的型芯材料、所希望的表面品质和外形精确度，本发明的粒度优选在0.01 -2 mm的范围。取决于所希望的压实度，以不同的比例混合0.01-0.29 mm，0.3-1.3 mm和/或1.31-2.0 mm的粒度级分。

同样可被作为溶剂的水完全和无残渣去除的填料可任选替代部分的盐，只要由此对密度和强度无不利影响。本发明已表明，至多30重量%的盐可被相应的填料替代。该填料的粒度宜与该盐的粒度或粒度分布相匹配。

为确保成型工艺后该型芯的必需的稳定性，在压实前向该盐加入至少一种粘合剂。

基于本发明目的的本发明的解决方案是使用专用的粘合剂体系，该粘合剂体系由粘合剂/粘结剂和与其相匹配的干燥剂组成。