[发明专利]一种铸钢件用低热收缩率改性复合水玻璃砂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及铸钢用型砂制造技术领域，尤其涉及一种铸钢件用低热收缩率改性复合水玻璃砂及其制备方法。

背景技术

在钢件的铸造过程中型砂的好坏直接关系到铸件的质量，型砂主要是由砂料、粘接剂以及辅助物等造型材料根据不同的比例混合制成，其中的粘接剂是一类重要的造型材料，其综合质量的高低直接关系到铸件的表面质量和内在质量，目前使用最为广泛的粘接剂主要是以水玻璃砂为代表的无机粘接剂以及以呋喃树脂为代表的树脂粘接剂。

使用水玻璃作为粘接剂的型砂，具有设备简单、操作方便、无毒无味、成本较低等优点，然而其也存在很多缺点，明显的缺陷主要表现在强度低、溃散性差、回收再利用困难，制约着水玻璃砂的应用，因此很有必要研制一种高效、低毒、有效改善铸件质量的改性水玻璃砂，以适应产业需求，提高铸件质量。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种铸钢件用低热收缩率改性复合水玻璃砂及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种铸钢件用低热收缩率改性复合水玻璃砂，该复合砂由以下重量份的原料制备得到：纳米球形氧化铝4-5、80-100目石英砂20-30、玻化微珠8-10、50-80目高铝矾土12-15、60-80目旧砂20-30、200-250目活性炭6-8、亲水硅油0.2-0.3、改性水玻璃粘接剂2-3、十二烷基苯磺酸钠0.1-0.2、水12-15。

所述的改性水玻璃粘接剂由以下重量份的原料制成：55-60波美度的水玻璃15-20、纳米介孔氧化铝2-3、硅酸镁铝0.2-0.3、羧甲基纤维素0.2-0.3、固含量为20-25%的硅溶胶4-5、四硼酸锂0.1-0.2、乌洛托品0.01-0.02、葡萄糖1-2；其制备方法为：先将纳米介孔氧化铝投入硅溶胶中，超声使纳米介孔氧化铝在溶液中均匀分散，随后再加入水玻璃，继续搅拌分散20-30min，将混合溶液加热至50-60℃，逐一加入其它剩余物料，搅拌混合80-100min，即得。

所述的一种铸钢件用低热收缩率改性复合水玻璃砂的制备方法，所述的制备方法为：先将十二烷基苯磺酸钠、亲水硅油溶解分散于水中，将纳米球形氧化铝投入溶液中，超声使其分散均匀，接着逐步加入石英砂、旧砂、高铝矾土、玻化微珠，搅拌混合30-40min后热风干燥，完全除去水分，冷却后加入其它剩余物料，继续搅拌混合4-5min，吹入二氧化碳气体固化后出砂即得。

本发明的优点是：选用不同粒径、不同配比的石英砂、旧砂、高铝矾土以及玻化微珠等作为砂料，具有良好的透气性和强度，流动性好，对热稳定，膨胀系数低，浇注过程中尺寸稳定性好，而改性的水玻璃粘接剂较传统的水玻璃粘接剂具有更高的强度和溃散性，利用率更高，而砂料中的活性炭能吸附高温熔化的水玻璃，防止其对石英砂等材料的侵蚀，铸件质量得到提高。

具体实施方式

一种铸钢件用低热收缩率改性复合水玻璃砂，其由以下重量份的原料制备得到：纳米球形氧化铝4、100目石英砂25、玻化微珠9、80目高铝矾土14、80目旧砂25、250目活性炭6、亲水硅油0.2、改性水玻璃粘接剂2.5、十二烷基苯磺酸钠0.1、水14。

所述的改性水玻璃粘接剂由以下重量份的原料制成：58波美度的水玻璃18、纳米介孔氧化铝2、硅酸镁铝0.2、羧甲基纤维素0.2、固含量为25%的硅溶胶4、四硼酸锂0.1、乌洛托品0.01、葡萄糖1.5；其制备方法为：先将纳米介孔氧化铝投入硅溶胶中，超声使纳米介孔氧化铝在溶液中均匀分散，随后再加入水玻璃，继续搅拌分散25min，将混合溶液加热至500-60℃，逐一加入其它剩余物料，搅拌混合85min，即得。

所述的改性水玻璃砂制备方法为：先将十二烷基苯磺酸钠、亲水硅油溶解于水中，将纳米球形氧化铝投入溶液中，超声使其分散均匀，接着逐步加入石英砂、旧砂、高铝矾土、玻化微珠，搅拌混合35min后热风干燥，完全除去水分，冷却后加入其它剩余物料，继续搅拌混合4min，吹入二氧化碳气体固化后出砂即得。

本实施例制备得到的型砂的性能测试结果为：

湿压强度：0.12MPa；透气率：90%；热湿抗强度：428KPa；破碎指数：92%。得到的铸件表面光洁，气孔很小无裂纹，成品率达到90%以上。