[发明专利]一种水玻璃砂及其制备和使用方法

说明书

技术领域

本发明属于铸造领域，提供一种水玻璃砂及其制备和使用方法。

背景技术

随着社会的发展，人们环保意识不断提高，对节能减排、清洁生产的要求日益迫切。铸造业始终存在严重的环境污染问题，实现其清洁生产将是未来的研究重点。

铸造是机械制工业的基础。铸件生产中，砂型铸造历史悠久，技术经济性优良，长盛不衰，现代铸造生产中，砂型铸造的份额超过80％，而且，砂型铸造在复杂外形及内腔的铸件设备生产中通常具有不可替代性。

水玻璃砂是最具代表性的砂型铸造用型砂、芯砂，具有污染小、工艺性好、经济性好等优点，水玻璃砂铸造是典型的绿色铸造工艺。同时，由于水玻璃具有表面张力大、粘度高等特点，制成的水玻璃砂流动性差。很难适应现代铸造生产大批量、高效率制造复杂、精密铸型、砂芯。通过对水玻璃改性降低水玻璃粘度能在一定程度上改善水玻璃砂的流动性，但改善程度很有限，难于用于大批量、高效率制造复杂、精密铸型、砂芯。

发明内容

本发明在水玻璃砂中加入发泡剂，进而改善水玻璃砂的流动性等性能。

本发明针对水玻璃砂存在的流动性差等问题，提出了一种新型水玻璃砂及其制备和使用方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明所述的水玻璃砂由原砂、水玻璃、发泡剂、辅助材料经混合而成，原砂、水玻璃、发泡剂、辅助材料的质量分数比＝100:(0.5～8):(0.005～20):(0～15)。其中：原砂为硅砂、石英砂、锆砂、镁砂、刚玉砂、铝硅系耐火材料砂、铬铁矿砂、橄榄石砂、石灰石砂、石墨砂、人造宝珠砂中的一种或它们的混合物；水玻璃为普通水玻璃或改性水玻璃，模数为1.0～4.0；发泡剂又称为起泡剂或泡沫剂，是指能促进泡沫发生，形成闭孔或连孔结构材料的物质。发泡剂种类为脂肪酸盐表面活性剂、烷基硫酸酯盐表面活性剂、烷基芳基磺酸盐表面活性剂、阳离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂、蛋白类表面活性剂中的一种或几种，以及它们的改性产品，而且发泡剂可以是原始状态的发泡剂试剂或者工业品，也可以是其溶液或加添泡沫稳定剂的复配发泡剂；辅助材料包括固化剂、稀释剂、溃散剂、增强剂、纤维中的一种或几种。

本发明所述的水玻璃砂的制备方法为：发泡剂或其溶液预发泡后与原砂、水玻璃混合，发泡剂和水玻璃混合并发泡后与原砂混合，原砂、水玻璃、发泡剂一起发泡并混合等方法中的一种或几种。

本发明所述的水玻璃砂的使用方法为：制备好的水玻璃砂采用射砂填砂、灌注填砂、重力填砂、手工填砂等方法中的一种或几种填入砂箱或芯盒，然后通过酸性或潜在酸性硬化剂硬化、物理脱水硬化、强吸水性钙盐类硬化剂硬化等方法中的一种或几种方法硬化。

本发明在保留水玻璃砂固有的清洁环保、成本低、强度较高等优势的同时，大幅度改善水玻璃砂的流动性差等问题，并可赋予水玻璃砂良好溃散性、特殊的热物理性能等性能，是适应现代铸造生产的新型绿色铸型材料及铸造方法。

具体实施方式

实施例1

阳离子型表面活性剂和水按一定比例混合得到发泡剂溶液，用高速制泡机制泡。将石英砂、水玻璃、泡沫、溃散剂搅拌混合得到水玻璃砂，其中硅砂、水玻璃、发泡剂溶液、溃散剂质量分数比＝100:4:3:1.5。所得水玻璃砂通过灌注的方式填入砂箱，采用CO₂硬化法硬化，得到水玻璃砂砂型。

实施例2

将质量比为100:3:0.3:2的硅砂、水玻璃、蛋白类表面活性剂、辅助材料加入混砂机中混砂，所得水玻璃砂用热芯盒射芯机射砂并加热固化，得到水玻璃砂砂芯。

实施例3

将非离子型表面活性剂与水玻璃混合，放入制泡机中制成泡沫，再同硅砂和甘油醋酸酯混合，石英砂、水玻璃、发泡剂、甘油醋酸酯质量分数比＝100:3:0.005:0.45，所得水玻璃砂采用手工填砂的方式填入芯盒，成型后静置一段时间等待其硬化并得到水玻璃砂砂芯。

实施例4

在制泡机中对复配类发泡剂做预发泡，制得泡沫与石灰石砂、水玻璃、稀释剂、溃散剂、玻璃纤维在混砂机中搅拌均匀，其中原砂、水玻璃、发泡剂、稀释剂、溃散剂、玻璃纤维的质量比＝100:0.5:10:2:2:2，所得水玻璃砂运用重力填砂的方式填入砂箱，采用CO₂硬化法、真空硬化法联合硬化，得到水玻璃砂砂型。