[发明专利]一种磷酸盐粘结剂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，提供一种磷酸盐粘结剂砂及其制备和使用方法。

背景技术

作为一个古老而传统的行业，铸造业一直是机械制造业最重要的基础行业。铸造业生产环境之差众所周知，其对大气、土壤、水均存在严重污染，随着人们环保意识的提高，实现清洁铸造生产已成为大家的共识。在现代铸造业中砂型铸造的份额超过80％，因此对砂型铸造的研究是实现绿色铸造的关键。

磷酸盐粘结剂作为一种无机粘结剂，其物理、化学、热等方面的性能能很好满足铸造生产要求，而且，在磷酸盐粘结剂制备—磷酸盐粘结剂砂及其型芯制备—浇铸—清理—旧砂循环利用全流程各环节基本无有毒有害物质产生及排放，属于绿色环保铸造连结剂。

现有的磷酸盐粘结剂铸造生产还存在一些问题，其中，较为突出的问题是磷酸盐粘结剂粘度大，磷酸盐粘结剂砂流动性差，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。

发明内容

本发明在磷酸盐粘结剂砂中加入发泡剂，进而改善磷酸盐粘结剂砂的流动性等性能。

本发明针对磷酸盐粘结剂砂存在的流动性差等问题，提出了一种新型磷酸盐粘结剂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：

本发明所述的磷酸盐粘结剂砂由原砂、磷酸盐粘结剂、发泡剂、固化剂、辅助材料经混合而成，原砂、磷酸盐粘结剂、发泡剂、固化剂、辅助材料的质量分数比＝100:(1～40):(0.005～20):(0.1～15):(0～10)。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；磷酸盐粘结剂包括磷酸、磷酸单盐、磷酸复盐中的一种或几种；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；固化剂包括金属氧化物、氢氧化物、络合物中的一种或几种；辅助材料包括稀释剂、溃散剂、增强剂、纤维中的一种或几种。

本发明所述的磷酸盐粘结剂砂的制备方法为：发泡剂或其溶液预发泡后与原砂、磷酸盐粘结剂、固化剂混合，发泡剂、磷酸盐粘结剂混合并发泡后与原砂、固化剂混合，原砂、磷酸盐粘结剂、发泡剂、固化剂一起发泡并混合等方法中的一种或几种。

本发明所述的磷酸盐粘结剂砂的使用方法为：制备好的磷酸盐粘结剂砂采用射砂填砂、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，然后通过热硬、自硬、气硬中的一种或几种方法硬化，得到砂型或砂芯。

本发明在保留磷酸盐粘结剂砂固有的清洁环保、溃散性好、强度较高等优势的同时，大幅度改善磷酸盐粘结剂砂的流动性差等问题，并可赋予磷酸盐粘结剂砂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、磷酸正盐粘结剂、泡沫、氧化铁粉搅拌混合得到磷酸盐粘结剂砂，其中石英砂、磷酸正盐粘结剂、发泡剂溶液、氧化铁粉质量分数比＝100:4:20:1.4。所得磷酸盐粘结剂砂通过灌注的方式填入砂箱，加热保温硬化，得到磷酸盐粘结剂砂砂型。

实施例2

将质量比为100:40:5:8的硅砂、磷酸单盐粘结剂、蛋白类表面活性剂、含硼改性剂加入混砂机中混砂，手工填砂获得砂芯，加热保温硬化，得到磷酸盐粘结剂砂砂芯。

实施例3

将非离子型表面活性剂与磷酸复盐混合，放入制泡机中制成泡沫，再同铬铁矿砂、氧化镁粉混合，铬铁矿砂、磷酸复盐、发泡剂、氧化镁粉质量分数比＝100:3:0.005:0.45，所得磷酸盐粘结剂砂采用手工填砂的方式填入芯盒，成型后静止得到磷酸盐粘结剂砂砂芯。

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、磷酸复盐粘结剂、氢氧化镁、稀释剂、溃散剂、玻璃纤维在混砂机中搅拌均匀，其中原砂、磷酸复盐粘结剂、发泡剂、氢氧化镁、稀释剂、溃散剂、玻璃纤维的质量比＝100:1:10:0.1:2:1.3:3，所得磷酸盐粘结剂砂运用重力填砂的方式填入砂箱，向砂箱通入碱性气体，固化得到砂型。