[发明专利]耐高温铸造砂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铸造用砂，更具体地说，它涉及一种耐高温铸造砂及其制备方法。

背景技术

铸造砂，是指在铸造生产中用来配制型砂和芯砂的一种造型材料。在铸造生产中，早期使用的多为天然含粘土的硅砂，具有较好的可塑性，适于当时手工生产的条件；进入工业化生产后，这种含硅的石英砂是应用最广、用量最大的铸造用砂，它的粒度等级广泛，能与各种铸造粘结剂结合，资源丰富，价格低廉。

但是这种天然硅砂性能的均一性差，型砂质量难以控制；而且热膨胀系数较大，尤其在573℃相变时所引起的突然膨胀，将使铸件产生夹砂、尺寸不符等缺陷；另外，石英砂容易与铁的氧化物发生化学反应，使铸件产生粘砂缺陷。因此，在采用砂型铸造生产大型钢铸件和合金钢铸件以及采用熔模铸造生产尺寸精度要求较高的黑色合金铸件时，经常采用非石英质铸造用砂。

目前，现有技术中申请公布号为CN 104557062A的中国专利公开了一种尖晶石质铸造砂及其制备方法，包括铝矾土生料、工业氧化镁烧结制成，所制备的镁铝尖晶石质铸造砂具有耐高温、高强度、热膨胀率低、抗粘砂性能好、生产成本低以及环保的优点，是一种综合性能优良的铸造砂。

但是，在大型铸钢件领域，常常经历2000～2500℃的超高温，上述尖晶石质铸造砂以及现有技术的铸造砂均不能满足如此高温要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种能耐2000℃～2500℃高温的耐高温铸造砂。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种耐高温铸造砂，包括以下重量份的组分：

通过采用上述技术方案，以100质量份的铝矾土作为该铸造砂的基料；锆砂矿石耐火度高、密度大、蓄热系数大、抗金属渗透能力强、表面光洁且易与各种粘结剂结合，具有优异的耐高温性能；吸附填料能够将其他组分牢牢进行吸附，使该铸造砂的整体结构性较好；高温填料具有优异的耐高温性能，能够与锆砂矿石产生协同作用，使该铸造砂的耐高温性能更高；聚硼硅氧烷经高温碳化后具有胶黏剂的特性，能够牢固与其他组分粘结为一体，按照锆砂矿石100质量份、人造沸石20～30质量份、吸附填料10～20质量份、高温填料10～30质量份以及聚硼硅氧烷5～20质量份，制备的耐高温铸造砂具有优异的耐高温性能，主要用于配制大型铸钢件、合金钢件的面砂，或作为熔模铸造型壳面层涂料，用于浇注温度为2000～2500℃的合金，收获良好的效果。

本发明进一步设置为：所述铝矾土的粒径为50～100目。

通过采用上述技术方案，选用粒径范围在50～100目的铝矾土作为基料，粒径为50～100目的铝矾土砂粒较细腻，方便后续的混料，同时，与其他填料的吸附结合性比较好，所以粒径选用50～100目；而粒径小于50目的铝矾土，砂粒较大，与其他填料的接触面积变小，不利于与其他填料的混料；粒径大于100目的铝矾土，开发成本较高，获取困难。

本发明进一步设置为：所述锆砂矿石为氧化锆或者硅酸锆中至少一种。

通过采用上述技术方案，常压下氧化锆有三种形态，单斜氧化锆、四方氧化锆和立方氧化锆，三种晶型存在于不同的温度范围并可以相互转化，在2000～2500℃范围内发生立方晶型的转变，立方晶型的氧化锆具有优异的热稳定性；硅酸锆也是具有良好的化学稳定性和耐高温性能的锆砂矿石，耐高温性能不如氧化锆，但成本低廉。

本发明进一步设置为：所述锆砂矿石的粒径为100～500μm。

通过采用上述技术方案，选用粒径为100～500μm的锆砂矿石，比基料铝矾土的粒径小，在混料过程中，有利于从铝矾土的四周方向与铝矾土发生摩擦，所产生的摩擦力综合较大，则与铝矾土的相融结合性较好，结合力更高。

本发明进一步设置为：所述吸附填料为纳米石墨、碳纳米管或者活性炭中至少一种。

通过采用上述技术方案，纳米石墨、碳纳米管均具有优异的吸附性能，但成本很高；活性炭成本低廉，吸附效果优良，吸附填料在混料过程中，能够增加与其他组分填料的吸附结合性，能够增加与其它填料的结合力，使整体的结合性更好，结合成本和效果因素考虑，吸附填料相互结合使用性价比更优。

本发明进一步设置为：所述高温填料为碳纤维或者陶瓷纤维中至少一种。