[发明专利]高透气铸件砂型及其制备方法

说明书

本发明属于铸造技术领域，具体涉及一种高透气铸件砂型及其制备方法，所述的制备方法包括向砂型原料中掺入甲烷裂解催化剂，且在砂型高温焙烧过程中通入氢气和甲烷的混合气体对砂型进行焙烧处理，所述的氢气与甲烷的摩尔比为1：(1～3)；本发明中通过在砂型原料中拌入甲烷裂解催化剂，砂型成型焙烧时，在砂型的内外表面上喷淋氢气和甲烷的混合气体，随着砂型原料中部分粘土的烧蚀，钻入的甲烷气体在甲烷裂解催化剂的作用下逐渐生成相互交织的碳纳米管，碳纳米管形成的三维网状结构不仅具有较好的气体通过能力，同时，鉴于碳纳米管对于液态金属的不润湿特性，可以有效阻止液态金属向砂型的孔隙中渗透，确保形成的铸件的表面光滑。

技术领域

本发明属于铸造技术领域，具体涉及一种高透气铸件砂型及其制备方法。

背景技术

铸造是将液态的金属浇注到与零件形状相适应的铸造空腔中，待其冷却凝固后，以获得零件或毛坯的方法。被铸物质多是原为固态但加热至液态的金属，如铜、铁、铝、锡、铅等，而铸模的材料可以是砂、金属甚至是陶瓷，应不同的要求，使用的方法也会有所不同，其中，砂型铸造以其低成本的优势在铸造技术领域应用广泛。

砂型铸造的工艺过程主要包括造砂型、造型芯、砂型及型芯的烘干、合箱、熔炼金属、浇注、落砂和清理。铸件在浇注成型的过程中，型腔内存在有大量的气体，这些气体主要来源于铸型型腔中滞留的空气；浇注时砂型、型芯材料在高温液体金属的热作用下所产生的气体；芯撑、冷铁在浇注时产生的气体；高温金属液体中的夹杂物进一步发生物理-化学作用所产生的气体；浇注系统设置不当或浇注操作不规范而随液态金属卷入型腔的气体等。浇注过程中，型腔内的气体大部分能够随着液态金属的上升而通过冒口、出气孔、通气道等排出，而滞留在液态金属中，或滞留于铸件与铸型的界面上的气体会对铸件成品的质量及外观产生影响，为了进一步的防止气体产生的不良影响，一般砂型铸件造型后会使用各种烘干设备对砂型型腔和型芯进行烘干处理，让型腔内部的一定厚度砂子尽量失去水分而保持干燥，避免在浇注过程中，水分受热后产生蒸汽；但是，这种干燥处理不仅耗时，而且干燥的程度往往不彻底，对于一般在1000℃以上的液体金属浇注后，砂型内部较深的地方仍然会产生一些水蒸气，这些水蒸气无孔不入，容易对铸件的表面形成侵入性气体，为了尽量阻止这些水蒸气侵入铸件，最好的方式就是让这些水蒸气排出砂箱。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种高透气铸件砂型，改善传统砂型的透气性能，确保在高温液态金属浇注到砂型型腔后，砂型产生的水蒸气能够及时的排出，避免水蒸气对铸件内部或表面侵入，确保铸件的品质。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种高透气铸件砂型的制备方法，包括向砂型原料中掺入甲烷裂解催化剂，且在砂型高温焙烧过程中通入氢气和甲烷的混合气体对砂型进行焙烧处理，所述的氢气与甲烷的摩尔比为1：(1～3)；

所述砂型包括以下重量份的原料组成：粒度为120～150目的铝矾土砂30～40重量份、粒度为30～50目的石英砂40～50重量份、粒度为10～25目的镁砂粉12～20重量份，硅酸盐粉5～15重量份、玻璃短纤维5～10重量份、硅溶胶3～7重量份、粘土3～8重量份。

优选的，所述甲烷裂解催化剂的加入量为砂型原料总重量的0.5～1.5％。

优选的，所述玻璃短纤维的长度为0.6～1.0μm。

优选的，本发明所述的高透气铸件砂型的制备方法，包括以下步骤：

(1)按配方量称取原料，将铝矾土砂、石英砂、镁砂粉、硅酸盐粉和玻璃短纤维加入混砂机中进行混料，将甲烷裂解催化剂溶于乙醇溶液中制成溶液，并与硅溶胶和粘土一同加入混砂机中，继续搅拌均匀后卸出型砂；

(2)制备面层涂料；