[发明专利]一种自吸热覆膜砂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种自吸热覆膜砂及其制备方法，按照重量份，包括如下原料制成：硅砂96‑98份、酚醛树脂1‑3份、固化剂0.1‑0.6份、润滑剂0.05‑0.3份、吸热辅剂为0.096‑0.98份、阻燃剂0.096‑0.98份；本发明所述的覆膜砂中加入吸热辅剂，通过自吸热化学反应，吸收高温金属液在凝固时候的热量，以提高覆膜砂耐热性的优点，相比较传统的铬铁砂激冷材料，成本优势明显，而且节省了砂芯刷涂料、烘干的工序，起到降本增效目的；本发明的吸热辅剂包裹在覆膜砂粒表面，不影响覆膜砂的常规性能；本发明制备的覆膜砂，铸件在不同的凝固阶段，都能发挥不同的效果，解决了普通硅砂能用于超大型铸钢件的特殊需求。

技术领域

本发明属于铸造材料技术领域，具体涉及一种自吸热覆膜砂及其制备方法。

背景技术

我国船舶、高铁、航天工业的迅速发展，要逐步实现高端零部件从进口到国产化的转变，对国内铸造企业的机遇和挑战，而优异的造型材料是铸件生产的关键材料。

不同材质的黑色金属铸件的浇注温度从1350-1650℃不等，铸造最常用造型材料为石英质的硅砂，但是最高耐火度只有1550℃，因为硅砂自身耐火度不够，引起铸件出现粘砂、脉纹、变形以及开裂等缺陷。而非石英质砂(镁砂、橄榄石砂、锆砂)等虽然综合性能较高，但是资源稀缺、价格昂贵。最接近球形的宝珠砂的虽然有独特的优越性，但是存在以下问题：

(1)为保护资源，原材料铝矾土国家已经明令限制开采，导致原材料短缺；

(2)宝珠砂的生产工艺：将铝矾土破碎，再高压电熔，然后高压吹气造粒；生产的能耗高、粉尘难以收集，对环境影响巨大，重点整顿对象。

此外，铬铁矿砂的激冷效果非常好，但是其真密度太大，是硅砂的3倍以上，在有限的压力下，制芯的时候容易填充不实，导致砂芯表面疏松。铸造用的铬铁砂是由机械破碎而来的，轮廓是尖角形，会消耗大量的树脂粘结剂。其次是价格接近4000元/吨，中国铸造用铬铁砂都是从澳大利亚或者南非进口，不仅成本较高，关键工业材料容易被国外政策制约。

树脂砂生产的铸件精度高，但是树脂为有机物，在高温下会迅速受热分解，降低耐热性，导致砂粒提前溃散，覆膜砂采用酚醛树脂生产，树脂分解主要分为三个阶段：

(1)在300℃以下为低温固化阶段，树脂基本上不发生分解；

(2)300℃-700℃为中温阶段，砂粒表面的树脂膜开始热分解，分解的速率比较慢，主要是碳化过程，树脂粘结桥仍然保持其骨架，产生的少量气体CO、CO₂、甲烷、乙烷、烷基酚、烷基苯等；

(3)在700℃以上为高温分解阶段，分解的速率很快，碳化的树脂膜被灼烧而失去粘结力。

高温金属液在凝固过程中会释放出大量的热，这些热被砂芯(型)吸收后，温度会迅速上升，对包裹在砂粒表面的可燃的树脂起到烧损破坏作用，树脂在烧损时，同样会产生大量的热源，加剧衰退砂芯的耐热性。如果在铸件凝固前，粘结剂层就被烧损完，离散状的砂粒就会侵入金属液中，造成铸件报废。

鉴于以上原因，特提出本发明。

发明内容

为了解决现有技术存在的以上问题，本发明提供了一种自吸热覆膜砂及其制备方法，本发明制备的覆膜砂在高温金属液注入型腔后，可以吸收部分热量，极大的延缓砂芯(砂型)的温度上升，从而延缓树脂粘结剂层的受热分解，解决传统覆膜砂在产生大型铸件耐热不足的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种自吸热覆膜砂，按照重量份，包括如下原料制成：硅砂96-98份、酚醛树脂1-3份、固化剂0.1-0.6份、润滑剂0.05-0.3份、吸热辅剂0.096-0.98份、阻燃剂0.096-0.98份；