一种复合硬化水玻璃砂制芯用添加剂及其应用制造技术

本发明专利技术涉及一种复合硬化水玻璃砂制芯用添加剂，包括组分I二氧化硅，组分II聚乙烯醇缩丁醛有机醇溶液和组分III Ca(OH)

【技术实现步骤摘要】
一种复合硬化水玻璃砂制芯用添加剂及其应用
本专利技术涉及铸造造型材料领域，具体涉及一种复合硬化水玻璃砂制芯用添加剂及其应用。
技术介绍
水玻璃砂具有在制型(芯)和浇注过程中无有毒有害气体放出等优点，符合绿色铸造的发展需要，引起了国内外铸造工作者的广泛关注。水玻璃砂芯的抗吸湿性能差，存放周期短，限制可其更大范围内的应用。特别是对于加热硬化的水玻璃砂芯，由于水玻璃粘结剂硬化砂芯过程中仅依靠物理脱水凝胶硬化，使得吸潮现象更为严重。CN106984767中描述了一种以硅酸盐溶液为粘结剂，通过添加锂辉石和铝酸钠为增强剂，提高了砂芯的抗湿性，延长了潮湿条件下的存放时间。但仅在湿度低于60％RH时的效果较好。CN108097867描述了一种利用硅烷偶联剂、糠醇和锂的化合物改性水玻璃粘结剂，提高了水玻璃的强度，同时在65％RH的湿度下取得了较好的抗吸湿性能。综上，现有水玻璃砂存在砂抗吸湿性能差、强度低等问题。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术提供一种复合硬化水玻璃砂制芯用添加剂及其应用，其目的是解决以上水玻璃砂抗吸湿性能差、强度低等问题。技术方案：一种复合硬化水玻璃砂制芯用添加剂，包括组分I二氧化硅，组分II聚乙烯醇缩丁醛有机醇溶液和组分IIICa(OH)2，组分I二氧化硅，组分II聚乙烯醇缩丁醛有机醇溶液和组分IIICa(OH)2的质量百分比为：1-4：1-4：0.5-2。进一步的，组分I二氧化硅为结晶型二氧化硅、气相型二氧化硅、硅微粉、微硅粉、表面改性的二氧化硅或以二氧化硅为主要成分的矿物质中的一种或按任意比例混合的多种组分。进一步的，组分II聚乙烯醇缩丁醛有机醇溶液溶剂为聚乙烯醇缩丁醛作为溶质的质量比范围为8％～12％，溶剂为乙醇、甲醇或两者按任意比例混合的混合液。一种复合硬化水玻璃砂制芯用添加剂的应用，所述添加剂用于制备砂芯，砂芯包括原砂、粘结剂及添加剂，粘结剂为水玻璃粘结剂，水玻璃粘结剂的加入质量为原砂质量的2％～3％；以水玻璃粘结剂的质量为基准，添加剂的组分I质量百分比为10％～40％；添加剂的组分II质量百分比为10～40％；添加剂的组分III质量百分比为：5％～20％。进一步的，水玻璃粘结剂为钠水玻璃，钾水玻璃，或经改性后的上述两种水玻璃，或者两者按任意比例混合后的混合物。进一步的，砂芯的制备步骤为：按照配比分别称取原砂、粘结剂及添加剂各组分备用；混砂：先在混砂机中放入原砂，混砂开始后原砂中加入组分I二氧化硅，混合5～10s，然后加入水玻璃粘结剂，混合15～20s，然后加入组分II聚乙烯醇缩丁醛有机醇溶液，混合20～30s，然后加入组分IIICa(OH)2，混砂时间总计为90～120s，混砂完成后得到的型砂用于制芯；制芯采用电阻炉烘干工艺或者温芯盒工艺或者微波硬化工艺，制备‘8’字砂芯试样。进一步的，电阻炉烘干工艺为：设置电阻炉的温度为160～180℃，将混好的型砂利用手动制芯机，采用三锤法制备‘8’字型试样，将‘8’字型试样放入电阻炉中烘干，烘干时间为2～3min。进一步的，温芯盒工艺采用无机自动制芯机制芯，设置芯盒温度为150～180℃，热空气温度150～200℃，热空气压力0.2～0.3MPa，热空气吹气时间40～60s，将混好的型砂放入自动制芯机制备‘8’字型试样。进一步的，微波硬化工艺的微波加热硬化功率为1000～1400W，微波加热时间为90～180s。优点效果：本专利技术提供了一种复合硬化水玻璃砂用添加剂及应用。其在生产和使用过程中水玻璃粘结剂加入量≤3.0％，所混制的型砂制备的砂样强度高、抗吸湿性好。本专利技术所述添加剂应用于复合硬化制芯工艺中，制备的“8”字试样具有较高的抗拉强度，室温抗拉强度≥1.8MPa，“8”字试样在20～25℃，65～70％RH环境下4小时抗拉强度≥0.7MPa。附图说明图1为水玻璃粘结剂受热凝胶后的内部结构；图2为在水玻璃粘结剂中加入二氧化硅后受热凝胶的微观结构；图3为在水玻璃粘结剂中加入二氧化硅和聚乙烯醇缩丁醛(PVB)后受热凝胶的微观结构；图4为在水玻璃粘结剂中加入二氧化硅、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)和Ca(OH)2后受热凝胶的微观结构。具体实施例以下结合说明书附图更详细的说明本专利技术。一种复合硬化水玻璃砂制芯用添加剂，包括组分I二氧化硅，组分II聚乙烯醇缩丁醛(PVB)有机醇溶液和组分IIICa(OH)2，组分I二氧化硅，组分II聚乙烯醇缩丁醛有机醇溶液和组分IIICa(OH)2的质量百分比为：1-4：1-4：0.5-2。组分I二氧化硅为结晶型二氧化硅、气相型二氧化硅、硅微粉、微硅粉、表面改性的二氧化硅或以二氧化硅为主要成分的矿物质中的一种或按任意比例混合的多种组分。添加剂中的组分I二氧化硅作为添加剂的成分之一，其主要作用是在加热条件下与水玻璃粘结剂反应，提高砂芯的强度；二氧化硅是一种白色或灰色的粉末，粉末来源可为在冶炼硅铁和工业硅(金属硅)时产生出的SiO2气体与空气迅速冷凝沉淀而成的产物，或者直接由石英砂粉碎后得到的粉末；组分II聚乙烯醇缩丁醛(PVB)有机醇溶液溶剂为聚乙烯醇缩丁醛(PVB)作为溶质的质量比范围为8％～12％，溶剂为乙醇、甲醇或两者按任意比例混合的混合液。聚乙烯醇缩丁醛(简称PVB)有机醇溶液，是一种透明的有机高分子溶液；PVB有机醇溶液性能稳定，在加热时后成膜性好，耐酸碱性强，在本专利技术中引入的目的是提高砂样的抗吸湿性；添加剂中的组分IIICa(OH)2为灰色粉末。Ca(OH)2可在碱性条件下电离出Ca2+离子，与引入的高分子基团产生络合作用，主要作用在于强化砂样的抗吸湿性。复合硬化水玻璃砂制芯用添加剂用于制备砂芯，砂芯包括原砂、粘结剂及添加剂，粘结剂为水玻璃粘结剂，水玻璃粘结剂的加入质量为原砂质量的2％～3％；以水玻璃粘结剂的质量为基准，添加剂的组分I质量百分比为10％～40％；添加剂的组分II质量百分比为10～40％；添加剂的组分III质量百分比为：5％～20％。水玻璃粘结剂为水玻璃砂用的粘结剂，水玻璃粘结剂为钠水玻璃，钾水玻璃，或经改性后的上述两种水玻璃，或者两者按任意比例混合后的混合物。砂芯的制备步骤为：按照配比分别称取原砂、粘结剂及添加剂各组分备用；混砂：先在混砂机中放入原砂，混砂开始后原砂中加入组分I二氧化硅，混合5～10s，然后加入水玻璃粘结剂，混合15～20s，然后加入组分II聚乙烯醇缩丁醛(PVB)有机醇溶液，混合20～30s，然后加入组分IIICa(OH)2，混砂时间总计为90～120s，混砂完成后得到的型砂用于制芯；制芯采用电阻炉烘干工艺或者温芯盒工艺或者微波硬化工艺，制备‘8’字砂芯试样。电阻炉烘干工艺为：设置电阻炉的温度为160～180℃，将混好的型砂利用手动制芯机，采用三锤法制备‘8’字型试样，将‘8’字型试样放入电阻炉中烘干，烘干时间为2～3min。温芯盒工艺采用无机自动制芯机制芯，设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合硬化水玻璃砂制芯用添加剂，其特征在于：包括组分I二氧化硅，组分II聚乙烯醇缩丁醛有机醇溶液和组分IIICa(OH)

【技术特征摘要】
1.一种复合硬化水玻璃砂制芯用添加剂，其特征在于：包括组分I二氧化硅，组分II聚乙烯醇缩丁醛有机醇溶液和组分IIICa(OH)2，组分I二氧化硅，组分II聚乙烯醇缩丁醛有机醇溶液和组分IIICa(OH)2的质量百分比为：1-4：1-4：0.5-2。


2.根据权利要求1所述的复合硬化水玻璃砂制芯用添加剂，其特征在于：组分I二氧化硅为结晶型二氧化硅、气相型二氧化硅、硅微粉、微硅粉、表面改性的二氧化硅或以二氧化硅为主要成分的矿物质中的一种或按任意比例混合的多种组分。


3.根据权利要求1所述的复合硬化水玻璃砂制芯用添加剂，其特征在于：组分II聚乙烯醇缩丁醛有机醇溶液溶剂为聚乙烯醇缩丁醛作为溶质的质量比范围为8％～12％，溶剂为乙醇、甲醇或两者按任意比例混合的混合液。


4.一种如权利要求1所述的复合硬化水玻璃砂制芯用添加剂的应用，其特征在于：所述添加剂用于制备砂芯，砂芯包括原砂、粘结剂及添加剂，粘结剂为水玻璃粘结剂，水玻璃粘结剂的加入质量为原砂质量的2％～3％；以水玻璃粘结剂的质量为基准，添加剂的组分I质量百分比为10％～40％；添加剂的组分II质量百分比为10～40％；添加剂的组分III质量百分比为：5％～20％。


5.根据权利要求4所述的复合硬化水玻璃砂制芯用添加剂的应用，其特征在于：水玻璃粘结剂为钠水玻璃，钾水玻璃，或经改性后的上述两种水玻璃，或者两者按任意比例混...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟华，忻方海，宋来，李英民，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21