一种抗脉纹覆膜砂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种抗脉纹覆膜砂及其制备方法，按照重量份，包括如下原料制成：硅砂100份、酚醛树脂1

A vein resistant coated sand and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种抗脉纹覆膜砂及其制备方法


[0001]本专利技术属于覆膜砂
，具体涉及一种抗脉纹覆膜砂及其制备方法。

技术介绍

[0002]我国新能源汽车、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。
[0003]不同材质的金属铸件的浇注温度从1350
‑
1600℃不等，铸造最常用造型材料为石英质的硅砂，石英为硅氧四面体，在573℃会有a
→
β的相变膨胀，硅砂的膨胀，造成砂芯开裂，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、宝珠砂、陶粒砂)等虽然综合性能较高，但是资源稀缺、价格昂贵。
[0004]CN106552902A公开了高效抗脉纹型覆膜砂及其制备方法，所述高效抗脉纹型覆膜砂按照质量份数包括：混配砂88～92份、粘结剂1～4份、固化剂0.1～0.8份、增强剂0.001～0.02份、润滑剂0.01～0.2份、容让性复合粉0.45～4.5份和添加剂0.9～9份。该专利技术中锆砂、橄榄石砂和锂辉石砂均为特种砂，价格高，且通过降低二氧化硅的含量，来控制膨胀率。
[0005]CN100482378C公开了防止铸件脉纹缺陷的原砂添加剂，包括下列重量配方：透明石英8％、方解石1％、海泡石1％、高岭石70％、叶蜡石10％、磁铁石10％；既不影响混合料、砂芯(型)常现使用性能，又能以防止铸件脉纹缺陷为主，同时对铸件气孔、粘砂(烧结)等缺陷有辅助疗效。该申请是一种原砂添加剂，添加在造型材料中。
[0006]CN111872316A公开了一种3D打印砂添加剂及其应用，添加剂原料包括熔融石英、锂辉石、铁化合物、羧甲基纤维素醚和碳素材料，该申请的添加剂具有抗脉纹、防止皮下气孔及防止化学性粘砂的的效果。但是为通过熔融石英、锂辉石、铁化合物、羧甲基纤维素醚和碳素材料等降低二氧化硅的含量，来降低热膨胀率，并不能将相变膨胀吸收。
[0007]鉴于以上原因，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0008]为了解决现有技术存在的以上问题，本专利技术提供了一种抗脉纹覆膜砂及其制备方法，本专利技术的方法通过抗脉纹剂包覆在覆膜砂的表面，不影响覆膜砂的常规性能，并且制备的覆膜砂具有优异的耐热性能，成本低，降低了铸件的报废率。
[0009]本专利技术的第一目的，提供了一种抗脉纹覆膜砂，按照重量份，包括如下原料制成：硅砂100份、酚醛树脂1
‑
3份、固化剂0.1
‑
0.45份、润滑剂0.05
‑
0.21份和抗脉纹剂0.05
‑
0.1份。
[0010]进一步的，按照重量份，包括如下原料制成：硅砂100份、酚醛树脂2份、固化剂0.275份、润滑剂0.13份和抗脉纹剂0.075份。
[0011]进一步的，所述的抗脉纹剂为聚酰亚胺、PBO纤维和聚苯并咪唑中的一种或几种。
[0012]聚酰亚胺在300℃的空气中，能耐1000h，其高温机械性能仍然良好，且耐磨、耐辐射、耐燃性能优异，短期能经受500℃的高温处理。
[0013]PBO纤维(聚对苯撑苯并二噁唑纤维)产品的耐热温度达到600℃，极限氧指数68，在火焰中不燃烧、不收缩，耐热性和难燃性高。
[0014]聚苯并咪唑主要用于要求纤维阻燃、耐高温和无烟的领域。包括耐高温手套、高温防护服、传送带等，可在500℃短时间使用，并具备一定的高温粘结性。
[0015]本专利技术中所述的抗脉纹剂选择多种时可以按照任意比例混合而成。
[0016]进一步的，聚酰亚胺或聚苯并咪唑的粒径＞300目，PBO纤维长度＜30mm。
[0017]进一步的，所述的固化剂为质量分数为30
‑
50％的乌洛托品水溶液。
[0018]进一步的，润滑剂为硬脂酸钙。
[0019]由于高温金属液在凝固过程中会释放大量的潜热，这些热被砂芯(型)吸收后，砂粒的温度从常温快速的上升到800℃以上。砂粒在573℃阶段时，就会急剧的相变膨胀，这种膨胀力大于树脂之间的粘结力的时候，砂芯就会开裂，此时如果金属液没有完全凝固，金属液就会渗入开裂的砂芯缝隙中，造成铸件的报废。管类铸件，砂芯是圆形的，内外层收缩膨胀不一致，极易开裂。
[0020]本专利技术方法在混制的过程中加入抗脉纹剂得到了抗脉纹覆膜砂，高温金属液在注入型腔后，使用本专利技术所述的抗脉纹覆膜砂制作的砂芯能够吸收相变膨胀，砂粒之间有足够的退让性，解决材料常规覆膜砂在产生大型管类铸件不良率高的问题。
[0021]本专利技术的抗脉纹剂在130
‑
160℃条件下以辅剂形式添加到覆膜砂中，制芯温度在200
‑
300℃，该温度下抗脉纹剂本身具备一定的耐热性，不会发生分解。浇注阶段，当砂芯受热温度逐步到500
‑
600℃时，这些抗脉纹剂逐步分解，让砂粒间有一定的退让性。
[0022]本专利技术的第二目的，提供了一种所述抗脉纹覆膜砂的制备方法，所述的方法包括如下步骤：
[0023](1)按照各原料的重量份，分别称取备用；
[0024](2)将备用的硅砂进行加热，再加入酚醛树脂，搅拌均匀，搅拌时间为20
‑
30s，加入固化剂，搅拌均匀，搅拌时间为20
‑
30s，加入抗脉纹剂，搅拌均匀，最后加入润滑剂，搅拌均匀，搅拌时间为20
‑
30s，冷却，得到所述的抗脉纹覆膜砂。
[0025]进一步的，步骤(2)中硅砂加热至130
‑
160℃。
[0026]本专利技术所述的抗脉纹覆膜砂制成的砂芯在不同温度阶段，都能发挥不同的效果：阶段I，当砂芯的温度逐渐到500℃时，抗脉纹剂逐步呈现融化态，并提供一定的粘结强度，维持砂芯的高温性能，抗脉纹剂像“海绵”一样吸收前期的热膨胀；阶段II当砂芯的温度升到硅砂的相变温度时，抗脉纹剂会受热分解，形成弥散的细小孔隙，用于“容纳”二氧化硅的a
→
β的膨胀，避免砂粒粘结骨架结构破坏，继续保持砂芯的尺寸轮廓精度，为生产精密尺寸的铸件提供保障，尤其是解决了普通硅砂能用于高端管类铸件的特殊需求。
[0027]潜热：相变潜热的简称，指物质在等温等压情况下，从一个相变化到另一个相吸收或放出的热量。
[0028]粘砂：铸件表面上粘附有一层难以清除的砂粒称为粘砂。粘砂既影响铸件外观，又增加铸件清理和切削加工的工作量，甚至会影响机器的寿命
[0029]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0030](1)在浇注的时候，砂芯受到高温金属液的持续热效应，在较短时间内，靠近金属液的砂芯温度会从常温迅速上升到600℃以上，这时包覆在砂表面有机物树脂，因受热发生
逐步分解，降低砂粒之间的粘结骨架，若硅砂再有热膨胀力，就会迅速的产生裂纹；本专利技术中所述的抗脉纹剂在此温度下会熔解，形成一定量的孔隙空间，吸收硅砂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗脉纹覆膜砂，其特征在于，按照重量份，包括如下原料制成：硅砂100份、酚醛树脂1
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3份、固化剂0.1
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0.45份、润滑剂0.05
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0.21份和抗脉纹剂0.05
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0.1份。2.根据权利要求1所述的一种抗脉纹覆膜砂，其特征在于，按照重量份，包括如下原料制成：硅砂100份、酚醛树脂2份、固化剂0.275份、润滑剂0.13份和抗脉纹剂0.075份。3.根据权利要求1或2所述的一种抗脉纹覆膜砂，其特征在于，所述的抗脉纹剂为聚酰亚胺、PBO纤维和聚苯并咪唑中的一种或几种。4.根据权利要求3所述的一种抗脉纹覆膜砂，其特征在于，聚酰亚胺或聚苯并咪唑的粒径＞300目，PBO纤维长度＜30mm。5.根据权利要求1或2所述的一种抗脉纹覆膜砂，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹海军，张鹏，包羽冲，訾豪，方刚，
申请(专利权)人：北京仁创砂业铸造材料有限公司，
类型：发明
国别省市：