一种陶瓷自硬型砂的制备方法技术

本发明专利技术属于铸造技术领域，尤其是一种陶瓷自硬型砂的制备方法，本发明专利技术公开的陶瓷自硬型砂的制备方法，利用氧化锌与锌氯粉可以发生水化胶凝反应，溃散性较好，落砂清理方便，陶瓷覆膜砂强度远高于硅砂覆膜砂，灼烧减量和发气量低于硅砂覆膜砂，由砂芯引起的变形、气孔等铸造缺陷可明显降低，耐火度高，易溃散；稳定性好，不龟裂；高温浇注时可防止烧结和金属液的渗透，减少机械加工的工作量，可有效地防止铸件出现变形、脉纹等膨胀缺陷。能有效地提高铸件的尺寸精度和芯砂的耐火度。砂粒为球形，流动性好，易舂实，且透气性好，表面光滑，结构致密。密。

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷自硬型砂的制备方法


[0001]本专利技术属于铸造
，尤其是一种陶瓷自硬型砂的制备方法。

技术介绍

[0002]自硬砂是一种能自行硬化而强度较高的型砂。它具有自行硬化：水分低、强度高、造型和制芯操作简单，紧实方便以及高温强度低、退让性好等特点。目前，自硬砂在大，中型铸铁件、铸钢件生产中均得到较广泛的应用。自硬砂的出现，采用自硬砂铸型的干燥工序就不需要了，搬运工时可以减少。由于型砂的强度相当高，大平面的铸件无需插钉子，泥芯骨也可以简化，从而节省了造型工时，生产率大为提高。所以自硬砂能迅速的在铸钢、铸铁，甚至铜合金、铝合金的造型中应用。浇注出的铸件小的只几公斤，大的可达几十吨。消失模铸造不适合用干模砂，比较适合用自硬型砂，如水玻璃砂和水泥砂等，模具镶块铸造采用的是水玻璃砂。酚醛树脂覆膜砂具有较高的条件热稳定性，其次是呋喃树脂自硬砂，最后是三乙胺冷芯盒树脂砂。但上述覆膜砂制备工艺复杂，应用成本高、能耗大。如发气量大，易导致铸件产生气孔、冷隔等缺陷，膨胀系数大、受热集中地局部清砂困难。但陶瓷覆膜砂性能差别明显，例如用陶瓷覆膜砂制芯，无断芯现象，变形量小，能够提高排气歧管内腔流道的尺寸精度。磷酸盐自硬型砂具有许多优点：较好的成型性能、较低的成本、造型和制芯生产过程中操作比较简便等。汪超台等开展了磷酸盐自硬砂用固化剂的研究。中国专利CN201911076459.9一种气缸盖卸荷槽砂芯铸造工艺及气缸，卸荷槽砂芯采用100％粒度，40
‑
100目的陶瓷覆膜砂作为制作原料。本领域技术人员，亟待开发出一种陶瓷自硬型砂的制备方法。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本专利技术旨在提供一种陶瓷自硬型砂的制备方法。
[0004]本专利技术通过以下技术方案实现：一种陶瓷自硬型砂的制备方法，陶瓷覆膜砂包括陶瓷原砂、陶瓷粘结剂；其中陶瓷原砂为熔融陶瓷砂或烧结陶瓷砂；制备方法包括以下步骤：第一步、制备陶瓷粘结剂：按重量份数计，次氧化锌或氧化锌85～95份、磷酸钙或磷酸氢钙1.5～2.5份、锌氯粉溶液60～65份搅拌均匀即得；第二步、将陶瓷原砂加热到40～50℃，加入陶瓷粘结剂混合均匀，使陶瓷粘结剂包在砂粒表面，即得。粘结剂binder具有黏结性能的物质。无机粘结剂 inorganic binder由无机物质组成的粘结剂。
[0005]氧化锌与锌氯粉可以发生水化胶凝反应，磷酸钙或磷酸氢钙可以促进固化。次氧化锌和氧化锌来源广泛，价格低廉。
[0006]4ZnO+ZnCl2+5H2O
→
4ZnO
·
ZnCl2·
5H2O；ZnO+ZnCl2+2H2O
→
ZnO
·
ZnCl2·
2H2O；进一步的，所述第一步的次氧化锌为含氧化锌质量分数59%～61%。
[0007]进一步的，所述第一步的锌氯粉溶液15℃下波美度为62～65。
[0008]用波美度(
°
B
é
)表示浓度。溃散性collapsibility表示浇注后型（芯）砂是否容易解体而脱离铸件表面的性能。溃散性collapsibility表示浇注后型（芯）砂是否容易解体而脱离铸件表面的性能。发气量 gas evolution发气性型(芯)砂加热时析出气体的能力。
[0009]角形因数是陶瓷砂的实际比表面积与理论比表面积的比值，用来反映铸造用烧结陶瓷砂的几何形状。
[0010]进一步的，所述熔融陶瓷砂化学成分：三氧化二铝≥75%、三氧化二铁≤3%、二氧化硅15%～18%、二氧化钛2.0%～3.5%、含水量≤0.15%、灼烧减量≤3.5%、含泥量≤0.15%，角形系数≤1.1。
[0011]热态抗弯强度 hot bending strength试样在232 ℃
±
5℃下，硬化10 s后起模，测得的抗弯强度。
[0012]热态抗拉强度 hot tensile strength试样在232 ℃
±
5 ℃下，硬化10 s后起模，测得的抗拉强度。
[0013]进一步的，所述烧结陶瓷砂化学成分Al2O3≥45%、Fe2O3%≤1.5、SiO2＞50%、TiO2≤1.5%，角形系数≤1.1。
[0014]进一步的，所述第二步陶瓷粘结剂占陶瓷原砂质量的2.5%～3.5%。
[0015]并且，落砂破碎时，掺入一定量的水。
[0016]本专利技术公开的陶瓷自硬型砂的制备方法，溃散性较好，落砂清理方便，陶瓷覆膜砂强度远高于硅砂覆膜砂，灼烧减量和发气量低于硅砂覆膜砂，由砂芯引起的变形、气孔等铸造缺陷可明显降低。陶瓷砂的砂粒为球形，流动性好，易春实，具有热膨胀系数小、透气性好的特性，铸件一般不会产生类似覆膜砂膨胀带来的缺陷，砂粒表面光滑，结构组织致密，树脂能均匀地覆盖在表面；耐火度高，易溃散；稳定性好，不龟裂；性价比高，具有很强的抗高温能力，且高温浇注时可防止烧结和金属液的渗透，减少机械加工的工作量。本专利技术公开的陶瓷覆膜砂，可有效地防止铸件出现变形、脉纹等膨胀缺陷。球形的陶瓷砂体积最大、表面积最小，树脂用量相对硅砂要少、发气量小、铸件呛火缺陷少、膨胀率低，能有效地提高铸件的尺寸精度和芯砂的耐火度。砂粒为球形，流动性好，易舂实，且透气性好，表面光滑，结构致密，使得粘结剂能均匀覆盖。以往硅砂有机树脂覆膜砂缺点也相当明显、膨胀系数大，铸件尺寸精度低、耐火度低，铸件表面易粘砂，清理困难。陶瓷自硬型砂经济价值高，是普通铸钢壳芯用树脂覆膜砂价格的2～3倍左右，批量生产，利润收益大。
具体实施方式
[0017]下面用具体实施例说明本专利技术，但并不是对本专利技术的限制。
实施例1
[0018]原料：合肥肥东艾普拉斯15℃下波美度为65
°
B
é
的锌氯粉溶液；汉源源富锌业次氧化锌59%合格品。长治沁新能源ZRTS
‑
75
‑
50
‑
100熔融陶瓷砂化学成分：三氧化二铝75%、三氧化二铁3%、二氧化硅15%、二氧化钛3.5%、含水量0.15%、含泥量0.15%，角形系数1.1。
[0019]陶瓷自硬型砂的制备方法，陶瓷覆膜砂包括陶瓷原砂、陶瓷粘结剂；其中陶瓷原砂为熔融陶瓷砂或烧结陶瓷砂；制备方法包括以下步骤：第一步、制备陶瓷粘结剂：按重量份数计，次氧化锌95份、磷酸氢钙2.5份、锌氯粉溶液60份搅拌均匀即得；第二步、将陶瓷原砂
加热到50℃，加入陶瓷粘结剂混合均匀，使陶瓷粘结剂包在砂粒表面，陶瓷粘结剂占陶瓷原砂质量的3.5%，即得。
[0020]产品：发气量6.8ml/g、常温抗拉强度1.6MPa、灼烧减量2.2%、热态抗弯强度1.3MPa、常温抗弯强度4.1MPa、耐火度1800℃。
实施例2
[0021]原料：蜀山丰乐公司15℃下波美度为62
°
B
é
锌氯粉溶液；花山源泉金属次氧化锌61%一等品；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷自硬型砂的制备方法，其特征在于，所述陶瓷覆膜砂包括陶瓷原砂、陶瓷粘结剂；其中陶瓷原砂为熔融陶瓷砂或烧结陶瓷砂；制备方法包括以下步骤：第一步、制备陶瓷粘结剂：按重量份数计，次氧化锌或氧化锌85～95份、磷酸钙或磷酸氢钙1.5～2.5份、锌氯粉溶液60～65份搅拌均匀即得；第二步、将陶瓷原砂加热到40～50℃，加入陶瓷粘结剂混合均匀，使陶瓷粘结剂包在砂粒表面，即得。2.根据权利要求1所述的陶瓷自硬型砂的制备方法，其特征在于，所述第一步的次氧化锌为含氧化锌质量分数59%～61%。3.根据权利要求1所述的陶瓷自硬型砂的制备方法，其特征在于，所述第一步的锌氯粉溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：李孙德，张益艳，
申请(专利权)人：马鞍山市三川机械制造有限公司，
类型：发明
国别省市：