无机粘结剂、制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种适用于热空气固化用的铸造无机粘结剂、制备方法及其应用，所述的粘结剂配方中含有：30-40重量份200-400目的氢氧化铝、140-180重量份浓度为80-90%的磷酸，6-12重量份200-400目的硼酸，10-20重量份200-400目的碳酸镁及5-10重量份200-400目的氧化锌、150-280重量份的水。本发明专利技术的粘结剂采用热空气固化，免除了因混砂时加入粉状固化剂的粉尘污染，芯砂可使用时间长；全过程中没有有毒有刺激气味的物质排放；浇注后的铸件旧砂清理容易，减轻了工人工作量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化工领域，具体涉及一种适用于热空气固化用的铸造无机粘结剂、制备方法及其应用。
技术介绍
目前铸造生产中造型、制芯用的粘结剂主要分为有机和无机两大类，有机粘结剂(即有机树脂)粘结强度高，固化剂为液体，便于自动化定量生产，混砂时不产生粉尘污染，但有机树脂砂在浇注过程中产生有毒气体，如二噁英、氨气、二氧化硫等，环境污染严重，同时其成本很高。无机粘结剂符合党中央提出的环境友好型要求，目前生产上使用较多的是粘土和水玻璃，粘土砂(多为湿型)一般用于造型，对制芯来说其强度不高，生产的铸件往往有气孔等缺陷；水玻璃可以用于制芯，价格便宜，无毒无味，造型、制芯及浇注过程中都比较环保，但是其砂型(芯)溃散性差。现有的文献报道的磷酸盐粘结剂均为低中和度的粘结剂，其主要缺点为:1.合成粘结剂过程中物料是直接加到反应釜内，当物料是粉料时，如碳酸镁，加入到粘液状的反应物中时会被包裹在一起，要充分反应所需时间很长，往往会有没有完全反应的固态残留物，这也是导致粘结剂不稳定 的一个重要因素。2.粘结剂合成后期为了达到所需的密度，需要反复通过测密度一加水(或继续加热)一测密度一加水(或继续加热)……，耗时长，不利于生产，而且有时候会出现加水后粘结剂变浑浊，即使再加热也始终无法达到透明状态，降低了粘结剂的稳定性。3.磷酸盐砂硬化方式为自硬和热硬两种,前者在混砂时因为硬化剂为固体粉状从而导致大量粉尘污染，而且生产线上不易实现自动化定量加料，混好的砂可使用时间短。后者热硬加热时间长，成本高，且热硬后的砂型(芯)因吸湿导致存放稳定性差，采用高中和度粘结剂能够在一定程度上解决热硬砂型(芯)存放稳定性的问题，但高中和度粘结剂自身的稳定性差，存放过程中会有晶体析出，粘结剂品质下降，由此制备的砂型(芯)性能大大下降甚至完全不能使用。鉴于此，本专利技术开发一种新型环保型无机粘结剂，主要解决目前该类粘结剂存在的三个问题中的至少一个或者全部:一是改变合成过程中加料方法，调整组份配比，解决高中和度粘结剂稳定性差的问题；因为本专利技术的粘结剂是用在热空气固化的砂型(芯)上，这种固化方式在磷酸盐粘结剂使用中国内外还未见有报道，它不同于自硬和热硬，因此本粘结剂配方中除了高的碳酸镁外还加入了氧化锌，增大了粘结剂中碱性物质的量，使其应用热空气固化的砂型(芯)具有良好的抗吸湿性和存放稳定性，但它们会使粘结剂稳定性大大下降，本专利技术通过改变粉料的加入方式，调整组分配比以及合成后采用超声波震荡等措施解决了此种高中和度粘结剂稳定性差的问题。二是简化粘结剂生产工序，粘结剂合成完后直接得到所需要的密度，不需要再去调整，也改善了粘结剂的稳定性；三是采用该高中和度的粘结剂造型、制芯，采用热空气固化，混砂时直接加入液体粘结剂，造型、制芯后直接吹热空气使砂型(芯)固化产生强度，减少了该类粘结剂应用于自硬时的粉尘污染，也避免了粉状固化剂无法定量而导致不能进行自动化生产；同时由于粘结剂中加入了氧化锌，能够提高热空气固化后砂型(芯)的抗吸湿性和存放稳定性。对于形状简单、壁厚小于30mm的小件固化时间一般为30s 2min即可,形状复杂、壁厚大于50mm的大件固化时间一般为3 5min，生产效率高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种适用于热空气固化用的铸造无机粘结剂、制备方法及其应用。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下:本专利技术一方面涉及一种粘结剂，其配方含有:30-40重量份200-400目的氢氧化铝、140-180重量份浓度为80-90%的磷酸，6_12重量份200-400目的硼酸，10-20重量份200-400目的碳酸镁及5-10重量份200-400目的氧化锌、150-280重量份的水。在本专利技术的一个优选实施方式中，所述的粘结剂含有或者不含有其它组分；优选的，所述的粘结剂为无机粘结剂，即配方中不含有有机成分。在本专利技术的另一个优选实施方式中，所述的粘结剂密度为1.45g/cm3 1.55g/3cm ο本专利技术另一方面还涉及上述粘结剂的制备方法，其包括如下步骤:将氢氧化铝与25-35%配方量的水混匀，开动搅拌器，加热至沸腾，再缓慢加入磷酸，至反应物清澈透明，再加入硼酸至反应透明，将碳酸镁与40-50%配方量的水混匀后缓慢加入混合液中，至反应透明后再继续加热25-35分钟，最后再将氧化锌与剩余的水混匀后缓慢加入混合液中，反应至溶液呈透明的粘液，之后再继续加热25-35分钟，待其冷却后进行超声振荡。本专利技术还涉及上述粘结剂或者上述制备方法所制备的粘结剂在造型、制芯中的应用，所述的造型、制芯包括如下步骤:向原砂中加入2-4%重量配比的粘结剂以混制型砂，取一定量的型砂进行造型、制芯，然后通入热空气30s-5min硬化。在本专利技术的一个优选实施方式中，所述的型砂可使用时间可达10小时以上，砂型(芯)可以稳定存放I周以上。本专利技术的粘结剂采用热空气硬化，不需要加入粉状固化剂，免除了混砂时的粉尘污染，而且芯砂可使用时间长；此外，本专利技术的粘结剂混砂、造型、制芯及浇注等一直到铸件清理全过程中没有有毒有刺激气味的物质排放；本专利技术的粘结剂溃散性好，浇注后的铸件旧砂清理容易，减轻了工人工作量；本专利技术的粘结剂价格适中，在生产相同质量铸件的情况下其成本最低。具体实施例方式以下结合具体实例对本专利技术进行详细说明。实施例1:粘结剂的生产和性能测定目标:粘结剂配方中各组份为36克300目的氢氧化铝、163克浓度为85%的磷酸，8克300目的硼酸，15克300目的碳酸镁及10克300目的氧化锌及225克水。合成方法:先将氢氧化铝与60克水混匀加入容器中，开动搅拌器(一直到合成结束)，加热至沸腾，再缓慢加入磷酸，至反应物清澈透明，再加入硼酸至反应透明，再将碳酸镁与110克水混匀后缓慢加入混合液中，至反应透明后再继续加热25-35分钟，最后再将氧化锌与剩余的水混匀后缓慢加入混合液中，反应至溶液呈透明的粘液，之后再继续加热25-35分钟，待其冷却后进行超声振荡。理化性能检测:采用比重瓶法测定和密度计测定两者联合检测，测得密度为1.534g/cm3，符合要求。粘结剂采用试剂瓶密封保存8个月仍然透明，没有晶体析出，表明其稳定性好。实施例2:采用热空气固化制备壁厚50mm的砂芯方法:向原砂中加入3%该粘结剂，配置型砂，制备Φ50Χ50πιπι的标准试样若干，然后通入200°C，压力为0.15 0.25MPa的热空气2 3min后取模，待其冷却后测试试样的抗压强度，随机选取5个试样，抗压强度分别为:2.0lMPa, 1.98MPa，2.13MPa，2.05MPa,2.24MPa。随机选取3个试样，纵向剖开，可见试样完全硬透。实施例3:采用热空气固化制备壁厚30mm的砂芯方法:向原砂中加入3%该粘结剂，配置型砂，制备Φ 30 X 30mm的试样若干，然后通入200°C，压力为0.15 0.25MPa的热空气30 60s后取模，待其冷却测试试样的抗压强度，随机选取5个试样，抗压强度分别为:1.65MPa，1.88MPa，2.22MPa，1.79MPa，1.80MPa。随机选取3个试样，纵向剖开，可见试样完全硬透。实施例4:采用热空气固化测试试样的存放稳定性砂型(芯)存放稳定性表示硬化后砂型(芯)在存放过程中由于吸收空气中水分致使其强度下降的现象本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粘结剂，其配方含有：30?45重量份200?400目的氢氧化铝、140?180重量份浓度为80?90%的磷酸，6?12重量份200?400目的硼酸，10?20重量份200?400目的碳酸镁、5?10重量份200?400目的氧化锌以及150?280重量份的水。

【技术特征摘要】
1.一种粘结剂，其配方含有:30-45重量份200-400目的氢氧化铝、140-180重量份浓度为80-90%的磷酸，6-12重量份200-400目的硼酸，10-20重量份200-400目的碳酸镁、5-10重量份200-400目的氧化锌以及150-280重量份的水。2.根据权利要求1所述的粘结剂，其中所述的粘结剂含有或者不含有其它组分；优选的，所述的粘结剂为无机粘结剂。3.根据权利要求1或2所述的粘结剂，其中所述的粘结剂密度为1.45g/cm3 1.55g/3cm ο4.权利要求1-3任意一项所述的粘结剂的制备方法，其包括如下步骤:将氢氧化铝与25-35%配方量的水混匀，开动搅拌器，加热至沸腾，再缓慢加...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏露，张友寿，黄晋，李四年，何丹，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：