专利名称：一种铸造用水玻璃联合改性的方法
技术领域：
本发明涉及一种铸造用水玻璃联合改性的方法，属于铸造技术领域。
背景技术：
当前，水玻璃改性 的方法可以分为两大类，即物理改性和化学改性。通过以外加能 量的形式来消除水玻璃的老化，提高水玻璃的粘结性能，但不改变其化学成分的方法，称为 水玻璃的物理改性。在水玻璃中加入一种或几种化学物质，以达到改性目的的方法称为化 学改性。综合应用以上两种改性措施，称为物理_化学联合改性。水玻璃与砂的混合物是当前铸造业常用的造型材料之一，与其它型砂相比，具有 无(或少)粉尘污染、无毒害、型砂流动性好、易紧实、劳动强度低、操作简便、能耗低、硬化 强度高、尺寸精度好等优点。但在目前国内的一些铸造厂中，由于铸造用的水玻璃质量优劣 不一，不得不依靠提高水玻璃加入量来保证砂型的强度，从而导致型砂残留强度高、溃散性 差、旧砂回用率低等技术问题。此外，水玻璃还会随放置时间的增加而出现凝胶化等“老化” 现象，从而降低其粘结性能。因此，自上个世纪80年代以来，国内外都在注重水玻璃改性的 研究，以提高水玻璃粘结力，并在保证铸型强度的前提下减少水玻璃加入量，消除或延缓老 化。
发明内容
为解决现有型砂存在的水玻璃用量大、型砂残留强度高等问题，本发明提供一种 能有效提高水玻璃粘结力，延缓水玻璃老化，降低水玻璃用量，提高型砂残留强度的铸造型 砂用水玻璃联合改性方法。本发明通过下列技术方案实现一种铸造用水玻璃联合改性的方法，其特征在于 经过下列各步骤A.在水中溶入质量百分比为0. 3 的羧甲基纤维素钠、0. 3 的聚乙烯 烷基醇醚、0. 3 的聚丙烯酰胺、0. 2 0. 8%的糊精，并加热、搅拌至沸腾后，继续加热 20 40分钟，停止加热并冷却到室温，得到无色半透明粘稠状液体——有机复合改性剂；B.按有机复合改性剂水玻璃=1 2 5的质量比，将步骤A所得的有机复合 改性剂加入到铸造用水玻璃中，加热并搅拌至沸腾后，继续加热20 40分钟，冷却至室温， 得到棕褐色粘稠液体——有机改性水玻璃；C.去除步骤B所得的有机改性水玻璃的表面致密膜，在其中加入质量百分比为 1 8%的磷酸氢二钾、0. 1 的十二烷基硫酸钠或烷基磺酸钠、1 6%的纳米蒙脱土， 于室温下搅拌1 2小时，得到化学复合改性水玻璃；D.将步骤C得到的化学复合改性水玻璃，盛入安装有金属电极的绝缘容器中，通 过电极施加电压为60 180V，频率为30 60Hz的脉冲电流进行处理，处理时间为30 120秒，得到联合改性水玻璃。所述水为蒸馏水或去离子水。
所述步骤C得到的联合改性水玻璃，按造型砂质量的3 8%计，与造型砂混合后， 按常规方法制得型砂。本发明的优点和效果采用上述方案得到的联合改性水玻璃，与普通水玻璃相比， 当应用于CO2硬化砂时，在水玻璃加入量均为5 %时，可以提高型砂即时强度80 120 %、 湿强度120 165%、24小时强度50 80%和烘干强度30 50%，并降低残留强度40 60% ；当应用于有机脂硬化砂时，在水玻璃加入量均为4%时，可以提高型砂湿强度20 40%，干强度30 45%，并降低残留强度40 60%。在保证型砂使用强度前提下，降低水 玻璃用量，并可有效地降低型砂的残留强度，从而改善型砂溃散性，得高旧砂回用率，有效 解决了水玻璃加入量大、型砂残留强度高等问题。所得联合改性水玻璃可应用于铸造用CO2 硬化砂或有机脂硬化砂中。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明做进一步描述。实施例1A.在300ml水中溶入1.8g的羧甲基纤维素钠、0.9g聚乙烯烷基醇醚、0.9g聚丙烯 酰胺、1. 5g糊精，同时加热、搅拌至沸腾后，继续加热30分钟，停止加热并冷却到室温，得到 有机复合改 性剂，为无色半透明粘稠状液体；B.按有机复合改性剂水玻璃=1 3.5的质量比，将步骤A所得的有机复合改 性剂加入到铸造用水玻璃中，加热并搅拌至沸腾后，继续加热40分钟，再冷却到室温，得到 有机改性水玻璃，为棕褐色粘稠液体；C.将步骤B所得的有机改性水玻璃的表面致密膜去除，在其中加入55g磷酸氢二 钾、2g十二烷基硫酸钠、15g纳米蒙脱土，室温下搅拌1小时，得到化学复合改性水玻璃；D.将步骤C得到的化学复合改性水玻璃，盛入安装有金属电极的绝缘容器中，通 过电极施加电压为110，频率为50Hz的脉冲电流进行处理，处理时间为60秒，得到联合改性 水玻璃。以造型砂质量的5%计，将联合改性水玻璃加入到造型砂中，按常规制成有机脂自 硬砂，测定其性能为湿抗拉强度0. 258MPa, 24小时抗拉强度0. 448MPa,分别比用同量普通 水玻璃混制的型砂提高43. 3%和60. 0% ；800°C灼烧后残留强度0. 092MPa,比用普通水玻 璃混制的型砂降低60.8%。实施例2A.在400ml蒸馏水中溶入1.2g羧甲基纤维素钠、4g聚乙烯烷基醇醚、4g聚丙烯酰 胺、0. 8g糊精，同时加热、搅拌至沸腾后，继续加热40分钟，停止加热并冷却到室温，得到有 机复合改性剂，为无色半透明粘稠状液体；B.按有机复合改性剂水玻璃=1 5的质量比，将步骤A所得的有机复合改性 剂加入到铸造用水玻璃中，加热并搅拌至沸腾后，继续加热30分钟，再冷却到室温，得到有 机改性水玻璃，为棕褐色粘稠液体；C.将步骤B所得的有机改性水玻璃的表面致密膜去除，在其中加入196g磷酸氢二 钾、12g烷基磺酸钠、98g纳米蒙脱土，于室温下搅拌2小时，得到化学复合改性水玻璃；D.将步骤C得到的化学复合改性水玻璃，盛入安装有金属电极的绝缘容器，通过电极施加电压为60V，频率为60Hz的脉冲电流进行处理，处理时间为120秒，得到联合改性 水玻璃。以造型砂质量的8%计，将联合改性水玻璃加入到造型砂中，按常规吹入CO2气体 制成硬化型砂，测定其性能为湿抗拉强度0. 104MPa，24小时抗拉强度0. 332MPa，烘干强度 0. 392MPa。分别比用同量普通水玻璃混制的型砂提高116. 7%,78. 3%和50. 2% ；800°C灼 烧后残留强度0. 153MPa,比用普通水玻璃混制的型砂降低63. 7%。实施例3A.在500ml去离子水中溶入5g羧甲基纤维素钠、3g聚乙烯烷基醇醚、3g聚丙烯酰 胺、4g的糊精，同时加热、搅拌至沸腾后，继续加热20分钟，停止加热并冷却到室温，得到有 机复合改性剂，为无色半透明粘稠状液体；B.按有机复合改性剂水玻璃=1 2的质量比，将步骤A所得的有机复合改性 剂加入到铸造用水玻璃中，加热并搅拌至沸腾后，继续加热20分钟，再冷却到室温，得到有 机改性水玻璃，为棕褐色粘稠液体；C.将步骤B所得的有机改性水玻璃的表面致密膜去除，在其中加入15g磷酸氢二 钾、15g十二烷基硫酸钠、92g纳米蒙脱土，于室温下搅拌1.5小时，得到化学复合改性水玻 璃；D.将步骤C中得到的化学复合改性水玻璃，盛入安装有金属电极的绝缘容器中， 通过电极施加电压为180V，频率为30Hz的脉冲电流进行处理，处理时间为30秒，得到联合 改性水玻璃。以造型砂质量的3%计，将联合改性水玻璃加入到造型砂中，按常规制成有机脂自 硬砂，测定其性能为湿抗拉强度0. 278MPa, 24小时抗拉强度0. 441MPa,分别比用同量普通 水玻璃混制的型砂提高43. 9%和60. 7% ；800°C灼烧后残留强度0. 096MPa,比用普通水玻 璃混制的型砂降低61. 1%。
权利要求
一种铸造用水玻璃联合改性的方法，其特征在于经过下列各步骤A.在水中溶入质量百分比为0.3～1％的羧甲基纤维素钠、0.3～1％的聚乙烯烷基醇醚、0.3～1％的聚丙烯酰胺、0.2～0.8％的糊精，并加热、搅拌至沸腾后，继续加热20～40分钟，停止加热并冷却到室温，得到有机复合改性剂；B.按有机复合改性剂∶水玻璃＝1∶2～5的质量比，将步骤A所得的有机复合改性剂加入到铸造用水玻璃中，加热并搅拌至沸腾后，继续加热20～40分钟，冷却至室温，得到有机改性水玻璃；C.去除步骤B所得的有机改性水玻璃的表面致密膜，在其中加入质量百分比为1～8％的磷酸氢二钾、0.1～1％的十二烷基硫酸钠或烷基磺酸钠、1～6％的纳米蒙脱土，于室温下搅拌1～2小时，得到化学复合改性水玻璃；D.将步骤C得到的化学复合改性水玻璃，盛入安装有金属电极的绝缘容器中，通过电极施加电压为60～180V，频率为30～60Hz的脉冲电流进行处理，处理时间为30～120秒，得到联合改性水玻璃。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤A中的水为蒸馏水或去离子水。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤C得到的联合改性水玻璃，按造 型砂质量的3 8%计，与造型砂混合后，按常规方法制得型砂。
全文摘要
本发明提供一种铸造用水玻璃联合改性的方法，先在水中溶入质量百分比为0.3～1％的羧甲基纤维素钠、0.3～1％的聚乙烯烷基醇醚、0.3～1％的聚丙烯酰胺、0.2～0.8％的糊精，加热、搅拌20～40分钟；再按1∶2～5的质量比加入铸造用水玻璃，加热并搅拌20～40分钟，再冷却到室温；去除表面致密膜，加入质量百分比为1～8％的磷酸氢二钾、0.1～1％的十二烷基硫酸钠或烷基磺酸钠、1～6％的纳米蒙脱土，在室温下搅拌1～2小时，通过脉冲电流进行处理30～120秒，得到联合改性水玻璃。本发明方法可在满足型砂使用强度的前提下，有效降低水玻璃用量，同时降低型砂的残留强度，改善型砂溃散性，提高旧砂回用率，降低成本。
文档编号B22C1/18GK101934349SQ20101028181
公开日2011年1月5日 申请日期2010年9月15日 优先权日2010年9月15日
发明者丁恒敏, 张希俊, 张方, 李莉, 谈剑 申请人:昆明理工大学