一种磷酸盐粘结剂砂及其制备和使用方法
【技术领域】
[0001]本发明属于铸造领域，提供一种磷酸盐粘结剂砂及其制备和使用方法。
【背景技术】
[0002]作为一个古老而传统的行业，铸造业一直是机械制造业最重要的基础行业。铸造业生产环境之差众所周知，其对大气、土壤、水均存在严重污染，随着人们环保意识的提高，实现清洁铸造生产已成为大家的共识。在现代铸造业中砂型铸造的份额超过80%，因此对砂型铸造的研究是实现绿色铸造的关键。
[0003]磷酸盐粘结剂作为一种无机粘结剂，其物理、化学、热等方面的性能能很好满足铸造生产要求，而且，在磷酸盐粘结剂制备一磷酸盐粘结剂砂及其型芯制备一浇铸一清理一旧砂循环利用全流程各环节基本无有毒有害物质产生及排放，属于绿色环保铸造连结剂。
[0004]现有的磷酸盐粘结剂铸造生产还存在一些问题，其中，较为突出的问题是磷酸盐粘结剂粘度大，磷酸盐粘结剂砂流动性差，很难适应现代铸造生产大批量、高效率制造复杂、精密铸型、砂芯。
【发明内容】
[0005]本发明在磷酸盐粘结剂砂中加入发泡剂，进而改善磷酸盐粘结剂砂的流动性等性會K。
[0006]本发明针对磷酸盐粘结剂砂存在的流动性差等问题，提出了一种新型磷酸盐粘结剂砂及其制备和使用方法。
[0007]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0008]本发明所述的磷酸盐粘结剂砂由原砂、磷酸盐粘结剂、发泡剂、固化剂、辅助材料经混合而成，原砂、磷酸盐粘结剂、发泡剂、固化剂、辅助材料的质量分数比=100: (I?40): (0.005?20): (0.1?15): (O?10)。其中:原砂为硅砂、石英砂、锆砂、镁砂、刚玉砂、铝硅系耐火材料砂、铬铁矿砂、橄榄石砂、石灰石砂、石墨砂、人造宝珠砂中的一种或它们的混合物；磷酸盐粘结剂包括磷酸、磷酸单盐、磷酸复盐中的一种或几种；发泡剂又称为起泡剂或泡沫剂，是指能促进泡沫发生，形成闭孔或连孔结构材料的物质。发泡剂种类为脂肪酸盐表面活性剂、烷基硫酸酯盐表面活性剂、烷基芳基磺酸盐表面活性剂、阳离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂、蛋白类表面活性剂中的一种或几种，以及它们的改性产品，而且发泡剂可以是原始状态的发泡剂试剂或者工业品，也可以是其溶液或加添泡沫稳定剂的复配发泡剂；固化剂包括金属氧化物、氢氧化物、络合物中的一种或几种；辅助材料包括稀释剂、溃散剂、增强剂、纤维中的一种或几种。
[0009]本发明所述的磷酸盐粘结剂砂的制备方法为:发泡剂或其溶液预发泡后与原砂、磷酸盐粘结剂、固化剂混合，发泡剂、磷酸盐粘结剂混合并发泡后与原砂、固化剂混合，原砂、磷酸盐粘结剂、发泡剂、固化剂一起发泡并混合等方法中的一种或几种。
[0010]本发明所述的磷酸盐粘结剂砂的使用方法为:制备好的磷酸盐粘结剂砂采用射砂填砂、灌注填砂、重力填砂、手工填砂等方法中的一种或几种填入砂箱或芯盒，然后通过热硬、自硬、气硬中的一种或几种方法硬化，得到砂型或砂芯。
[0011]本发明在保留磷酸盐粘结剂砂固有的清洁环保、溃散性好、强度较高等优势的同时，大幅度改善磷酸盐粘结剂砂的流动性差等问题，并可赋予磷酸盐粘结剂砂特殊的热物理性能等性能，是适应现代铸造生产的新型绿色铸型材料及铸造方法。
【具体实施方式】
[0012]实施例1
[0013]阳离子型表面活性剂和水按一定比例混合得到发泡剂溶液，用高速制泡机制泡。将石英砂、磷酸正盐粘结剂、泡沫、氧化铁粉搅拌混合得到磷酸盐粘结剂砂，其中石英砂、磷酸正盐粘结剂、发泡剂溶液、氧化铁粉质量分数比=100:4:20:1.4。所得磷酸盐粘结剂砂通过灌注的方式填入砂箱，加热保温硬化，得到磷酸盐粘结剂砂砂型。
[0014]实施例2
[0015]将质量比为100:40:5:8的硅砂、磷酸单盐粘结剂、蛋白类表面活性剂、含硼改性剂加入混砂机中混砂，手工填砂获得砂芯，加热保温硬化，得到磷酸盐粘结剂砂砂芯。
[0016]实施例3
[0017]将非离子型表面活性剂与磷酸复盐混合，放入制泡机中制成泡沫，再同铬铁矿砂、氧化镁粉混合，铬铁矿砂、磷酸复盐、发泡剂、氧化镁粉质量分数比=100:3:0.005:0.45，所得磷酸盐粘结剂砂采用手工填砂的方式填入芯盒，成型后静止得到磷酸盐粘结剂砂砂芯。
[0018]实施例4
[0019]在制泡机中对复配类发泡剂做预发泡，制得泡沫与石灰石砂、磷酸复盐粘结剂、氢氧化镁、稀释剂、溃散剂、玻璃纤维在混砂机中搅拌均匀，其中原砂、磷酸复盐粘结剂、发泡剂、氢氧化镁、稀释剂、溃散剂、玻璃纤维的质量比=100:1:10:0.1:2:1.3:3，所得磷酸盐粘结剂砂运用重力填砂的方式填入砂箱，向砂箱通入碱性气体，固化得到砂型。
【主权项】
1.一种磷酸盐粘结剂砂及其制备和使用方法，其特征是:磷酸盐粘结剂砂由原砂、磷酸盐粘结剂、发泡剂、固化剂、辅助材料经混合而成，原砂、磷酸盐粘结剂、发泡剂、固化剂、辅助材料的质量分数比=100: (I?40): (0.005?20): (O?15): (O?10)。2.按照权利要求1所述的磷酸盐粘结剂砂及其制备和使用方法，其特征是，所述的原砂是硅砂、石英砂、锆砂、镁砂、刚玉砂、铝硅系耐火材料砂、铬铁矿砂、橄榄石砂、石灰石砂、石墨砂、人造宝珠砂中的一种或它们的混合物。3.按照权利要求1所述的磷酸盐粘结剂砂及其制备和使用方法，其特征是，所述的磷酸盐粘结剂是磷酸、磷酸单盐、磷酸复盐中的一种或几种，以及它们的改性产品。4.按照权利要求1所述的磷酸盐粘结剂砂及其制备和使用方法，其特征是，所述的发泡剂又称为起泡剂或泡沫剂，是指能促进泡沫发生，形成闭孔或连孔结构材料的物质。发泡剂种类为脂肪酸盐表面活性剂、烷基硫酸酯盐表面活性剂、烷基芳基磺酸盐表面活性剂、阳离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂、蛋白类表面活性剂中的一种或几种，以及它们的改性产品。5.按照权利要求1所述的磷酸盐粘结剂砂及其制备和使用方法，其特征是，所述的发泡剂是原始状态的发泡剂试剂或者工业品、溶液或加添泡沫稳定剂的复配发泡剂。6.按照权利要求1所述的磷酸盐粘结剂砂及其制备和使用方法，其特征是，所述的固化剂是金属的氧化物、氢氧化物、络合物中的一种或几种。7.按照权利要求1所述的磷酸盐粘结剂砂及其制备和使用方法，其特征是，磷酸盐粘结剂砂中辅助材料是改性剂、稀释剂、溃散剂、增强剂、纤维中的一种或几种。8.按照权利要求1所述的磷酸盐粘结剂砂及其制备和使用方法，其特征是，磷酸盐粘结剂砂的制备方法是发泡剂或其溶液预发泡后与原砂、磷酸盐粘结剂、固化剂混合，发泡剂、磷酸盐粘结混合并发泡后与原砂、固化剂混合，原砂、磷酸盐粘结剂、发泡剂、固化剂一起发泡并混合中的一种或几种方法。9.按照权利要求1所述的磷酸盐粘结剂砂及其制备和使用方法，其特征是，制备好的磷酸盐粘结剂砂采用射砂填砂，灌注填砂，重力填砂，手工填砂中的一种或几种方法填入砂箱或芯盒。10.按照权利要求1所述的磷酸盐粘结剂砂及其制备和使用方法，其特征是，填入砂箱或芯盒的磷酸盐粘结剂砂通过热硬、自硬、气硬中的一种或几种方法硬化，得到砂型或砂芯。
【专利摘要】本发明针对磷酸盐粘结剂砂存在的流动性差等问题，提出了一种新型磷酸盐粘结剂砂及其制备和使用方法，本发明中磷酸盐粘结剂砂的主要组分为原砂、磷酸盐粘结剂、发泡剂、固化剂、辅助材料，配合预发泡或混合发泡等方法，获得流动性等性能优良的新型磷酸盐粘结剂砂及其砂型、砂芯。本发明在保留磷酸盐粘结剂砂固有的清洁环保、溃散性好、强度较高等优势的同时，大幅度改善磷酸盐粘结剂砂的流动性差等问题，并可赋予磷酸盐粘结剂砂特殊的热物理性能等性能，是适应现代铸造生产的新型绿色铸型材料及铸造方法。
【IPC分类】B22C1/18
【公开号】CN105108043
【申请号】CN201510569716
【发明人】谢卫东, 胡发平, 秦杰, 李小华, 张玺, 马全杨, 杨艳, 彭晓东, 曾庆文, 姚远, 何建明
【申请人】重庆大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年9月9日