本发明涉及覆膜砂技术领域，尤其涉及一种铸造用抗裂不易粘的覆膜砂。
背景技术：
铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却、凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。铸造毛胚因近乎成形，而达到免机械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上减少了时间。铸造是现代机械制造工业的基础工艺之一。
覆膜砂是指造型前在砂粒表面上覆有一层固体树脂膜的型砂或芯砂。近年来广泛使用的是热法用覆膜砂的生产工艺，即把砂预热到一定温度，加树脂使其熔融，搅拌使树脂包覆在砂粒表面，加乌洛托品水溶液及润滑剂，冷却、破碎、筛分得覆膜砂。由于覆膜砂具有强度高、发气量低、生产铸件尺寸精度高、表面光洁、便于保存等优点，近年来应用日益广泛。
目前，在一些金属在铸造过程中，覆膜砂由于受高温作用，其硬化的程度较高，容易产生裂纹，造成铸件形成气孔缺陷，并且在浇铸完成后，覆膜砂由于不易与铸件产生分离，造成铸件的光洁度大大降低，铸件脱模困难。
技术实现要素：
针对背景技术中存在的问题，本发明提出一种铸造用抗裂不易粘的覆膜砂，其具有耐高温致密度好，不易铸件粘砂的特性，解决了传统覆膜砂造型出现的铸件气孔多，脱模困难的缺陷。
本发明提出了一种铸造用抗裂不易粘的覆膜砂，其原料按重量份包括：石英砂80-100份、大理石30-50份、滑石粉5-15份、叶腊石5-15份、粉煤灰1-10份、石膏粉1-5份、耐火材料5-15份、氟硅酸钠1-5份、氧化镁5-10份、微量元素0.1-0.5份、增效剂2-8份、改性酚醛树脂2-10份、乌洛托品0.1-1份、水1-3份；
其中，制备所述改性酚醛树脂的方法包括：按重量份将100份苯酚、10-20份木质素和1-5份对甲基苯磺酸混合后在100-150℃下反应2-8h，加入50-100份甲醛、2-20份氢氧化钾，在60-100℃下反应1-5h得到粘稠物，用60-70℃水将所述粘稠物洗涤2-5次后脱水干燥，粉碎，得到所述改性酚醛树脂。
优选地，所述耐火材料为锆英粉、刚玉粉、镁砂粉、铬铁矿粉或者铝矾土粉。
优选地，所述微量元素选自Si、B、Pb、Mn、Zn、Sn、V、Cr、Ni中的一种或者多种的组合。
优选地，所述增效剂为改性淀粉，其制备方法包括：将淀粉加入80-90wt％的乙醇水溶液中，搅拌下加入烧碱，30-40℃下碱化反应20-30min，再加入硼酸，50-120℃下搅拌30-50min，得到所述改性淀粉，其中淀粉、烧碱、硼酸的重量配比为1:0.1-0.3:0.03-0.05。
优选地，所述木质素选自造纸黑液浓缩液、高沸醇木质素、木质素磺酸钠、木质素磺酸钙或碱木质素中的一种或者多种的组合。
优选地，所述铸造用抗裂不易粘的覆膜砂，其原料按重量份包括：石英砂85-95份、大理石35-45份、滑石粉8-12份、叶腊石8-12份、粉煤灰3-6份、石膏粉2-4份、耐火材料8-12份、氟硅酸钠2-4份、氧化镁7-8份、微量元素0.2-0.4份、增效剂4-6份、改性酚醛树脂4-8份、乌洛托品0.3-0.8份、水2-3份。
优选地，所述铸造用抗裂不易粘的覆膜砂，其原料按重量份包括：石英砂90份、大理石40份、滑石粉10份、叶腊石10份、粉煤灰5份、石膏粉3份、耐火材料10份、氟硅酸钠3份、氧化镁8份、微量元素0.3份、增效剂5份、改性酚醛树脂6份、乌洛托品0.5份、水2份。
优选地，制备所述覆膜砂的方法包括：按上述配比将石英砂、大理石、滑石粉、叶腊石、粉煤灰、石膏粉、耐火材料放入粉碎机中粉碎，过200-300目筛，加入混砂机中升温至180-200℃，混碾3-5min，降温至130-140℃加入改性酚醛树脂后混匀，将乌洛托品溶于水后得到固化剂溶液，将固化剂溶液分两次加入到混砂机中混匀，再降温至90-100℃加入氟硅酸钠、氧化镁、微量元素和增效剂，混碾1-3min后，出砂到破碎机中，风冷至40-60℃后进行破碎，过筛后冷却至常温，得到所述铸造用抗裂不易粘的覆膜砂。
优选地，将固化剂溶液分两次加入到混砂机中时，第一次加入的量为固化剂溶液的60-80wt％，第二次加入的量为固化剂溶液的20-40wt％；且将固化剂溶液第一次加入到混砂机中，混碾1-1.5min，将固化剂溶液第二次加入到混砂机中，混碾0.5-1min。
本发明中提出的一种铸造用抗裂不易粘的覆膜砂，除了加入石英砂作为覆膜砂的基体材料以外，还选择加入了大理石，由于大理石除了具有良好的成型特点以外，还可以在高温下产生化学反应，有气体挥发和产生白色粉末的特点，二者有利于铸件后续与铸壁分离，具有脱模容易的优点；滑石粉和叶腊石的加入，与石英砂形成粘合硬化，可以形成具有一定支撑强度的覆膜砂材料；粉煤灰、石膏则作为填充材料，加水后生成硬性矿物，除了具有良好的成型作用以外，还改善了覆膜砂的表面性能，有利于熔融金属的流动，使得铸件饱满，覆膜砂的强度性能也得到了一定的提高；耐火材料的加入，除了提高覆膜砂的耐火度以外，还可以防止粘砂，有利于铸件表面光洁；氧化镁由于能耐高温达到1800℃以上，其高温下与石英砂形成高速混合，其耐火特性使得本发明覆膜砂的耐火度≥2000℃，提高了覆膜砂的导热性能，使得熔融金属在铸模中的冷却速度加快，使铸件内部组织细密，机械性能显著提高；微量元素则可以根据铸件的需要，使得铸件表面低熔点金属的含量高于铸件内的含量，进一步提高铸件性能；更要的是，本发明中采用改性酚醛树脂作为粘合剂，由于改性酚醛树脂是通过木质素进行改性得到，木质素上大量羟基的存在，可以与醛基同时参与反应，其醛基与羟甲基苯酚发生反应，在酚醛树脂中可以引入较大的取代基团，减少了酚醛树脂间的缩聚作用，大大增强了改性酚醛树脂的粘接性能；增效剂则通过淀粉碱化后得到，其具有良好的粘合性能，与酚醛树脂一起作为粘合剂，大大增强了覆膜砂的致密度和塑性性能，避免了高温下覆膜砂产生硬化导致裂纹产生的现象。
综合上述，本发明所述铸造用抗裂不易粘的覆膜砂通过以石英砂、大理石等作为基体材料，加入具有良好的粘接性能的改性酚醛树脂和各种改善覆膜砂抗裂、耐火以及表面流动、成型方面性能的添加剂，由此获得了一种具有致密结构，且与铸件易于分离的覆膜砂材料。
具体实施方式
实施例1
本实施例中，一种铸造用抗裂不易粘的覆膜砂，其原料按重量份包括：石英砂80份、大理石50份、滑石粉5份、叶腊石15份、粉煤灰1份、石膏粉5份、锆英粉5份、氟硅酸钠5份、氧化镁5份、微量元素0.5份、增效剂2份、改性酚醛树脂10份、乌洛托品0.1份、水3份；所述增效剂为改性淀粉，其制备方法包括：将淀粉加入80wt％的乙醇水溶液中，搅拌下加入烧碱，40℃下碱化反应20min，再加入硼酸，120℃下搅拌30min，得到所述改性淀粉，其中淀粉、烧碱、硼酸的重量配比为1:0.3:0.03；
其中，制备所述改性酚醛树脂的方法包括：按重量份将100份苯酚、10份造纸黑液浓缩液和5份对甲基苯磺酸混合后在100℃下反应8h，加入50份甲醛、20份氢氧化钾，在60℃下反应5h得到粘稠物，用60℃水将所述粘稠物洗涤5次后脱水干燥，粉碎，得到所述改性酚醛树脂。
实施例2
本实施例中，一种铸造用抗裂不易粘的覆膜砂，其原料按重量份包括：石英砂100份、大理石30份、滑石粉15份、叶腊石5份、粉煤灰10份、石膏粉1份、刚玉粉15份、氟硅酸钠1份、氧化镁10份、微量元素0.1份、增效剂8份、改性酚醛树脂2份、乌洛托品1份、水1份；所述增效剂为改性淀粉，其制备方法包括：将淀粉加入90wt％的乙醇水溶液中，搅拌下加入烧碱，30℃下碱化反应30min，再加入硼酸，50℃下搅拌50min，得到所述改性淀粉，其中淀粉、烧碱、硼酸的重量配比为1:0.1:0.05；
其中，制备所述改性酚醛树脂的方法包括：按重量份将100份苯酚、20份高沸醇木质素和1份对甲基苯磺酸混合后在150℃下反应2h，加入100份甲醛、2份氢氧化钾，在100℃下反应1h得到粘稠物，用70℃水将所述粘稠物洗涤2次后脱水干燥，粉碎，得到所述改性酚醛树脂。
实施例3
本实施例中，一种铸造用抗裂不易粘的覆膜砂，其原料按重量份包括：石英砂85份、大理石45份、滑石粉8份、叶腊石12份、粉煤灰3份、石膏粉4份、镁砂粉8份、氟硅酸钠4份、氧化镁7份、微量元素0.4份、增效剂4份、改性酚醛树脂8份、乌洛托品0.3份、水3份；所述增效剂为改性淀粉，其制备方法包括：将淀粉加入85wt％的乙醇水溶液中，搅拌下加入烧碱，35℃下碱化反应25min，再加入硼酸，80℃下搅拌40min，得到所述改性淀粉，其中淀粉、烧碱、硼酸的重量配比为1:0.2:0.04；
其中，制备所述改性酚醛树脂的方法包括：按重量份将100份苯酚、15份木质素磺酸钠和3份对甲基苯磺酸混合后在120℃下反应5h，加入70份甲醛、10份氢氧化钾，在80℃下反应3h得到粘稠物，用65℃水将所述粘稠物洗涤3次后脱水干燥，粉碎，得到所述改性酚醛树脂。
实施例4
本实施例中，一种铸造用抗裂不易粘的覆膜砂，其原料按重量份包括：石英砂95份、大理石35份、滑石粉12份、叶腊石8份、粉煤灰6份、石膏粉2份、铬铁矿粉12份、氟硅酸钠2份、氧化镁8份、微量元素0.2份、增效剂6份、改性酚醛树脂4份、乌洛托品0.8份、水2份；所述增效剂为改性淀粉，其制备方法包括：将淀粉加入84wt％的乙醇水溶液中，搅拌下加入烧碱，38℃下碱化反应24min，再加入硼酸，90℃下搅拌35min，得到所述改性淀粉，其中淀粉、烧碱、硼酸的重量配比为1:0.1:0.04；
其中，制备所述改性酚醛树脂的方法包括：按重量份将100份苯酚、12份木质素和4份对甲基苯磺酸混合后在130℃下反应4h，加入80份甲醛、5份氢氧化钾，在70℃下反应2h得到粘稠物，用68℃水将所述粘稠物洗涤4次后脱水干燥，粉碎，得到所述改性酚醛树脂，所述木质素为造纸黑液浓缩液和碱木质素的混合物。
实施例5
本实施例中，一种铸造用抗裂不易粘的覆膜砂，其原料按重量份包括：石英砂90份、大理石40份、滑石粉10份、叶腊石10份、粉煤灰5份、石膏粉3份、耐火材料10份、氟硅酸钠3份、氧化镁8份、微量元素0.3份、增效剂5份、改性酚醛树脂6份、乌洛托品0.5份、水2份；所述耐火材料为锆英粉、刚玉粉、镁砂粉、铬铁矿粉或者铝矾土粉；所述增效剂为改性淀粉，其制备方法包括：将淀粉加入86wt％的乙醇水溶液中，搅拌下加入烧碱，35℃下碱化反应26min，再加入硼酸，70℃下搅拌45min，得到所述改性淀粉，其中淀粉、烧碱、硼酸的重量配比为1:0.3:0.05；
其中，制备所述改性酚醛树脂的方法包括：按重量份将100份苯酚、16份碱木质素和2份对甲基苯磺酸混合后在120℃下反应6h，加入70份甲醛、15份氢氧化钾，在90℃下反应4h得到粘稠物，用64℃水将所述粘稠物洗涤3次后脱水干燥，粉碎，得到所述改性酚醛树脂。
制备上述实施例1-5所述的铸造用抗裂不易粘的覆膜砂的方法包括：按上述配比将石英砂、大理石、滑石粉、叶腊石、粉煤灰、石膏粉、耐火材料放入粉碎机中粉碎，过200-300目筛，加入混砂机中升温至180-200℃，混碾3-5min，降温至130-140℃加入改性酚醛树脂后混匀，将乌洛托品溶于水后得到固化剂溶液，将固化剂溶液分两次加入到混砂机中混匀，第一次加入的量为固化剂溶液的60-80wt％，且将固化剂溶液第一次加入到混砂机中，混碾1-1.5min，第二次加入的量为固化剂溶液的20-40wt％，且将固化剂溶液第二次加入到混砂机中，混碾0.5-1min，再降温至90-100℃加入氟硅酸钠、氧化镁、微量元素和增效剂，混碾1-3min后，出砂到破碎机中，风冷至40-60℃后进行破碎，过筛后冷却至常温，得到所述铸造用抗裂不易粘的覆膜砂。
本发明中提出的一种铸造用抗裂不易粘的覆膜砂，除了加入石英砂作为覆膜砂的基体材料以外，还选择加入了大理石，由于大理石除了具有良好的成型特点以外，还可以在高温下产生化学反应，有气体挥发和产生白色粉末的特点，二者有利于铸件后续与铸壁分离，具有脱模容易的优点；滑石粉和叶腊石的加入，与石英砂形成粘合硬化，可以形成具有一定支撑强度的覆膜砂材料；粉煤灰、石膏则作为填充材料，加水后生成硬性矿物，除了具有良好的成型作用以外，还改善了覆膜砂的表面性能，有利于熔融金属的流动，使得铸件饱满，覆膜砂的强度性能也得到了一定的提高；耐火材料的加入，除了提高覆膜砂的耐火度以外，还可以防止粘砂，有利于铸件表面光洁；氧化镁由于能耐高温达到1800℃以上，其高温下与石英砂形成高速混合，其耐火特性使得本发明覆膜砂的耐火度≥2000℃，提高了覆膜砂的导热性能，使得熔融金属在铸模中的冷却速度加快，使铸件内部组织细密，机械性能显著提高；微量元素则可以根据铸件的需要，使得铸件表面低熔点金属的含量高于铸件内的含量，进一步提高铸件性能；更要的是，本发明中采用改性酚醛树脂作为粘合剂，由于改性酚醛树脂是通过木质素进行改性得到，木质素上大量羟基的存在，可以与醛基同时参与反应，其醛基与羟甲基苯酚发生反应，在酚醛树脂中可以引入较大的取代基团，减少了酚醛树脂间的缩聚作用，大大增强了改性酚醛树脂的粘接性能；增效剂则通过淀粉碱化后得到，其具有良好的粘合性能，与酚醛树脂一起作为粘合剂，大大增强了覆膜砂的致密度和塑性性能，避免了高温下覆膜砂产生硬化导致裂纹产生的现象。
综合上述，本发明所述铸造用抗裂不易粘的覆膜砂通过以石英砂、大理石等作为基体材料，加入具有良好的粘接性能的改性酚醛树脂和各种改善覆膜砂抗裂、耐火以及表面流动、成型方面性能的添加剂，由此获得了一种具有致密结构，且与铸件易于分离的覆膜砂材料。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。