本发明涉及铸造型砂粘结材料，具体涉及一种铸造用无机粘结剂及其制备方法。
技术背景
目前铸造生产中使用的型砂粘结剂包括有机类和无机类，有机类粘结剂多为树脂聚合物，在生产过程中，从混砂造型、浇注清理到旧砂再生，每个环节对操作者及环境都造成污染和伤害，树脂聚合物属于石化产品，资源不可再生，成本居高不下。无机粘结剂由于其环保性能、资源广泛，成本低等优势会逐步取代树脂类有机粘结剂。但是目前铸造生产中普遍使用无机粘结剂但存在强度低、易老化、抗湿性差、溃散性不好、再生回用困难等问题。因此，需要开发性能更加优越的无机粘结剂。
技术实现要素：
本发明的目的针对上述存在的问题提供一种铸造用无机粘结剂及其制备方法，采用本发明技术方案制备得到的无机粘结剂型砂的抗拉强度≥2.5mpa、抗湿性佳(相对湿度98％条件下，24小时前度下降不超过20％)、溃散性能好(残留强度≤0.015mpa)，便于旧砂回用。
本发明还提供了上述所述的铸造用无机粘结剂及其制备方法。
一种铸造用无机粘结剂，该无机粘结剂包括以下重量份的原料：
硅酸盐50～99份；
甲基硅酸盐或甲基硅油或烷基苯磺酸钠0.1～10份；
三聚磷酸钠或六偏磷酸钠1～50份。
作为优选：该无机粘结剂包括以下重量份的原料：
硅酸盐65～95份；
甲基硅酸盐或甲基硅油或烷基苯磺酸钠0.5～5份；
三聚磷酸钠或六偏磷酸钠1～30份。
进一步优选：该无机粘结剂包括以下重量份的原料：
硅酸盐70～90份；
甲基硅酸盐或甲基硅油或烷基苯磺酸钠0.5～3份；
三聚磷酸钠或六偏磷酸钠10～25份。
在一些优选的技术方案中：甲基硅酸盐为甲基硅酸钠或甲基硅酸钾。
在一些优选的技术方案中：硅酸盐为硅酸钠或硅酸钾钠。
一种上所述的铸造用无机粘结剂的制备方法，其特征在于：该方法是在温度为45～65℃条件下在硅酸盐中加入甲基硅酸盐或甲基硅油或烷基苯磺酸钠以及三聚磷酸钠或六偏磷酸钠，至体系澄清。
上述的铸造用无机粘结剂的制备方法中：甲基硅酸盐为甲基硅酸钠或甲基硅酸钾。
上述的铸造用无机粘结剂的制备方法中：硅酸盐为硅酸钠或硅酸钾钠。
本发明通过配方在加热状态下形成一定立体结构凝胶骨架，制成型砂后硅、磷凝胶在固化剂(交联剂)的作用下形成稳定的凝胶网状架构，极大增加其粘结强度，甲基硅酸盐的憎水基团使得型砂抗湿性能得以很大改善，三聚磷酸钠在高温浇注后所形成的玻璃态物质，与硅酸盐形成的玻璃态物质在冷却时因收缩系数相差悬殊，内应力的巨大差别导致粘结桥开裂，型砂溃散性得以改善。
本发明的有益效果：该铸造用无机粘结剂的粘结性能好，体系稳定，环保无毒，来源广泛，具有较好的实际应用性，将该无机粘结剂应用到铸造生产中，其使用量少，强度高，流动性、抗湿性、溃散性等性能优异，提高铸件质量，降低生产成本，旧砂再生容易，对操作者及环境十分有益。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：
实施例1
本实施例无机粘结剂的组成如下：
硅酸钠：89g；甲基硅酸钠：1g，三聚磷酸钠：10g
本实施例无机粘结剂的制备方法：
步骤一：按重量百分比取硅酸钠89g加入反应釜中，均匀搅拌并加热至50℃；
步骤二：按重量百分比取甲基硅酸钠1g以及三聚磷酸钠10g加入到反应釜中，搅拌
均匀至体系澄清。
在1kg的50/100目标准砂中加入30g无机粘结剂，并加入4.5g有机酯固化剂，该固化剂各组分为：三乙酸甘油酯、二乙酸甘油酯、一乙酸甘油酯、乙二醇二乙酸酯、乙二醇一醋酸酯、碳酸丙烯酯中之一或其任意几种混合物。在常温下混砂2分钟，制成型砂8字试样。测得24小时抗拉强度：2.5mpa；残留强度：0.01mpa；相对湿度98％环境下抗拉强度：2.1mpa。
实施例2
本实施例无机粘结剂的组成如下：
硅酸钾钠：72g；甲基硅酸钾：3g，六偏磷酸钠：25g
本实施例无机粘结剂的制备方法：
步骤一：按重量百分比取硅酸钾钠72g加入反应釜中，均匀搅拌并加热至50℃；
步骤二：按重量百分比取甲基硅酸钾3g以及六偏磷酸钠25g加入到反应釜中，搅拌
均匀至体系澄清。
在1kg的50/100目标准砂中加入20g无机粘结剂，并加入6g交联剂，该交联剂各组分含量为：二氧化硅65％，氧化铝20％，氧化钙6％，氧化钠2％，氧化铁1％，氧化钾3％，氧化锆1％，氧化锌2％。在常温下混砂2分钟，制成型砂8字试样。用150℃热空气吹120s，冷却后测得抗拉强度:3.5mpa；残留强度：0.01mpa；相对湿度98％环境下24小时抗拉强度：3.0mpa。
实施例3
本实施例无机粘结剂的组成如下：
硅酸钠：80g；甲基硅油：1.5g，三聚磷酸钠：18g
本实施例无机粘结剂的制备方法：
步骤一：按重量百分比取硅酸钠80g加入反应釜中，均匀搅拌并加热至50℃；
步骤二：按重量百分比取甲基硅油1.5g，三聚磷酸钠18g加入到反应釜中，搅拌均
匀至体系澄清。
在1kg的50/100目标准砂中加入20g无机粘结剂，并加入6g交联剂，该交联剂各组分含量为：二氧化硅65％，氧化铝20％，氧化钙6％，氧化钠2％，氧化铁1％，氧化钾3％，氧化锆1％，氧化锌2％。在常温下混砂2分钟，制成型砂8字试样。用150℃热空气吹120s,冷却后测得抗拉强度:3.6mpa；残留强度：0.02mpa；相对湿度98％环境下24小时抗拉强度：3.2mpa
实施例4
本实施例无机粘结剂的组成如下：
硅酸钠：72g；烷基苯磺酸钠：3g，三聚磷酸钠：25g
本实施例无机粘结剂的制备方法：
步骤一：按重量百分比取硅酸钠72g加入反应釜中，均匀搅拌并加热至50℃；
步骤二：按重量百分比取烷基苯磺酸钠3g，三聚磷酸钠25g加入到反应釜中，搅拌
均匀至体系澄清。
在1kg的50/100目标准砂中加入20g无机粘结剂，并加入6g交联剂，该交联剂各组分含量为：二氧化硅65％，氧化铝20％，氧化钙6％，氧化钠2％，氧化铁1％，氧化钾3％，氧化锆1％，氧化锌2％。在常温下混砂2分钟，制成型砂8字试样。用150℃热空气吹120s,冷却后测得抗拉强度:3.8mpa；残留强度：0.02mpa；相对湿度98％环境下24小时抗拉强度：3.5mpa。