本发明属于铸造领域，特别是涉及一种用于耐火铸型或型芯材料的低温快固化、快发气、低发气的覆膜砂。
背景技术：
现在的覆膜砂产品种类很多，包括快固化覆膜砂、低发气覆膜砂等，但是这些产品不能同时满足快固化、快发气、低发气的目标，覆膜砂在铸造中的要求也越来越精细、严格，环保要求的严格化使低发气的覆膜砂更加成为铸造企业的迫切需求。因此，同时满足低温制备、快速固化、发气量速度快、发气量低的要求的覆膜砂正是铸造工业生产需求的。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种低温快固化、快发气、低发气的覆膜砂及其制备方法。
本发明涉及一种低温快固化、快发气、低发气的覆膜砂，所述覆膜砂的原料包括：原砂和辅料；所述辅料包括占原砂1-2wt％的酚醛树脂、占原砂0.2-1.0wt％的硅烷偶联剂、占原砂10-20wt％的固化剂水溶液和占原砂1-2wt％的润滑剂；
所述固化剂水溶液的浓度为20wt％-30wt％。
优选地，所述原砂为石英砂或铸造特种砂。
优选地，所述辅料包括：占原砂1.2-1.8wt％的酚醛树脂、占原砂0.4-0.8wt％的硅烷偶联剂、占原砂12-18wt％的固化剂水溶液和占原砂1.2-1.8wt％的润滑剂。
优选地，所述辅料包括：占原砂1.5wt％的酚醛树脂、占原砂0.6wt％的硅烷偶联剂、占原砂15wt％的固化剂水溶液和占原砂1.5wt％的润滑剂。
本发明的技术方案中在现有制备普通覆膜砂的基础上加入一定的添加剂(硅烷偶联剂)，改变覆膜砂的性能，使其同时具有快固化、快发气、低发气的性质。降低覆膜砂的发气量的同时不能降低覆膜砂的制芯强度，因此在强度不降低的前提下降低树脂加入量可以有效的降低发气，通过在覆膜过程中加入硅烷偶联剂，增强树脂与砂粒之间的连接性，从而增加了覆膜砂的强度；树脂采用邻位交联度高的树脂，芳香族类固化剂芳香族酸酐与乌洛托品按照一定的比例混合，并且用水杨酸处理，水杨酸溶解在苯甲醇中作为固化剂的促进剂加入到固化剂中，加入量为固化剂的5-10％，处理后的固化剂可以降低分解温度。选用邻位交联度高的树脂，配合芳香族固化剂的使用，芳香族固化剂的加入可以促进固化剂分解从而促进树脂的交联固化，可以使覆膜砂具有较快的固化速度。而用水杨酸对固化剂进行处理，可以降低乌洛托品固化剂的分解温度，从而进一步降低覆膜砂固化的温度；固化剂分解温度降低和芳香族酸酐的应用可以使覆膜砂在较低的温度开始发气，加快了覆膜砂反应气体的挥发；在混砂阶段加入硅烷偶联剂，偶联剂增强砂子与树脂之间的附着力，增强覆膜砂强度。因此在强度要求满足的情况下可以降低树脂加入量，树脂量降低从而降低覆膜砂的发气量。
另外，本发明的低温快固化快发气低发气的覆膜砂，由于其中的固化剂利用水杨酸处理后，乌洛托品的分解温度降低，降低到190℃，因此在制芯时可以相应的降低加热温度，固化剂分解温度低，因此当温度达到后能够快速分解；芳香族酸酐固化剂的使用可以加快固化速度，固化温度降低和芳香族固化剂的同时作用下，覆膜砂可以达到快固化、快发气的目的；硅烷偶联剂配合树脂应用，硅烷偶联剂一端可以与二氧化硅表面产生缩合反应，产生硅氧键，另一端氨基可以与有机树脂交联作用，因此起到砂粒与树脂之间活性剂和链接桥的作用，增强覆膜砂的强度，因此在强度不变的情况下可以降低树脂的加入量，树脂量减少相应的降低发气量，树脂加入量可以相比降低10％。
本发明还涉及一种低温快固化、快发气、低发气的覆膜砂的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)原砂加热：将原砂升温至160±5℃；
(2)混砂覆膜：向步骤(1)中加热后的原砂中先加入酚醛树脂，然后加入硅烷偶联剂、固化剂水溶液和润滑剂，混合均匀，得到覆膜砂粗砂；
(3)筛分冷却：将覆膜砂粗砂中的杂质颗粒进行筛分去除，然后降温到50℃以下，即得到本发明的低温快固化、快发气、低发气的覆膜砂。
优选地，所述步骤(2)中酚醛树脂的用量占原砂的1-2wt％；硅烷偶联剂的用量占原砂的0.2-1.0wt％、固化剂水溶液的用量占原砂的10-20wt％和润滑剂的用量占原砂的1-2wt％。
优选地，所述固化剂水溶液的浓度为20wt％-30wt％。
优选地，所述步骤(3)中筛分为过20目筛，去除粒径为20目以上的覆膜砂粗砂。
优选地，所述原砂为石英砂或铸造特种砂。
本发明低温快固化、快发气、低发气的覆膜砂及其制备方法与现有技术不同之处在于：
1、本发明的覆膜砂能够低温快速固化，可以减少制芯时能源的消耗；其快发气可以减少砂芯浇注阶段因为发气速度慢而造成气体不能及时排处，滞留铸件内部形成气孔；不影响强度的前提下减少气体加入量，从而降低覆膜砂的发气量，发气量降低可以减少铸件气孔、结疤、皱皮等缺陷。
2、本发明的覆膜砂所具有的低温快速固化、低发气、快发气的综合性能，可以有效的改善铸件中气孔、粘砂、结疤等缺陷，本发明覆膜砂的使用将会增加铸件成品率、降低生产成本，从而提高效率，增加企业效益。
具体实施方式
通过以下实施例和验证试验对本发明的低温快固化、快发气、低发气的覆膜砂及其制备方法作进一步的说明。
实施例1
本实施例的低温快固化、快发气、低发气的覆膜砂按以下步骤制备：
(1)原砂加热：将原砂用斗提机送入批次加热机中升温至160℃；
(2)混砂覆膜：向步骤(1)中加热后的原砂送入混砂机中，先加入占原砂1.2wt％酚醛树脂，然后加入占原砂0.6wt％硅烷偶联剂、占原砂18wt％固化剂水溶液、占原砂1wt％润滑剂，混合均匀，得到覆膜砂粗砂；其中固化剂水溶液的浓度为20wt％；
(3)筛分冷却：将覆膜砂粗砂进行筛分，去除粒径大于20目的覆膜砂粗砂颗粒，经过冷却床覆膜砂降温到50℃，得到本实施例的低温快固化、快发气、低发气的覆膜砂；
(4)包装入库：内袋为防潮的塑料袋密封，外袋为编织袋对步骤(3)制得的覆膜砂进行包装。
实施例2
本实施例的低温快固化、快发气、低发气的覆膜砂按以下步骤制备：
(1)原砂加热：将原砂用斗提机送入批次加热机中升温至165℃；
(2)混砂覆膜：向步骤(1)中加热后的原砂送入混砂机中，先加入占原砂2wt％酚醛树脂，然后加入占原砂0.8wt％硅烷偶联剂、占原砂15wt％固化剂水溶液、占原砂1.2wt％润滑剂，混合均匀，得到覆膜砂粗砂；其中固化剂水溶液的浓度为30wt％；
(3)筛分冷却：将覆膜砂粗砂进行筛分，去除粒径大于20目的覆膜砂粗砂颗粒，经过冷却床覆膜砂降温到40℃，得到本实施例的低温快固化、快发气、低发气的覆膜砂；
(4)包装入库：内袋为防潮的塑料袋密封，外袋为编织袋对步骤(3)制得的覆膜砂进行包装。
实施例3
本实施例的低温快固化、快发气、低发气的覆膜砂按以下步骤制备：
(1)原砂加热：将原砂用斗提机送入批次加热机中升温至155℃；
(2)混砂覆膜：向步骤(1)中加热后的原砂送入混砂机中，先加入占原砂1.5wt％酚醛树脂，然后加入占原砂0.4wt％硅烷偶联剂、占原砂10wt％固化剂水溶液、占原砂2wt％润滑剂，混合均匀，得到覆膜砂粗砂；其中固化剂水溶液的浓度为25wt％；
(3)筛分冷却：将覆膜砂粗砂进行筛分，去除粒径大于20目的覆膜砂粗砂颗粒，经过冷却床覆膜砂降温到45℃，得到本实施例的低温快固化、快发气、低发气的覆膜砂；
(4)包装入库：内袋为防潮的塑料袋密封，外袋为编织袋对步骤(3)制得的覆膜砂进行包装。
实施例4
本实施例的低温快固化、快发气、低发气的覆膜砂按以下步骤制备：
(1)原砂加热：将原砂用斗提机送入批次加热机中升温至160℃；
(2)混砂覆膜：向步骤(1)中加热后的原砂送入混砂机中，先加入占原砂1.8wt％酚醛树脂，然后加入占原砂0.2wt％硅烷偶联剂、占原砂12wt％固化剂水溶液、占原砂1.8wt％润滑剂，混合均匀，得到覆膜砂粗砂；其中固化剂水溶液的浓度为25wt％；
(3)筛分冷却：将覆膜砂粗砂进行筛分，去除粒径大于20目的覆膜砂粗砂颗粒，经过冷却床覆膜砂降温到20℃，得到本实施例的低温快固化、快发气、低发气的覆膜砂；
(4)包装入库：内袋为防潮的塑料袋密封，外袋为编织袋对步骤(3)制得的覆膜砂进行包装。
实施例5
本实施例的低温快固化、快发气、低发气的覆膜砂按以下步骤制备：
(1)原砂加热：将原砂用斗提机送入批次加热机中升温至160±5℃；
(2)混砂覆膜：向步骤(1)中加热后的原砂送入混砂机中，先加入占原砂1wt％酚醛树脂，然后加入占原砂1.0wt％硅烷偶联剂、占原砂20wt％固化剂水溶液、占原砂1.5wt％润滑剂，混合均匀，得到覆膜砂粗砂；其中固化剂水溶液的浓度为25wt％；
(3)筛分冷却：将覆膜砂粗砂进行筛分，去除粒径大于20目的覆膜砂粗砂颗粒，经过冷却床覆膜砂降温到50℃，得到本实施例的低温快固化、快发气、低发气的覆膜砂；
(4)包装入库：内袋为防潮的塑料袋密封，外袋为编织袋对步骤(3)制得的覆膜砂进行包装。
验证试验
按照gb/t8583-2008的标准对普通覆膜砂和本发明的低温快固化、快发气、低发气的覆膜砂性能进行对比检测，对照结果如表1所示。
表1本发明的覆膜砂与现有技术中覆膜砂的性能对比
表1中50/100内蒙砂指粒径为50-100目的石英砂。经过验证发现，采用本发明的方法生产的覆膜砂在强度方面与普通覆膜砂没有差异，而烟气量明显降低。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。