專利名稱：低氮覆膜砂及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鑄造中所用材料及其制備方法，具體地說，本發(fā)明是一種低氮覆膜砂及其制備方法。
背景技術(shù)：
鑄造業(yè)是機械制造業(yè)最大的基礎(chǔ)行業(yè)，鑄造質(zhì)量的好壞直接影響到機械產(chǎn)品質(zhì)量的高低。隨著工業(yè)的發(fā)展和社會的進步，對鑄件的質(zhì)量和鑄造業(yè)的發(fā)展提出了更高的要求。覆膜砂是殼型精密鑄造法用造型材料，具有保存性好的特性，生產(chǎn)的鑄件尺寸精度高和表面光潔等特點，可用于鑄鋼、鑄鐵、合金鑄件和有色金屬鑄件的生產(chǎn)。覆膜砂通常以石英砂為原砂，輔以粘結(jié)劑和固化劑配制而成。但鑄造中殼型(芯)，在滿足一定的常溫抗拉強度下，更重要的是要求殼型(芯)具有好的高溫抗拉強度、長的耐熱時間，為此常常需要加大粘結(jié)劑的用量，而與此同時六次甲基四胺的加入量隨之上升，導(dǎo)致覆膜砂的發(fā)氣量增大，鑄件的氣孔率升高，鑄件質(zhì)量受到影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了上述缺點，提出了一種低氮覆膜砂及其制備方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是一種低氮覆膜砂，它由以下重量百分比的原料制得酚醛樹脂用量為原料總重量的1.5～4.0％固化劑 用量為酚醛樹脂的0～6％潤滑劑 用量為酚醛樹脂的3～7％原砂余量。
其中，酚醛樹脂是熱固性酚醛樹脂和熱塑性酚醛樹脂的混合物，熱固性酚醛樹脂與熱塑性酚醛樹脂的重量比是0.1-0.7∶1。
在本發(fā)明中，酚醛樹脂是作為粘結(jié)劑使用。熱固性酚醛樹脂還可以促進快速固化，極大地提高了覆膜砂的硬化速率，殼型(芯)的熱強度得到提高。并且，由于熱固性酚醛樹脂的加入，可以部分或者全部替代六次甲基四胺，固化劑六亞甲基四胺的加入量大大降低，使本發(fā)明制備的覆膜砂含氮量降低。
六次甲基四胺為線型酚醛提供亞甲基進行交聯(lián)的同時，分子中的氮與樹脂鏈結(jié)合構(gòu)成體型，因此在結(jié)殼硬化過程中有66％～77％(質(zhì)量分數(shù))的氮結(jié)合進入樹脂硬化型(芯)中。殼型充滿鋼液后，樹脂受熱，經(jīng)過焦化、燃燒、碳化3個階段，氮氣放出建立壓力，破壞半凝固層表面平整形成皺皮或桔皮樣凹穴缺陷，為此發(fā)展了低氮含量覆膜砂以保證鑄件表面品質(zhì)。
所述的潤滑劑優(yōu)選是硬脂酸鈣。
所述的固化劑優(yōu)選是六亞甲基四胺，通常使用時把六次甲基四胺配制成一定濃度(通常為20～60wt％)的水溶液。
本發(fā)明中的熱塑性酚醛樹脂為普通鑄造用酚醛樹脂。
本發(fā)明中熱固性酚醛樹脂的生產(chǎn)，催化劑選用氧化鈣、氧化鎂、氧化鋅、氫氧化鈣、氫氧化鎂等二價金屬離子氧化物及氫氧化物。催化劑加入量為0.5-10％(占酚重量)，酚與醛摩爾比為1.1-2.0之間。這樣生產(chǎn)的熱固性酚醛樹脂具有高活性，在覆膜砂加熱成型的時候，可以快速固化，極大地提高了覆膜砂的硬化速率，鑄件的熱強度得到提高。
上述的低氮覆膜砂的制備方法，包含以下步驟a)加熱原砂；b)向加熱的原砂中加入熱塑性酚醛樹脂；c)加入熱固性酚醛樹脂；d)加入固化劑并攪拌均勻；e)加入潤滑劑；最后冷卻步驟e得到的混合物并破碎、過篩，得到成品覆膜砂。
步驟a中，加熱溫度優(yōu)選為120～140℃。
本發(fā)明的優(yōu)點是本發(fā)明可以大大降低六亞甲基四胺的使用量，所得的覆膜砂含氮量低，可以保證鑄件表面品質(zhì)。在覆膜砂加熱成型時，酚醛樹脂可以促進快速固化，極大地提高了覆膜砂的硬化速率，殼型(芯)的熱強度得到提高。
具體實施例方式
實施例1熱固性酚醛樹脂的制備首先把反應(yīng)裝置調(diào)整為回流狀態(tài)，苯酚500克以及甲醛(37％)560克，一起投入反應(yīng)器，加入氧化鈣5克。升溫至90度，在此溫度下恒溫反應(yīng)2小時。然后調(diào)整設(shè)備為真空蒸餾狀態(tài)，測定粘度至500cp/25℃時候放料。
熱固性酚醛樹脂檢測指標見下表

實施例21)原砂加熱至125℃；2)加入熱塑性酚醛樹脂混合40秒；3)加入熱固性酚醛樹脂混合20秒；4)加入六次甲基四胺水溶液混合25秒；
5)加入硬脂酸鈣；冷卻上述混合物并破碎、過篩，得到成品覆膜砂。
所述原砂為5kg，熱塑性酚醛樹脂為125g，熱固性酚醛樹脂為20g，六次甲基四胺(40％)溶液6.25g，硬脂酸鈣為7.5g。
實施例3除熱固性酚醛樹脂改為38g外，其余同實施例1。
實施例4除熱固性酚醛樹脂改為57g外，其余同實施例1。
實施例5除六次甲基四胺(濃度40％)水溶液改為0g外，其余同實施例2。
實施例6除六次甲基四胺(濃度40％)水溶液改為12.5g外，其余同實施例2。
實施例7除六次甲基四胺(濃度40％)水溶液改為18.75g外，其余同實施例2。
對比例11)原砂加熱至120～140度；2)加入熱塑性酚醛樹脂混合60秒；3)加入六次甲基四胺水溶液混合25秒；4)加入硬脂酸鈣；冷卻上述混合物并破碎、過篩，得到成品覆膜砂。
所述原砂為5kg，熱塑性酚醛樹脂為135g，六次甲基四胺(40％)溶液50.63g，硬脂酸鈣為8.1g。
實施例2～7制備的覆膜砂與對比例1制備的覆膜砂檢測結(jié)果請參見表1。
表1實施例2～7制備的覆膜砂與對比例1制備的覆膜砂檢測結(jié)果

表1中的技術(shù)指標的檢測方法如下室溫抗拉強度檢測方法覆膜砂樣品230℃下在模具中固化2min，然后將試樣取出，溫度降至室溫測定抗拉強度。
熔點測定方法使用SJZ型覆膜砂熔點試驗儀，在加熱棒上加熱1min，然后用毛刷輕輕的把松散的砂子掃掉，砂子開始變粘的溫度。
熱態(tài)抗拉強度檢測方法覆膜砂樣品230℃下在模具中固化2min，然后將試樣取出，30秒內(nèi)測定抗拉強度。
發(fā)氣量測定方法稱取覆膜砂強度試樣斷口磨下來的砂子1±0.001g，至于瓷舟中。將盛有覆膜砂試樣的瓷舟送入發(fā)氣量測定儀的石英管的紅熱部分，迅速用塞子將管口封閉，同時發(fā)氣量測定儀的記錄部分開始工作，經(jīng)過3min可從記錄紙上直接讀出試樣的發(fā)氣量。
所使用的檢測儀器為抗拉強度實驗儀器SWY型液壓強度試驗儀；發(fā)起量實驗儀器SFL型記錄式發(fā)氣性試驗儀；熔點測定儀器SJZ型覆膜砂熔點試驗儀；以其生產(chǎn)廠家均為邯鄲市華宇儀器儀表有限責(zé)任公司。
以上對本發(fā)明所提供的低氮覆膜砂及其制備方法進行了詳細介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種低氮覆膜砂，其特征在于，由以下重量百分比的原料制得酚醛樹脂用量為原料總重量的1.5～4.0％固化劑 用量為酚醛樹脂的0～6％潤滑劑 用量為酚醛樹脂的3～7％原砂余量；其中，酚醛樹脂是熱固性酚醛樹脂和熱塑性酚醛樹脂的混合物，熱固性酚醛樹脂與熱塑性酚醛樹脂的重量比是0.1-0.7∶1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低氮覆膜砂，其特征在于所述的潤滑劑是硬脂酸鈣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低氮覆膜砂，其特征在于所述的固化劑是六亞甲基四胺。
4.權(quán)利要求1所述的低氮覆膜砂的制備方法，其特征在于，包含以下步驟a)加熱原砂；b)向加熱的原砂中加入熱塑性酚醛樹脂；c)加入熱固性酚醛樹脂；d)加入固化劑并攪拌均勻；e)加入潤滑劑；最后冷卻步驟e得到的混合物并破碎、過篩，得到成品覆膜砂。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低氮覆膜砂的制備方法，其特征在于所述的步驟a中，加熱溫度為120～140℃。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低氮覆膜砂。該低氮覆膜砂由以下重量百分比的原料制得占原料總重量的1.5～4.0％的酚醛樹脂、用量為酚醛樹脂的0～6％的六亞甲基四胺、用量為酚醛樹脂的3～7％的潤滑劑和余量的原砂。本發(fā)明還公開了該低氮覆膜砂的制備方法。本發(fā)明可以大大降低六亞甲基四胺的使用量，所得的覆膜砂含氮量低，可以保證鑄件表面品質(zhì)。在覆膜砂加熱成型時，熱固性酚醛樹脂可以促進快速固化，極大地提高了覆膜砂的硬化速率，殼型(芯)的熱強度得到提高。
文檔編號B22C1/00GK101088659SQ20071014328
公開日2007年12月19日 申請日期2007年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月9日
發(fā)明者唐路林, 張寶印, 李枝芳, 邢介名 申請人:山東圣泉化工股份有限公司