專利名稱：用于磷酸鹽鑄造粘結(jié)劑的復(fù)合固化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合固化劑，具體的是砂型鑄造生產(chǎn)中用于磷酸鹽鑄造粘結(jié)劑的 復(fù)合固化劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著人們?nèi)找嬖黾拥沫h(huán)保意識(shí)，對(duì)粘結(jié)劑方面的要求也有所提高。有機(jī)粘結(jié)劑雖 然使用性能較為優(yōu)越，但是多數(shù)都具有刺激性氣味，燃燒后產(chǎn)生煙霧并釋放出有害氣體，這 些對(duì)保護(hù)環(huán)境以及操作者的人身健康都是不利的。無(wú)機(jī)粘結(jié)劑中以粘土和水玻璃應(yīng)用最為 廣泛，粘土由于砂型強(qiáng)度不高等弊端正在逐漸被水玻璃和有機(jī)樹(shù)脂取代；而水玻璃的最大 缺點(diǎn)是潰散性差、型砂再生困難。磷酸鹽鑄造粘結(jié)劑作為一種無(wú)機(jī)粘結(jié)劑，具有潰散性好、環(huán)境污染小、硬化強(qiáng)度與 水玻璃有機(jī)酯硬化強(qiáng)度相當(dāng)?shù)膬?yōu)點(diǎn)。顯然，這些優(yōu)點(diǎn)是符合現(xiàn)在鑄造業(yè)發(fā)展的需求的。目 前，常用的磷酸鹽鑄造粘結(jié)劑主要是鋁磷酸鹽粘結(jié)劑，以及在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改性的復(fù)合磷 酸鹽鑄造粘結(jié)劑。在磷酸鹽鑄造粘結(jié)劑體系中，只有粘結(jié)劑與固化劑之間有效配合才能更好的發(fā)揮 其優(yōu)越性?？梢赃\(yùn)用于磷酸鹽鑄造粘結(jié)劑的固化劑有四類①金屬氧化物、氫氧化物或復(fù) 合氧化物(如鎂、鈣、鋅等的氧化物，鐵、鈦等的氫氧化物以及鋁尖晶石、鋅尖晶石和各種氧 化物煅燒制得的復(fù)合氧化物)；②金屬鹽或銨鹽(如IIA族金屬的碳酸鹽、鋁酸鹽以及IIA 族金屬和銨的有機(jī)酸鹽)；③絡(luò)合物(如氫氧化鋁絡(luò)合硼酸鹽)；④單質(zhì)金屬粉末(如鋁粉 等)。鑄造生產(chǎn)中實(shí)際應(yīng)用的主要是氧化鎂、鋁酸鈣、鋁粉、聚磷酸銨等的單一固化劑。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，采用單一固化劑的磷酸鹽粘結(jié)劑自硬砂存在著反應(yīng)速度不易控 制、固化強(qiáng)度不高等弊端。以氧化鎂固化劑來(lái)說(shuō)，由于其自身化學(xué)活性及粒度大小的原因， 使反應(yīng)速度較快。反應(yīng)速度過(guò)快會(huì)使型的砂抗拉強(qiáng)度降低，而一般則希望反應(yīng)速度可以控 制在一定范圍內(nèi)。以脫模時(shí)間作為評(píng)價(jià)反應(yīng)速度的指標(biāo)的話，控制在20 40分鐘比較符 合鑄造生產(chǎn)的要求。鑄造生產(chǎn)中要求砂型(芯)的強(qiáng)度越高越好，通常要通過(guò)提高粘結(jié)劑的加入量來(lái) 提高強(qiáng)度，考慮到生產(chǎn)成本的問(wèn)題，不希望粘結(jié)劑加入量過(guò)高。故此，一般要求在粘結(jié)劑加 入量適中的情況下，抗拉強(qiáng)度不低于0. 3MPa。按照目前氧化鎂固化劑使用的實(shí)際，要想使型 砂的抗拉強(qiáng)度大于0. 3MPa則需要提高粘結(jié)劑的加入量，顯然，這是不利的。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決單一固化劑的磷酸鹽粘結(jié)劑自硬砂存在著反應(yīng)速度不易控制、固化強(qiáng)度 不高的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種用于磷酸鹽鑄造粘結(jié)劑的復(fù)合固化劑及其制備方法，在不增 加磷酸鹽粘結(jié)劑加入量的情況下，可使型砂的脫模時(shí)間易于控制，且型砂的抗拉強(qiáng)度有較 大的提高。本發(fā)明提供一種用于磷酸鹽鑄造粘結(jié)劑的復(fù)合固化劑。所述的復(fù)合固化劑以電熔鎂砂粉為主要組成部分，再加入金屬單質(zhì)粉末或金屬氧化物粉末，經(jīng)攪拌、球磨制成；電熔 鎂砂粉的加入量為復(fù)合固化劑質(zhì)量的70% 90%，金屬單質(zhì)粉末或金屬氧化物粉末的加 入量為復(fù)合固化劑質(zhì)量的10% 30%。所述的電熔鎂砂粉中氧化鎂含量大于96% (重量)，粒度為1000目。所述的金屬單質(zhì)粉末為鐵粉、鋁粉、鋅粉中的任意一種。所述的金屬氧化物粉末為氧化銅粉、氧化鐵粉、氧化鋅粉中的任意一種。本發(fā)明還提供一種用于磷酸鹽鑄造粘結(jié)劑的復(fù)合固化劑的制備方法以電熔鎂砂 粉作為主要組成部分，其加入量為復(fù)合固化劑質(zhì)量的70% 90%，再加入的質(zhì)量為復(fù)合固 化劑質(zhì)量的10% 30%的金屬單質(zhì)粉末或金屬氧化物粉末，經(jīng)過(guò)初步攪拌后，將混合物倒 入球磨機(jī)的橡膠罐中，球磨1 4小時(shí)，即成復(fù)合固化劑。氧化鎂作為磷酸鹽鑄造粘結(jié)劑固化，存在反應(yīng)速度難控制、固化強(qiáng)度較低等弊端， 這些通過(guò)研究已經(jīng)證明。磷酸鹽鑄造粘結(jié)劑自身的[P04]3_離子與氧化鎂之間發(fā)生共價(jià) 性聚合反應(yīng)從而使型砂固化。通過(guò)將一種金屬單質(zhì)或者金屬氧化物與氧化鎂做成復(fù)合固 化劑，引入了其他金屬離子，由于不同種類的離子與
2_離子的反應(yīng)速度不同、生成物的 微觀結(jié)構(gòu)不同、結(jié)合鍵的鍵能也不同，可能會(huì)在固化過(guò)程中形成一個(gè)反應(yīng)有先有后的過(guò)程， 使具有較慢反應(yīng)速度的離子最先反應(yīng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后反應(yīng)速度較快的離子才開(kāi)始參加反 應(yīng)，這樣，開(kāi)始時(shí)的緩慢反應(yīng)可以使型砂具有較長(zhǎng)的可使用時(shí)間；接下來(lái)反應(yīng)速度提高了可 以使固化反應(yīng)較快的完成，從而具有較高的固化強(qiáng)度。因此，復(fù)合固化劑不僅可以有效控制 反應(yīng)速度，還可以提高固化強(qiáng)度。本發(fā)明的有益效果在磷酸鹽粘結(jié)劑加入量相同的條件下，與單一固化劑相比，采 用復(fù)合固化劑的自硬砂脫模時(shí)間更加合適，脫模時(shí)間也控制在20 40分鐘，砂型(芯) 的強(qiáng)度更高，24h抗拉強(qiáng)度0. 35 0. 75MPa，完全可以達(dá)到鑄造生產(chǎn)的要求，也體現(xiàn)了復(fù)合 固化劑的優(yōu)越性。因此，采用復(fù)合固化劑的磷酸鹽粘結(jié)劑自硬砂具有脫模時(shí)間適中、砂型 (芯)強(qiáng)度高、型砂回用性好、使用過(guò)程中對(duì)環(huán)境無(wú)任何污染的優(yōu)點(diǎn)，完全可以達(dá)到鑄造生 產(chǎn)的要求。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以下實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的解釋而 本發(fā)明并不局限于以下實(shí)施例。本發(fā)明對(duì)其加入量進(jìn)行限定，只是便于本發(fā)明的實(shí)施，并不 說(shuō)明在本發(fā)明所限定的范圍外不能實(shí)施。實(shí)施例1 以80質(zhì)量份氧化鎂含量大于96% (重量)、1000目的電熔鎂砂粉作為固化劑的主 體，再加入20質(zhì)量份鐵粉，經(jīng)過(guò)初步攪拌后，倒入球磨機(jī)的橡膠罐中，球磨2小時(shí)，制成復(fù)合 固化劑。實(shí)施例2:以90質(zhì)量份氧化鎂含量大于96% (重量)、1000目的電熔鎂砂粉作為固化劑的主 體，再加入10質(zhì)量份鋁粉，經(jīng)過(guò)初步攪拌后，倒入球磨機(jī)的橡膠罐中，球磨2小時(shí)，制成復(fù)合 固化劑。實(shí)施例3
以70質(zhì)量份氧化鎂含量大于96% (重量)、1000目的電熔鎂砂粉作為固化劑的主 體，再加入30質(zhì)量份鋅粉，經(jīng)過(guò)初步攪拌后，倒入球磨機(jī)的橡膠罐中，球磨2小時(shí)，制成復(fù)合 固化劑。實(shí)施例4 以80質(zhì)量份氧化鎂含量大于96% (重量)、1000目的電熔鎂砂粉作為固化劑的主 體，再加入20質(zhì)量份氧化銅粉，經(jīng)過(guò)初步攪拌后，倒入球磨機(jī)的橡膠罐中，球磨2小時(shí)，制成 復(fù)合固化劑。實(shí)施例5 以70質(zhì)量份氧化鎂含量大于96% (重量)、1000目的電熔鎂砂粉作為固化劑的主 體，再加入30質(zhì)量份氧化鐵粉，經(jīng)過(guò)初步攪拌后，倒入球磨機(jī)的橡膠罐中，球磨2小時(shí)，制成 復(fù)合固化劑。實(shí)施例6 以80質(zhì)量份氧化鎂含量大于96% (重量)、1000目的電熔鎂砂粉作為固化劑的主 體，再加入20質(zhì)量份氧化鋅粉，經(jīng)過(guò)初步攪拌后，倒入球磨機(jī)的橡膠罐中，球磨2小時(shí)，制成 復(fù)合固化劑。對(duì)比例(按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì))在相同的條件下做了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，將不同的固化劑與磷酸鹽鑄造粘結(jié)劑按照一定比 例混砂，制樣后測(cè)脫模時(shí)間和24h抗拉強(qiáng)度，結(jié)果如表1所示表1不同固化劑的對(duì)比實(shí)驗(yàn)
權(quán)利要求
1.一種用于磷酸鹽鑄造粘結(jié)劑的復(fù)合固化劑，其特征在于所述的復(fù)合固化劑以電熔 鎂砂粉為主要組成部分，再加入金屬單質(zhì)粉末或金屬氧化物粉末，經(jīng)攪拌、球磨制成；電熔 鎂砂粉的加入量為復(fù)合固化劑質(zhì)量的70% 90%，金屬單質(zhì)粉末或金屬氧化物粉末的加 入量為復(fù)合固化劑質(zhì)量的10% 30%。
2.如權(quán)利要求1所述的用于磷酸鹽鑄造粘結(jié)劑的復(fù)合固化劑，其特征在于所述的電 熔鎂砂粉中氧化鎂含量大于96% (重量)，粒度為1000目。
3.如權(quán)利要求1所述的用于磷酸鹽鑄造粘結(jié)劑的復(fù)合固化劑，其特征在于所述的金 屬單質(zhì)粉末為鐵粉、鋁粉、鋅粉中的任意一種。
4.如權(quán)利要求1所述的用于磷酸鹽鑄造粘結(jié)劑的復(fù)合固化劑，其特征在于所述的金 屬氧化物粉末為氧化銅粉、氧化鐵粉、氧化鋅粉中的任意一種。
5.一種用于磷酸鹽鑄造粘結(jié)劑的復(fù)合固化劑的制備方法，其特征在于以電熔鎂砂粉 作為主要組成部分，其加入量為復(fù)合固化劑質(zhì)量的70% 90%，再加入的質(zhì)量為復(fù)合固化 劑質(zhì)量的10% 30%的金屬單質(zhì)粉末或金屬氧化物粉末，經(jīng)過(guò)初步攪拌后，將混合物倒入 球磨機(jī)的橡膠罐中，球磨1 4小時(shí)，即成復(fù)合固化劑。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于磷酸鹽鑄造粘結(jié)劑的復(fù)合固化劑，所述的復(fù)合固化劑以電熔鎂砂粉為主要組成部分，再加入金屬單質(zhì)粉末或金屬氧化物粉末，經(jīng)攪拌、球磨制成；電熔鎂砂粉的加入量為復(fù)合固化劑質(zhì)量的70％～90％，金屬單質(zhì)粉末或金屬氧化物粉末的加入量為復(fù)合固化劑質(zhì)量的10％～30％。本發(fā)明復(fù)合固化劑的磷酸鹽粘結(jié)劑自硬砂具有脫模時(shí)間適中、砂型(芯)強(qiáng)度高、型砂回用性好、使用過(guò)程中對(duì)環(huán)境無(wú)任何污染的優(yōu)點(diǎn)，完全可以達(dá)到鑄造生產(chǎn)的要求。
文檔編號(hào)B22C1/18GK102085561SQ200910273070
公開(kāi)日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2009年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月4日
發(fā)明者商宏飛, 夏露, 張友壽, 李四年, 黃晉 申請(qǐng)人:湖北工業(yè)大學(xué)