本發(fā)明涉及鑄造行業(yè)中的造型（制芯）材料領(lǐng)域，具體指一種鑄造用水溶性型芯粘結(jié)劑的制備與使用方法。
背景技術(shù)：
水溶性型芯的潰散性非常好，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和形狀復雜以及對鑄件表面質(zhì)量要求較高的鑄件，由于在鑄件清理時不會有噪音和振動，在節(jié)省勞動力的同時能夠改善鑄造車間的生產(chǎn)環(huán)境，所以具有很好的應(yīng)用前景。水溶性型芯有很多種類，大致可分為：水溶性鹽芯、有機水溶性型芯和水溶性耐火材料芯。水溶性鹽芯的主體材料是無機鹽，主要通過熔融澆注等方法制得的型芯，此工藝需要高溫熔化裝置，且熔化過程中有大量蒸汽散出，在高耗能的情況下惡化了工作環(huán)境。有機水溶性型芯的主體材料為水溶性有機物，成分主要為聚乙二醇類和尿素類等，在制芯和澆注過程中均會散出有刺激性氣味的氣體，對工作環(huán)境產(chǎn)生不利影響。耐火材料芯以耐火材料作為主體材料，有機物或無機鹽作為粘結(jié)劑，兩者經(jīng)過混合均勻后制備得到的型芯即為水溶性耐火材料芯，目前所用耐火材料芯強度偏低，水溶速度差。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
發(fā)明目的：本發(fā)明主要針對目前水溶性型芯存在的技術(shù)問題，提出一種鑄造用水溶性型芯粘結(jié)劑的制備方法，目的在于解決了目前有機粘結(jié)劑導致的環(huán)境問題、無機粘結(jié)劑潰散性差的難題以及克服了復雜砂芯潰散難的技術(shù)問題。
技術(shù)方案：發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
一種鑄造用水溶性型芯粘結(jié)劑的制備方法，其特征在于：該方法的步驟包括粘結(jié)劑的制備和粘結(jié)劑制芯工藝步驟；具體如下：
粘結(jié)劑的制備：首先向反應(yīng)釜中加入六偏磷酸鈉，然后加入水，打開攪拌器，使六偏磷酸鈉充分溶解后，加入改性劑，待溶解透明后攪拌30min，取料備用；
六偏磷酸鈉水溶液的濃度為50%～70%；改性劑為磷酸二氫鋁水溶液，其加入量占粘結(jié)劑總重量的15%～35%；
粘結(jié)劑制芯工藝步驟為如下的一種：
（1）熱硬工藝：稱取原砂重量的2%-4%的粘結(jié)劑，混砂攪拌90s-120s出砂，經(jīng)加熱硬化工藝硬化砂芯，熱硬化工藝參數(shù)為170℃—250℃×10—40min，然后進行抗拉強度測量實驗；加熱時間可以根據(jù)砂芯厚度的增加適當延長。
（2）自硬工藝：稱取原砂重量的2%-4%的粘結(jié)劑，固化劑為粘結(jié)劑重量的20%-40%，令固化劑先與原砂混勻后再倒入粘結(jié)劑，混砂攪拌90s-120s后出砂，將型砂置于標準木模中緊實，經(jīng)室溫自硬一定時間后起模。
自硬工藝中所述固化劑主要為堿金屬氧化物或氫氧化物粉末狀顆粒。
熱硬工藝制備的砂芯常溫強度≥1.4Mpa，24小時的抗拉強度≥1.0MPa，砂芯的抗吸濕性好，潰散性好，自硬砂工藝中砂芯強度≥1.0MPa。
兩種硬化方法制備的砂芯的潰散時間均≤5min。
優(yōu)點效果：本發(fā)明主要是針對目前水溶性型芯存在的技術(shù)問題，是一種新的粘結(jié)劑，其具有制備工藝簡單、化學性質(zhì)穩(wěn)定、成本較低等技術(shù)優(yōu)勢。
具體實施方式：
發(fā)明提供一種鑄造用水溶性型芯粘結(jié)劑的制備方法，其特征在于：該方法的步驟包括粘結(jié)劑的制備和粘結(jié)劑制芯工藝步驟；具體如下：
粘結(jié)劑的制備：首先向反應(yīng)釜中加入六偏磷酸鈉，然后加入水，打開攪拌器，使六偏磷酸鈉充分溶解后，加入改性劑，待溶解透明后攪拌30min，取料備用；
六偏磷酸鈉水溶液的濃度為50%～70%；改性劑為磷酸二氫鋁水溶液，其加入量占粘結(jié)劑總重量的15%～35%；
粘結(jié)劑制芯工藝步驟為：
（1）熱硬工藝：稱取原砂重量的2%-4%的粘結(jié)劑，混砂攪拌90s-120s出砂，經(jīng)加熱硬化工藝硬化砂芯，然后進行抗拉強度測量實驗；
（2）自硬工藝：稱取原砂重量的2%-4%的粘結(jié)劑，固化劑為粘結(jié)劑重量的20%-40%，令固化劑先與原砂混勻后再倒入粘結(jié)劑，混砂攪拌90s-120s后出砂，將型砂置于標準木模中緊實，經(jīng)室溫自硬一定時間后起模。
自硬工藝中所述固化劑主要為堿金屬氧化物或氫氧化物粉末狀顆粒。
熱硬工藝制備的砂芯常溫強度≥1.4MPa，24小時的抗拉強度≥1.0MPa，砂芯的抗吸濕性好，潰散性好，自硬砂工藝中砂芯強度≥1.0MPa。
兩種硬化方法制備的砂芯的潰散時間均≤5min。
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行具體說明，粘結(jié)劑加入量為原砂（大林擦洗砂）重量的2%～4%。
實施例1：
稱取原砂質(zhì)量的2%、濃度為50%的六偏磷酸鈉，然后混砂攪拌90s至與原砂混勻，通過加熱硬化工藝硬化，硬化工藝參數(shù)為：170℃×40min，冷卻后測量初始抗拉強度為1.48MPa，24h抗拉強度為1.04MPa。砂芯在700℃的馬弗爐里保溫5min，冷卻至室溫后，將試樣置于冷水中計時，15s砂芯開始坍塌，水潰散速度快。
實施例2：
稱取原砂質(zhì)量的4%、濃度為60%的六偏磷酸鈉，然后與原砂混合120s使其混勻，通過智能溫控覆膜砂制樣機制樣，硬化工藝參數(shù)為：250℃×20min，冷卻后測量初始抗拉強度為1.66MPa，24h抗拉強度為1.21MPa。砂芯在700℃的馬弗爐里保溫5min，冷卻至室溫后，將試樣置于冷水中計時，10s砂芯開始坍塌，水潰散速度快。
實施例3：
往濃度為70%的六偏磷酸鈉中加入質(zhì)量分數(shù)為20%的磷酸二氫鋁溶液，稱取原砂質(zhì)量3%的六偏磷酸鈉、然后與原砂混合攪拌100s混勻，通過智能溫控覆膜砂制樣機制樣，硬化工藝參數(shù)為：200℃×10min，冷卻后測量初始抗拉強度為2.20MPa，24h抗拉強度為2.16MPa。砂芯在700℃的馬弗爐里保溫5min，冷卻至室溫后，將試樣置于冷水中計時，20s砂芯開始坍塌，水潰散速度快。
實施例4：
往濃度為70%的六偏磷酸鈉中加入質(zhì)量分數(shù)為20%的改性磷酸二氫鋁溶液。稱取原砂質(zhì)量的3%的六偏磷酸鈉、然后與原砂混勻，通過智能溫控覆膜砂制樣機制樣，硬化工藝參數(shù)為：200℃×10min，冷卻后測量初始抗拉強度為2.82MPa，24h抗拉強度為2.48MPa。砂芯在700℃的馬弗爐里保溫5min，冷卻至室溫后，將試樣置于冷水中計時，20s砂芯開始坍塌，水潰散速度快。
實施例5：
稱取原砂質(zhì)量的4%、濃度為70%的六偏磷酸鈉，固化劑為粘結(jié)劑質(zhì)量的30%，首先固化劑與原砂混勻，然后加入六偏磷酸鈉水溶液，攪拌120s后使其混勻，后置于標準“8”字形模具中緊實，室溫硬化，測得24h抗拉強度為1.52MPa。砂芯在700℃的馬弗爐里保溫5min，冷卻至室溫后，將試樣置于冷水中計時，20s砂芯開始坍塌，水潰散速度快。
實施例6
稱取原砂質(zhì)量的3%、濃度為65%的六偏磷酸鈉，固化劑為粘結(jié)劑質(zhì)量的30%，首先固化劑與原砂混勻，然后加入六偏磷酸鈉水溶液，攪拌90s，混勻后置于標準“8”字形模具中緊實，室溫硬化，測得24h抗拉強度為1.35MPa。砂芯在700℃的馬弗爐里保溫5min，冷卻至室溫后，將試樣置于冷水中計時，20s砂芯開始坍塌，水潰散速度快。
實施例7
稱取原砂質(zhì)量的2%、濃度為50%的六偏磷酸鈉，固化劑為粘結(jié)劑質(zhì)量的20%，首先固化劑與原砂混勻，然后加入六偏磷酸鈉水溶液，攪拌100s，混勻后置于標準“8”字形模具中緊實，室溫硬化，測得24h抗拉強度為1.04MPa。砂芯在700℃的馬弗爐里保溫5min，冷卻至室溫后，將試樣置于冷水中計時，20s砂芯開始坍塌，水潰散速度快
實施例8
往濃度為70%的六偏磷酸鈉中加入質(zhì)量分數(shù)為20%的改性磷酸二氫鋁溶液。稱取原砂質(zhì)量的3%的改性六偏磷酸鈉，固化劑為粘結(jié)劑質(zhì)量的40%，首先固化劑與原砂混勻，然后加入六偏磷酸鈉水溶液，攪拌120s，混勻后置于標準“8”字形模具中緊實，室溫硬化，測得24h抗拉強度為1.65MPa。砂芯在700℃的馬弗爐里保溫5min，冷卻至室溫后，將試樣置于冷水中計時，20s砂芯開始坍塌，水潰散速度快。
實施例9：
往濃度為70%的六偏磷酸鈉中加入質(zhì)量分數(shù)為15%的改性磷酸二氫鋁溶液。稱取原砂質(zhì)量的3%的六偏磷酸鈉、然后與原砂攪拌120s混勻，通過智能溫控覆膜砂制樣機制樣，硬化工藝參數(shù)為：200℃×10min，冷卻后測量初始抗拉強度為2.81MPa，24h抗拉強度為2.18MPa。砂芯在700℃的馬弗爐里保溫5min，冷卻至室溫后，將試樣置于冷水中計時，20s砂芯開始坍塌，水潰散速度快。
實施例10：
往濃度為60%的六偏磷酸鈉中加入質(zhì)量分數(shù)為35%的改性磷酸二氫鋁溶液。稱取原砂質(zhì)量的3%的六偏磷酸鈉、然后與原砂攪拌100s混勻，通過智能溫控覆膜砂制樣機制樣，硬化工藝參數(shù)為：230℃×15min，冷卻后測量初始抗拉強度為2.83MPa，24h抗拉強度為2.37MPa。砂芯在700℃的馬弗爐里保溫5min，冷卻至室溫后，將試樣置于冷水中計時，15s砂芯開始坍塌，水潰散速度快。