[发明专利]模壳硬化剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于水玻璃熔模铸造的模壳硬化剂。

背景技术

精密铸造行业面临着两个方面的挑战：一是对铸件质量的要求不断提升；二是对环保、清洁生产和人体健康方面的要求日趋严格，因此对精密铸造模壳硬化剂提出了更高的要求。

目前在精密铸造行业大都采用水玻璃为粘结剂，采用氯化铵或氯化镁或氯化铝作为硬化剂。

氯化铵因有氨气产出而严重恶化劳动条件，并且模壳粘结强度差、质量不能有效控制；氯化镁溶液的粘滞性大而影响硬化及干燥速度，并且因杂质含量较多容易产生型壳分层、起皮、夹砂等缺陷，因此氯化铵、氯化镁作为硬化剂明显不适应熔模铸造的发展。

现有技术中，较普遍采用结晶氯化铝替代氯化铵、氯化镁用作硬化剂。

公开号CN102133614A的发明专利申请“模壳硬化剂及其生产方法”公开了一种模壳硬化剂，所述硬化剂按重量百分比其组份含量为：结晶氯化铝：78～90％；氯化铵：8～20％；表面活性剂：0.1～1％；分散剂：0.1～1％；风干剂：0.1～1％。

上述模壳硬化剂虽然应用了结晶氯化铝，但同时也应用了氯化铵，因此不能彻底克服应用氯化铵作为模壳硬化剂存在的缺陷。

发明内容

本发明的目的是公开一种用于水玻璃熔模铸造的模壳硬化剂及其制备方法。

本发明的模壳硬化剂包括以下主要成分及其重量百分比含量：六水结晶氯化铝10-15；二水片状氯化钙22-25；无水硼酸1.5-2；渗透剂0.1-0.15；清水，余量。

所述模壳硬化剂含有润湿剂S1003或SR-2，其重量百分比含量为1-2。

所述渗透剂是X405或wins-8010或快速渗透剂T或快速渗透剂JFC的一种。

本发明是用于石英砂、水玻璃、涂料工艺固化过程中的硬化剂，具有硬化速度快、减少工艺流程、缩短生产周期的特点，在避免环境污染的同时可以明显提高经济效益。

本硬化剂以六水结晶氯化铝和二水片状氯化钙为主料，不仅从根本上克服了应用氯化铵作为模壳硬化剂主料存在严重恶化劳动条件的缺陷，其它性能也优于氯化铵硬化剂。

以下根据对比试验结果予以简要说明：

1、氯化铵硬化的型壳在硬化5分钟时强度明显上升、15分钟之后开始逐步下降，在涂料没有全部硬化的情况下不能人为停止，这点在干法制壳中体现尤其明显，在长时间的自由硬化中，型壳强度明显低于水制壳的型壳强度。

采用本硬化剂的型壳不会出现上述现象，强度将随着硬化时间的延长而逐步增加，适合常规生产和低温硬化。而且在制壳过程中，由于硬化比较温和，不容易分层。在脱蜡后由于硬化原理不同，也不会出现长白毛现象，不会出现硬化过度产生的硬化脆性。

2、氯化铵硬化型壳时，硬化剂与涂料接触时反应剧烈，在界面上迅速形成硬化面，并形成胶膜。之后，硬化剂通过型壳胶膜间隙和微裂纹往涂料内部扩散渗透，硬化层顺序增厚，整个过程取决于氯化铵的渗透速度和扩散速度，这种硬化称之为顺序硬化。并随着硬化时间延长和反应剧烈的微裂纹增多，以及氧化钠的快速减少，使型壳产生脆性。

本硬化剂的二水片状氯化钙溶液在硬化过程中，由于其酸性弱(PH值6-7)反应物Ca(OH)微溶于水，使得反应有一定的可逆性而比较温和，当氯化钙水溶液与涂料接触时，界面上的化学反应并不剧烈，因此界面胶膜不会迅速完全封闭，也不会开裂，所以能使硬化剂向涂料层内部扩展，在涂料中形成浓度梯度，在一定范围内形成同时硬化，反应速度取决于氯化钙溶液的浓度。由于不产生微裂纹和间隙，因此脱蜡后的模壳没有长白毛和硬化脆性现象。

3、本硬化剂的六水结晶氯化铝可以增强型壳的强度，由于六水结晶氯化铝反应速度比较慢，六水结晶氯化铝在硬化过程中与水玻璃互相中和促进水解，水玻璃PH值逐步下降而析出硅凝胶，同时由于水玻璃的作用，六水结晶氯化铝的PH值逐步升高，经过水解聚合反应析出AL(OH)3凝胶，形成硅胶与铝胶共凝，所以型壳强度高。

4、本硬化剂的二水片状氯化钙在型壳硬化过程中将产生大量NaO残留，该残留具有到抑制硬化过度的作用，但同时也使型壳高温强度及湿强度降低，进而降低了铸件尺寸精度。为此在本硬化剂中加入渗透剂(X405型)，可以提高氯化钙在涂料层中的渗透速度，使1—2mm厚度内的涂料尽量接近于同时硬化，极大地加快了硬化速度，其结果与氯化铵硬化剂相比本硬化剂在加固层中的硬化速度有非常明显的优势。

5、在本硬化剂中加入微量硼酸可以降低硬化剂的PH值和提高型壳焙烧后的尺寸精度，经过试验证明效果显著。