[发明专利]一种铸造用型砂粘结剂

说明书

本发明公开了一种铸造用型砂粘结剂，由以下重量份的原料制备而成：水玻璃70‑90份，改性淀粉3‑5份，三聚磷酸铝2‑8份，四硼酸钠0.5‑2份，膨润土1‑2份，乙烯基酚醛树脂2‑4份，甲基硅油2‑4份，偶联剂0.3‑0.6份。本发明通过科学选材，反复试验，确定了最佳的配方，在水玻璃中添加改性淀粉、三聚磷酸铝、四硼酸钠、膨润土、乙烯基酚醛树脂、甲基硅油进行改性，协同增效，可以大大提高粘结强度和耐老化性能，显著改善型砂的溃散性和抗吸湿性。

技术领域

本发明涉及了铸造技术领域，特别是涉及了一种铸造用型砂粘结剂。

背景技术

铸造是现代机械制造工业的基础工艺之一，铸造技术是装备制造业中大量高性能复杂金属工件的高效率、低成本成形手段，对于内腔复杂的工件，不能采用其他成形方法替代。在航空、卫星、轨道交通、新能源汽车等战略性新兴产业高端装备制造、国防建设以及国家重大工程中，很多关键核心部件需要采用铸造技术成形，铸造技术的发展水平制约和促进着装备制造业的发展，没有铸造工业水平的提高，装备制造业的发展和整体水平的提高也就无从谈起。

型砂粘结剂是可以将松散的铸造砂粘结在一起使之成为型砂的一种造型材料。粘结剂和砂粒混合后包覆在砂粒的表面成为粘结剂膜，使砂粒互相粘连起来，从而赋予砂型以足够的强度，使其在搬运、组装和浇注过程中不致变形和破碎。型砂粘接剂对铸造零件的质量很产量有直接的影响，铸件的气孔、结疤、热裂和表面质量都与型砂、型砂粘结剂重要的关系，研究和改进型砂粘结剂对提高铸件的质量有重大的意义。

目前铸造生产中使用的型砂粘结剂主要包括有机类和无机类。有机类粘结剂多为树脂聚合物，其粘接强度高，但在生产过程中，从混砂造型、浇注清理到旧砂再生，每个环节对操作者及环境都造成污染和伤害，树脂聚合物属于石化产品，资源不可再生，成本居高不下，使得有机类粘结剂的使用受到较大的限制。无机粘结剂由于其环保性能、资源广泛，成本低等优势会逐步取代树脂类有机粘结剂。在所有类型的无机结剂中，水玻璃粘结剂是应用较为广泛的一种。水玻璃是石英砂和纯碱合成的无机粘结剂，是地球上资源最丰富的物质之一，也是目前对环境污染最小的铸造粘结剂。但是，型砂采用水玻璃作为粘结剂制备得到的砂型在使用过程中存在粘结强度低、易老化、抗湿性差、溃散性不好、再生回用困难等问题，影响生产效率和铸件质量，制约了其在铸铁领域的应用。

为了解决现有技术中采用水玻璃粘结剂的砂型溃散性差、难以回收再利用的问题，现有技术中，如CN108672648A公开了一种铸造砂型用粘结剂、制备方法及应用。本发明的铸造砂型用粘结剂，各原料组分按重量百分比如下：钠水玻璃1-90％、钾水玻璃1-90％，锂水玻璃1％，糊精0.5％，羧甲基纤维素钠0.5％，海藻酸钠0.5％，二氧化碳硬化酚醛树脂0.5％，水3％。本发明粘结剂将无机粘结剂同有机粘结剂进行复合，使用时可采用二氧化碳进行硬化，硬化方便快速，24小时常温强度可达1MPa以上。提高了型砂的湿强度(可达0.2MPa)，同时使型砂在高温浇铸后的强度低于0.6MPa，显著改善型砂的溃散性。本发明通过将水玻璃和树脂通过特定组分选择及比例配比，获得既环保又具有良好溃散性能的型砂用粘结剂。CN105344920A公开了一种增加溃散性的水玻璃粘结剂,其特征在于组成原料的重量份为：110-130份水玻璃溶液、20-30份改性合成树脂、10-15份磷酸盐、5-8份植物油,本发明具有稳定性好、发气性较低、适用性较好、硬化后强度高的优点。CN101941046A公开了一种砂型用复合水玻璃粘结剂及其制作方法，所述复合水玻璃粘结剂由下述重量份数的组分混配而成：水玻璃100份，秸秆粉面5-10份和水0.5-2份。其制作方法：①将秸秆烘干、粉碎，过不低于325目的筛，得秸秆粉面；②取步骤①所得的秸秆粉面5-10重量份，加入0.5-2重量份的水，搅拌均匀，得润湿的秸秆粉面；③在所述润湿的秸秆粉面中加入100重量份的水玻璃。采用本发明解决了采用水玻璃作为粘结剂的砂型溃散性差、难以回收再利用的问题；而且采用廉价的秸秆作为原料，与其它改善水玻璃砂溃散性方法相比，显著降低了砂型(芯)的成本。