[发明专利]一种无机砂芯模具粘砂抑制剂、添加剂及应用

说明书

本发明提供了一种无机砂芯模具粘砂抑制剂、添加剂及应用，涉及汽车精密铸件制造技术领域。本发明提供的一种无机砂芯模具粘砂抑制剂，包括如下重量份的成分：多糖60‑90份、金属盐和/或金属氧化物，金属盐和金属氧化物的重量份之和为10‑40份。本发明中所制备的粘砂抑制剂可引入无机砂芯制备工艺中，利用粘砂抑制剂在铝液浇筑阶段所产生的高温环境下分解释放气体，从而在无机砂芯表面形成‑气体保护层，增加无机砂芯背压，抵抗铝液浸入，改善粘砂现象。且通过粘砂抑制剂中多种组分协同作用，提高了无机砂芯的强度和表面质量，改善了铸件的光滑平整度。

技术领域

本发明涉及汽车精密铸件制造技术领域，特别涉及一种无机砂芯模具粘砂抑制剂、添加剂及应用。

背景技术

在汽车金属铸件加工制造过程中，利用无机砂芯作为铸件模具，将高温熔融金属液喷射进入无机砂芯模具内成型，从而制备出具有特定形状的加工铸件。以铝(铝合金)铸件为例，在铝液与无机砂芯接触过程中，会侵入砂粒间隙且在砂粒表面结核凝固，形成粘砂，而当砂芯剥离铸件后，粘砂无法通过水洗、气枪等方式去除，从而影响铸件的品质。

为了改善铸件表面的粘砂，目前行业内通用做法是在砂粒原料中添加粘结剂和添加剂，混合后射入模具中加热成型制备无机砂芯。其中，粘结剂、添加剂均匀包裹在砂粒表面，粘结剂的主要成分为硅酸钠(化学式为Na₂SiO₃)，在加热条件下，粘结剂发生脱水缩合反应形成粘结桥，在砂芯表面形成保护层；添加剂的主要成分为硅微粉、锆英粉、氧化铝、硫酸钡等矿物的混合物，为脱水缩聚反应正反应的促进剂，可促进砂粒表面保护层的形成。当铝液喷射进入无机砂芯模具内时，铝液与无机砂芯表面接触，此时粘结桥可作为保护膜层抵抗铝液侵入，改善铝液与砂粒表面的浸润，从而避免粘砂形成。

但采用上述方法制备的铸件与无机砂芯剥离后，铝铸件表面仍会有粘结，这可能是由于粘结剂形成保护层为可逆反应，而高温高湿环境下，砂芯中的自由水含量增加，水分进入砂粒间隙，附着在砂粒之间，与已形成的粘结桥接触促使脱水缩聚反应朝逆反应方向进行，导致粘结剂与砂粒的结合力小于铝液与砂粒间隙结合力，从而引起保护层部分失效。

专利文献CN104812509A中公开在砂芯除加入水溶性粘结剂外，还加入能够借助浇铸中熔融金属的热量而产生水蒸汽和/或二氧化碳气中一方的难溶于水的无机化合物粒子，利用产生的水蒸气和/或二氧化碳能够铸件和铸模件形成保护层，然而加入水溶性粘结剂，导致砂与粘结剂的混合物呈稀泥状，流动性大大降低，在射砂压力较低时，砂无法填充模具，导致砂芯无法成形，需要借助高压设备。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种无机砂芯模具粘砂抑制剂、添加剂及应用，旨在解决目前金属铸件表面易粘砂的问题。

为实现上述目的，本发明提出了一种无机砂芯模具粘砂抑制剂，包括如下重量份的成分：多糖60-90份、金属盐和/或氧化物，金属盐和氧化两者的重量份为10-40份。

本发明技术方案中，所述添加剂用于添加在以砂为主要原料的无机砂芯原料中，通过混合、成型制备具有特定形状的无机砂芯，所述砂可选自石英砂、宝珠砂等铝合金铸造用的无机砂芯原料。高温熔融的金属液体喷射进入无机砂芯内，与无机砂芯表面接触。此时，多糖在高温下可分解生成CO₂气体和水蒸气，在无机砂芯本体表面形成背压，从而防止粘砂，原理参照图1所示。

金属盐优选能在高温下反应形成低熔点玻璃态物质，如硅酸钠、硅酸钙、硅酸镁、硅酸铝中等一种或多种硅酸盐，加入硅酸盐的作用在高温下形成低熔点玻璃态物质，有利于增强无机砂芯的热强度和热塑性；金属氧化物可提高原料之间的混合均匀度，并进一步提高砂芯强度。

氧化物为用于进一步提高砂芯强度，同时有利于与原粉料均匀混合，实际使用中种类可以依无机砂芯原料用砂中的氧化物种类来确定。其既可以是金属氧化如氧化铝、氧化镁、氧化铁、氧化铜、氧化钙、氧化钛，也可以是非金属氧化物如氧化硅等，也可以是金属氧化物和非金属氧化物的组合。