[发明专利]一种新型陶瓷砂及其制备方法

说明书

本发明公开一种新型陶瓷砂及其制备方法。该新型陶瓷砂，其化学组成包括：Al₂O₃ 40～80％、SiO₂ 5～20％、Fe₂O₃ 0～5％、(Zr·Hf)O₂ 1～20％、Cr₂O₃ 0～5％、MnO 0～5％、NiO 0～5％、MoO₃ 0～10％、V₂O₅ 0～6％、TiO₂0～5％、FeS 1～3％、P₂O₅ 1～3％、稀土氧化物1～10％。本发明提供的新型陶瓷砂是以高铝矿石及锆英石矿石为主料，经过配制、高温熔融、破碎、水洗、烘干、研磨后添加一定比例功能性添加剂混配制作而成，并根据客户材质及生产条件的不同有特定的配制产品来满足客户的生产使用需求，其为中性耐火材料，具有耐火度高、热膨胀系数小、组织致密、低熔点物质含量少、性价比高等特点。

技术领域

本发明涉及耐火材料技术领域，尤其涉及一种新型陶瓷砂及其制备方法。

背景技术

在熔模精密铸造工艺中用作型壳面层的耐火材料有石英、电熔刚玉、锆石、高铝矾土等，实际加工过程中根据制壳用粘结剂选取适合的耐火材料。我国传统的熔模精密铸造工艺用水玻璃和硅酸乙酯为粘结剂，用石英、电熔刚玉、高铝矾土作面层耐火材料得到了广泛的应用。

20世纪80年代，熔模精密铸造外资企业和合资企业进入中国，大都采用国外先进的硅溶胶制壳工艺，型壳面层的耐火材料绝大部分为进口的锆英砂(粉)。近几十年来中国的铸造业发展很快，使中国成为锆石的最大用户，由于供求关系，锆英砂(粉)相当紧俏且价格高，研究其他代用耐火材料成为大势所趋。锆英石(ZrO₂-SiO₂)是二元系中唯一的化合物。纯的ZrSiO₄耐火度在2000℃以上，锆英石的分解温度为1540℃。当含有K、Na氧化物时，开始分解温度会降为900℃左右，含Ca、Mg氧化物时分解温度为1300℃左右。因此，熔模铸造一般采用一级锆英砂(粉)，杂质含量低，但市场需求量大，价格居高不下，加大了铸造生产成本，如果供应商提供的锆英砂(粉)ZrO₂含量低，特别是杂质含量高，价格可能便宜点，但铸件的表面质量会降低。

目前国内有用电熔刚玉精铸专用砂替代锆英砂，但电熔刚玉是由高温熔炼而成，价格比较高，能源消耗大，同时在使用过程中出现浇注后清壳困难等问题。电熔刚玉精铸砂型壳的残留强度较高，多孔性的铝硅质耐火材料颗粒内部的高活性Al₂O₃同胶质状SiO₂会产生二次莫来石，并伴有体积膨胀。在型壳焙烧与浇注过程中存在液相烧结、固相烧结和产生二次莫来石化，型壳砂粒间结合紧密。在清除铸件型壳时发现刚玉精铸砂面层与背层铝矾土砂之间已连成一体，结合比较牢固。以上因素的综合会造成铸件内腔、孔洞、沟槽的型壳难以清除。

铝矾土砂主要化学成分Al₂O₃，主晶相为刚玉，次晶相是莫来石，少量TiO₂固溶体晶体以及玻璃相。但是铝矾土中含有较高的杂质，(CaO+MgO+K₂O+Na₂O)碱金属氧化物总量高，降低铝矾土的高温性能。铝矾土耐火材料的强度和硬度较低，易碎裂，使粉料颗粒过细，分散分布，砂料粉尘过多，粒度级配无法达到锆英粉(砂)相似的标准。因市面上铝矾土品质参差不齐，品质无法保证，故铝矾土在普通一般铸件生产中较适合，在一些高端材质的铸件生产中不适用。

因此，提供一种生产成本低、耐火度高好的材料替代现有的锆英砂等耐火材料具有重要的意义。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种新型陶瓷砂及其制备方法，用以解决现有技术中耐火材料耐火度低、生产成本高的技术问题。