一种铸造用耐高温高硅覆膜砂及其制备方法技术

技术编号:20340553 阅读:79 留言:0更新日期:2019-02-16 08:52
本发明专利技术涉及一种铸造用耐高温高硅覆膜砂及其制备方法。该覆膜砂由包括以下重量份数的原料制备得到:高硅砂100~200份,铁砂5~10份,硅烷偶联剂2~8份,树脂1~5份,石墨粉0.1~1份,乌洛托品0.02~2份,硬脂酸钙0.05~0.5份。该覆膜砂以高硅砂作为骨料,具有耐高温性能好和原料制作过程环保的优点,且成本低于锆英砂和宝珠砂。并且,该高硅砂以石墨粉作为辅料,能够提高该覆膜砂的强度。

【技术实现步骤摘要】
一种铸造用耐高温高硅覆膜砂及其制备方法
本专利技术涉及铸造材料
,具体涉及一种铸造用耐高温高硅覆膜砂,以及该覆膜砂的制备方法。
技术介绍
用于铸造行业的覆膜砂都具有一定的耐高温能力。一般将浇注温度在1500℃以上,还能够保持自身强度的覆膜砂称为耐高温覆膜砂。其具有优异的耐高温、高强度、低膨胀、低发气、慢发气、易溃散等性能。耐高温覆膜砂特别适用于复杂薄壁精密的铸铁件,如汽车发动机缸体、缸盖等;以及高要求的铸钢件,如集装箱角、火车刹车缓冲器壳件等,可有效消除粘砂、变形、热裂和气孔等铸造缺陷。耐高温覆膜砂的制备工艺包括在硅砂覆膜时加入一定量的惰性材料,如锆砂、铬铁矿砂、含碳材料或其他惰性材料等。目前国内的耐高温覆膜砂选取的骨料主要有硅砂、宝珠砂、锆英砂等。普通硅砂具有热膨胀量大、角形系数较大、流动性差等缺点,易引起铸件出现粘砂、脉纹、变形以及开裂等缺陷;宝珠砂中铁单质和铁氧化物含量高,在铸铝件和铸钢件生产中容易化学反应,导致铸件粘砂焙烧。并且其制作过程对环境造成污染较大,成本太高。锆英砂虽然综合性能较高,但是资源稀缺、价格昂贵。同时也因为在生产过程中是由机械破碎,角形系数较大会消耗大量的粘结剂。另外,耐高温覆膜砂的性能主要取决于耐高温强度和防止铸造粘砂缺陷的效果。当前主要通过加入四氧化三铁砂起到激冷作用,使得与铸型接触的金属液温度降低,从而防止粘砂;或者加入耐火度为1900℃的铬铁矿粉在硅砂表面形成耐高温膜,增加其耐高温性能,如专利CN107262662A;或者加入耐火度为1800℃的空心陶瓷微珠替代铬铁矿粉,如专利CN108127073A。但是,上述防止粘砂的辅剂由于其耐火性能不够好,在实际铸造生产中仍然会出现粘砂等缺陷,严重时会导致铸件报废。鉴于此,特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种铸造用耐高温高硅覆膜砂。本专利技术的第二目的在于提供上述覆膜砂的制备方法。为实现上述目的,本专利技术的技术方案如下:本专利技术涉及一种铸造用耐高温高硅覆膜砂,由包括以下重量份数的原料制备得到:高硅砂100~200份,铁砂5~10份,硅烷偶联剂2~8份,树脂1~5份,石墨粉0.1~1份,乌洛托品0.02~2份,硬脂酸钙0.05~0.5份。优选地,所述覆膜砂由包括以下重量份数的原料制备得到:高硅砂150份,铁砂5~10份,硅烷偶联剂3~7份,树脂2.5~4份,石墨粉0.1~0.8份,乌洛托品0.02~1份,硬脂酸钙0.1~0.3份。优选地,所述硅烷偶联剂选自KH550、KH560、KH570中的至少一种。优选地,所述树脂为酚醛树脂或改性酚醛树脂。优选地,所述高硅砂由包括以下重量份数的原料制备得到:(1)对二氧化硅含量为98%以上的硅砂进行水洗,去除泥污杂质和细粉;(2)对所述硅砂进行焙烧,得到所述高硅砂。优选地,步骤(1)中,所述硅砂的细度为40~270目。优选地,步骤(2)中,所述焙烧的温度为500~800℃;所述焙烧的时间为25~35min。本专利技术还涉及所述覆膜砂的制备方法,包括以下步骤:将高硅砂与铁砂预热至120~130℃后加入混砂机,同时加入硅烷偶联剂,混合后依次加入树脂、石墨粉、乌洛托品和硬脂酸钙,冷却后得到所述覆膜砂。优选地,所述覆膜砂的常温抗拉强度≥4.5MPa,耐高温时间≥220s。本专利技术的有益效果:本专利技术提供了一种耐高温高硅覆膜砂,该覆膜砂以高硅砂作为骨料,其具有耐高温性能好和原料制作过程环保的优点,且将高硅砂作为骨料的成本低于锆英砂和宝珠砂。并且,该高硅砂以石墨粉作为辅料,由于石墨粉耐火度能达到3000℃,因此能够提高该覆膜砂的高温强度。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本专利技术的技术方案进行详细的描述。显然,所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式,都属于本专利技术所保护的范围。本专利技术实施例涉及一种铸造用耐高温高硅覆膜砂,由包括以下重量份数的原料制备得到:高硅砂100~200份,铁砂5~10份,硅烷偶联剂2~8份,树脂1~5份,石墨粉0.1~1份,乌洛托品0.02~2份,硬脂酸钙0.05~0.5份。本专利技术采用的高硅砂原料来源广泛,无需过多资金投入,与传统覆膜砂相比节省了铸造企业造型材料的成本。铁砂的主要成分为四氧化三铁,在耐高温覆膜砂中主要起到激冷作用和去除气孔的因素,使得与铸型接触的金属液温度降低,从而防止粘砂。硅烷偶联剂的分子结构式一般为Y-R-Si(OR)3,式中Y为有机官能基,SiOR为硅烷氧基。硅烷氧基对无机物具有反应性,有机官能基对有机物具有反应性或相容性。因此,当硅烷偶联剂介于无机和有机界面之间,可形成有机基体-硅烷偶联剂-无机基体的结合层。加入硅烷能够提高树脂的覆膜效果,以增加耐高温覆膜砂的机械强度。本专利技术中的硅烷偶联剂可选自KH550、KH560、KH570中的至少一种。本专利技术中,树脂主要作为粘结剂使用,可以为酚醛树脂或改性酚醛树脂。石墨粉的耐火度能达到3000℃,因此能够提高该覆膜砂的强度。将石墨粉用于覆膜砂后,在铸钢浇注温度(1600℃)下的强度能提高近乎一倍。因此可以用石墨粉替代铬铁矿粉(耐火度1900℃)或空心陶瓷微珠(耐火度1800℃)等耐高温细粉颗粒。并且,石墨粉的成本明显低于后者。乌洛托品,化学名为六亚甲基四胺,用作树脂和塑料的固化剂。当覆膜砂受热时,包覆在沙粒表面的树脂熔融,在乌洛托品分解出的亚甲基作用下,熔融的树脂由线性结构迅速转变为不熔融的体型结构,从而使覆膜砂固化成型。硬脂酸钙是作为润滑剂使用,主要作用为防止结块,并提高覆膜砂的流动性和脱模性。润滑剂应选择熔点较高的物质,以防止覆膜砂在使用过程中脱壳。在本专利技术的一个实施例中,覆膜砂由包括以下重量份数的原料制备得到:高硅砂150份,铁砂5~10份,硅烷偶联剂3~7份,树脂2.5~4份,石墨粉0.1~0.8份,乌洛托品0.02~1份,硬脂酸钙0.1~0.3份。在本专利技术的一个实施例中,高硅砂由二氧化硅含量98.5%的硅砂制备得到。本专利技术采用的高硅砂骨料能够耐受高温,再加上高温焙烧的工艺,使高硅砂的洁净度、耐高温、表面光滑角形系数好且易于覆膜,是一种精工艺的铸造材料,价格在500元左右一吨。进一步地,该高硅砂通过以下方法制备得到:(1)对二氧化硅含量为98%以上的硅砂进行水洗,去除泥污杂质和细粉,得到半成品。如细粉过多,会急剧增加高硅砂的比表面积,降低强度和透气性。(2)对球粒状半成品进行焙烧,得到高硅砂。由于二氧化硅的相变点是573℃,焙烧温度应在相变点附近。优选焙烧的温度为500~800℃;焙烧的时间为25~35min。该高硅砂中,二氧化硅的质量百分含量为98.5%,含泥量≤0.2%,杂质质量百分含量≤1%。一般来说,二氧化硅的含量越高,高硅砂的耐火度越高。但是相应地会增加原料成本。杂质的含量不宜过高,过多的杂质在相变时会增加铸件的粘砂率。氧化铁的含量会影响高硅砂的耐火度,所以氧化铁的含量也不宜过高。二氧化钛对高硅砂的性能无明显影响。本专利技术实施例还涉及覆膜砂的制备方法,包括以下步骤:将高硅砂与铁砂预热至120~130℃后加入混砂机,同时加入硅烷偶联剂,混合后依次加入树本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种铸造用耐高温高硅覆膜砂,其特征在于,由包括以下重量份数的原料制备得到:高硅砂100~200份,铁砂5~10份,硅烷偶联剂2~8份,树脂1~5份,石墨粉0.1~1份,乌洛托品0.02~2份,硬脂酸钙0.05~0.5份。

【技术特征摘要】
1.一种铸造用耐高温高硅覆膜砂,其特征在于,由包括以下重量份数的原料制备得到:高硅砂100~200份,铁砂5~10份,硅烷偶联剂2~8份,树脂1~5份,石墨粉0.1~1份,乌洛托品0.02~2份,硬脂酸钙0.05~0.5份。2.根据权利要求1所述的覆膜砂,其特征在于,所述覆膜砂由包括以下重量份数的原料制备得到:高硅砂150份,铁砂5~10份,硅烷偶联剂3~7份,树脂2.5~4份,石墨粉0.1~0.8份,乌洛托品0.02~1份,硬脂酸钙0.1~0.3份。3.根据权利要求1或2所述的覆膜砂,其特征在于,所述硅烷偶联剂选自KH550、KH560、KH570中的至少一种。4.根据权利要求1或2所述的覆膜砂,其特征在于,所述树脂为酚醛树脂或改性酚醛树脂。5.根据权利要求4所述的覆膜砂,其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员:尹海军冯俊龙李卓情包羽冲秦申二
申请(专利权)人:北京仁创砂业科技有限公司
类型:发明
国别省市:北京,11

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