一种铸造用耐高温陶粒覆膜砂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种铸造用耐高温陶粒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：陶粒砂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。该覆膜砂以陶粒砂作为骨料，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，该陶粒砂以石墨粉作为辅料，能够提高该覆膜砂的强度。

A High Temperature Resistant Ceramic Coated Sand for Casting and Its Preparation Method

The invention relates to a high temperature resistant ceramsite coated sand for casting and a preparation method thereof. The coated sand was prepared from 100 to 200 parts of ceramsite sand, 5 to 10 parts of iron sand, 2 to 8 parts of silane coupling agent, 1 to 5 parts of resin, 0.1 to 1 part of graphite powder, 0.02 to 2 parts of urotropine and 0.05 to 0.5 parts of calcium stearate. The coated sand takes ceramsite sand as aggregate, which has the advantages of good heat resistance and environmental protection in the process of material preparation, and its cost is lower than zircon sand and jewelry sand. Moreover, the strength of the coated sand can be improved by using graphite powder as the auxiliary material.

【技术实现步骤摘要】
一种铸造用耐高温陶粒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陶粒覆膜砂，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高硅砂、宝珠砂、锆英砂等。高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，导致铸件粘砂烧结。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陶粒覆膜砂。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陶粒覆膜砂，由包括以下重量份数的原料制备得到：陶粒砂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：陶粒砂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，所述陶粒砂由包括以下重量份数的原料制备得到：粘土、板岩、页岩或煤矸石85～95份，铝粉5～15份。优选地，所述陶粒砂通过以下方法制备得到：(1)将粘土、板岩、页岩或煤矸石粉碎为颗粒；(2)将所述颗粒加入造粒机中进行造粒，待造粒完成后，向造粒机中加入铝粉，混合搅拌均匀，得到裹覆有铝粉的球粒状半成品；(3)将所述球粒状半成品进行烧结，得到所述陶粒砂。优选地，步骤(1)中，所述颗粒的细度为500～600目。优选地，步骤(3)中，所述烧结的温度为1000～1200℃；所述烧结的时间为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：将陶粒砂与铁砂预热至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≥4.9MPa，耐高温时间≥250s。本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种耐高温覆膜砂，该覆膜砂以陶粒砂作为骨料，其具有耐高温性能好和原料制作过程环保的优点，且将陶粒砂作为骨料的成本低于锆英砂和宝珠砂。并且，该陶粒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陶粒覆膜砂，由包括以下重量份数的原料制备得到：陶粒砂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。其中，陶粒砂也称为陶粒，是利用各类粘土、板岩、页岩、煤矸石，以及工业固体废弃物等多种原料，经过陶瓷烧结而成，一般是用来取代混凝土中的碎石和卵石。陶粒砂具有密度低、保温隔热、抗渗性优异、抗碱集料反应性优异、吸水率低、抗冻性能和耐久性能好等众多优点。本专利技术采用的陶粒砂原料来源广泛，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，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：陶粒砂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，陶粒砂由包括以下重量份数的原料制备得到：粘土、板岩、页岩或煤矸石85～95份，铝粉5～15份。如前所述，粘土、板岩、页岩、煤矸石以及工业固体废弃物均可作为制备陶粒砂的原料。但是，如果采用铸造废灰或者再生砂的除尘灰，制备得到的陶粒砂粒径不均匀且表面粗糙，只能作为建筑材料使用。这种陶粒砂价格较低，约上百元一吨。本专利技术采用的陶粒砂骨料能够耐受高温，再加上包覆铝粉的工艺，使陶粒砂的强度高、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3000元左右一吨。进一步地，该陶粒砂通过以下方法制备得到：(1)将粘土、板岩、页岩或煤矸石粉碎为颗粒，优选颗粒的细度为500～本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铸造用耐高温陶粒覆膜砂，其特征在于，由包括以下重量份数的原料制备得到：陶粒砂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陶粒覆膜砂，其特征在于，由包括以下重量份数的原料制备得到：陶粒砂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：陶粒砂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1或2所述的覆膜砂，其特征在于，所述陶粒砂由包括以下重量份数的原料制备得到：粘土、板岩、页岩或煤矸石85～95份，铝粉5～15份。6.根据权利要求5所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：包羽冲，尹海军，冯俊龙，秦申二，胡文志，
申请(专利权)人：合肥仁创铸造材料有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34