一种用于熔模铸造型壳的复合粘结剂及其制备方法技术

本发明专利技术具体涉及一种复合粘接剂。一种用于熔模铸造型壳的复合粘接剂极其制备方法，包括以下质量分数的组分，硅酸乙酯30～32％、无水乙醇25～30％、异丙醇1～3％、丙二醇甲醚10～15％、酸性硅溶胶24～26％、盐酸0.3～0.5％；通过将硅酸乙酯、无水乙醇、异丙醇、丙二醇甲醚、酸性硅溶胶和盐酸依次混合并分阶段控制温度制得复合粘接剂。本发明专利技术性能稳定，干燥工艺简单，制壳效率高，无需氨气硬化，型壳高低温强度均衡，不仅兼有硅酸乙酯水解液室温强度高和硅溶胶高温强度高的特点，生产成本也较低，其价格相比硅酸乙酯水解液价格低一倍，相比快干型硅溶胶也更低。

A composite binder for investment casting shell and its preparation method

The invention relates in particular to a composite adhesive. A composite adhesive for investment casting shell and its preparation method include the following components: ethyl silicate 30-32%, anhydrous ethanol 25-30%, isopropanol 1-3%, propylene glycol methyl ether 10-15%, acidic silica sol 24-26%, hydrochloric acid 0.3-0.5%; ethyl silicate, anhydrous ethanol, isopropanol, propylene glycol methyl ether, acidic silica sol and ethyl hydrochloride. Composite adhesives were prepared by sub-mixing and controlling temperature in stages. The invention has stable performance, simple drying process, high shell-making efficiency, no need of ammonia hardening, and balanced high and low temperature strength of shell. It not only has the characteristics of high room temperature strength of ethyl silicate hydrolysate and high temperature strength of silica sol, but also has low production cost, and its price is twice lower than that of ethyl silicate hydrolysate and lower than that of fast-drying silica sol.

【技术实现步骤摘要】
一种用于熔模铸造型壳的复合粘结剂及其制备方法
本专利技术涉及熔模铸造
，具体涉及一种复合粘接剂。
技术介绍
熔模铸造又称“失蜡铸造”，是一种近净尺寸的金属成型技术。作为国际上制备镍基高温合金精密铸件的主流技术，熔模铸造技术采用优质模料、铸型材料以及通过对铸件成型过程中各工艺环节和参数的严格控制，可获得工作面无需机械加工或只进行局部打磨的近净形铸件。熔模铸造铸件的尺寸精度和表面粗糙度接近抛光件。目前，熔模精密铸造技术已发展成为一种由CAD/CAM/CAE技术、材料学、冶金物理与化学、精密成型控制、表征与无损检测等多学科交叉的综合技术。熔模铸造成型的关键环节之一是陶瓷型壳的制备，铸件的尺寸精度、表面粗糙度，甚至内在质量都与型壳密切相关。由粘结剂和耐火粉料配制而成的浆料是型壳结构的基础，而粘结剂更是浆料的核心，它直接影响型壳及铸件的质量、生产周期和成本。熔模铸造型壳所用的粘结剂一般为硅溶胶或硅酸乙酯水解液，两种粘结剂存在各自的优势与不足。硅溶胶粘结剂稳定性好、型壳高温强度高，但浆料润湿性和流动性差；硅酸乙酯水解液配制的浆料润湿性和流动性好，但浆料稳定性差、型壳干燥工艺复杂。随着铸件结构复杂化和尺寸大型化，单一粘结剂制备型壳的劣势逐渐显现。现有技术通常先将硅酸乙酯水解，再与硅溶胶混合的方法，此方法制备的硅酸乙酯硅溶胶混合粘结剂中含有水分，稳定性较差。因此，有必要对硅酸乙酯硅溶胶复合粘结剂的水解和混合工艺进行改进，使其满足日益严苛的铸造要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种用于熔模铸造型壳的复合粘结剂，解决以上至少一个技术问题。本专利技术的目的还在于，提供一种用于熔模铸造型壳的复合粘结剂的制备方法，解决以上至少一个技术问题。本专利技术所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：一种用于熔模铸造型壳的复合粘接剂，其特征在于，包括以下质量分数的组分，硅酸乙酯30-32％、无水乙醇25-30％、异丙醇1-3％、丙二醇甲醚10-15％、酸性硅溶胶24-26％、盐酸0.3-0.5％。通过酸性硅溶胶替代纯水对硅酸乙酯进行水解，实现混合与水解的同步进行，由于水解反应消耗了酸性硅溶胶中的所有自由水，该技术制备的复合粘结剂为醇基不含自由水。通过混合水解，硅酸乙酯水解液与酸性硅溶胶的稳定性都获得了提高，粘结剂更为稳定，具有更长的使用寿命。使用该复合粘结剂制备的浆料润湿性和流动性好，型壳干燥工艺简单，所制备的型壳具有适宜的高低温强度，而且其他各项性能指标均能达到不锈钢、镍基高温合金等材质的精密铸造要求。所述复合粘接剂的pH值为1.1-1.6，粘度为4.9-5.7gm/cm3。所述硅酸乙酯中SiO2的质量分数为35～45％，优选40％。所述无水乙醇、所述异丙醇、所述丙二醇甲醚的纯度均为分析纯。所述酸性硅溶胶的pH值为2.5～3.5，所述酸性硅溶胶中SiO2的质量分数为32％～34％，粒径为10～20nm，。所述盐酸中HCl的质量分数为18～22％，优选20％。一种用于熔模铸造型壳的复合粘结剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，将硅酸乙酯、无水乙醇、异丙醇和丙二醇甲醚分别依次加入配浆机中，并对溶液进行充分的搅拌，调节搅拌速度，以不产生气泡为宜，搅拌2分钟后测量溶液的温度，如果溶液温度超出15.5℃～21.1℃这一范围，打开冰水机使溶液的温度下降到上述区间；步骤二，将酸性硅溶胶加入搅拌器，等待2～5分钟，然后将盐酸慢慢地靠近搅拌杆附近加入到搅拌器中，持续25～35秒钟，此时监控溶液的温度，若溶液温度超过42℃，立即用冰水机冷却，等待80～100分钟后水解反应完成；步骤三，打开冰水机，将复合粘结剂的温度控制在7～10℃之间，至此复合粘结剂配制完毕。与现有技术相比，本方法制得的复合粘结剂是一种综合性能良好的高低温粘结剂，它兼有硅酸乙酯和硅溶胶各自的优点，又克服了这二者各自的不足，具有如下突出优点：1)性能稳定。存放周期较硅酸乙酯水解液明显延长；2)干燥工艺简单，制壳效率高。无需氨气硬化，只需自然风干建立强度，层间干燥时间短，远比硅溶胶制壳效率高；3)型壳高低温强度均衡。兼有硅酸乙酯水解液室温强度高和硅溶胶高温强度高的特点；4)对制壳场地环境要求不高。型壳在干燥过程中收缩变形量小，开裂倾向小，对场地无特殊要求；5)型壳透气性好。型壳收缩量小，因此透气性较好；6)生产成本低。复合粘结剂的价格比硅酸乙酯水解液价格低一倍，也比快干型硅溶胶价格低。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例进一步阐述本专利技术。一种用于熔模铸造型壳的复合粘接剂，包括以下质量分数的组分，硅酸乙酯30～32％、无水乙醇25～30％、异丙醇1～3％、丙二醇甲醚10～15％、酸性硅溶胶24～26％、盐酸0.3～0.5％。通过酸性硅溶胶替代纯水对硅酸乙酯进行水解，实现混合与水解的同步进行，由于水解反应消耗了酸性硅溶胶中的所有自由水，该技术制备的复合粘结剂为醇基不含自由水。通过混合水解，硅酸乙酯水解液与酸性硅溶胶的稳定性都获得了提高，粘结剂更为稳定，具有更长的使用寿命，使用该复合粘结剂制备的浆料润湿性和流动性好，型壳干燥工艺简单，所制备的型壳具有适宜的高低温强度，而且其他各项性能指标均能达到不锈钢、镍基高温合金等材质的精密铸造要求。复合粘接剂的pH值为1.1～1.6，粘度为4.9～5.7gm/cm3。硅酸乙酯中SiO2的质量分数为35～45％，优选40％。无水乙醇、异丙醇、丙二醇甲醚的纯度均为分析纯。酸性硅溶胶的pH值为2.5～3.5，其中SiO2的质量分数为32％～34％，粒径为10～20nm，。盐酸中HCl的质量分数为18～22％，优选20％。一种用于熔模铸造型壳的复合粘结剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，将硅酸乙酯、无水乙醇、异丙醇和丙二醇甲醚分别依次加入配浆机中，并对溶液进行充分的搅拌，调节搅拌速度，以不产生气泡为宜，搅拌2分钟后测量溶液的温度，如果溶液温度超出15.5℃～21.1℃这一范围，打开冰水机使溶液的温度下降到上述区间；步骤二，将酸性硅溶胶加入搅拌器，等待2～5分钟，然后将盐酸慢慢地靠近搅拌杆附近加入到搅拌器中，持续25～35秒钟，此时监控溶液的温度，若溶液温度超过42℃，立即用冰水机冷却，等待80～100分钟后水解反应完成；步骤三，打开冰水机，将复合粘结剂的温度控制在7～10℃之间，至此复合粘结剂配置完毕。配制完毕的复合粘结剂即可用于面层或背层浆料的配制，浆料温度应控制在7～10℃。用该种复合粘结剂浆料制备型壳，干燥时间一般为8～12小时，干燥时的环境湿度应控制在55～65％。浆料的粘度一旦超标，需加入上述复合粘结剂进行稀释。实施例一304不锈钢铸件型壳面层浆料的制备，具体包括如下步骤：步骤一，将31.3±2kg硅酸乙酯、28±2kg无水乙醇、1.5±0.1kg异丙醇和13±1kg丙二醇甲醚分别依次加入配浆机，并对溶液进行充分的搅拌，调节搅拌速度，以不产生气泡为宜，搅拌2分钟后测量溶液的温度，如果溶液温度超出15.5℃～21.1℃这一范围，打开冰水机使溶液温度下降到上述区间；步骤二，将25.8±2kg酸性硅溶胶加入搅拌器，等待2～5分钟，然后将0.4±0.05kg盐酸慢慢地靠本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于熔模铸造型壳的复合粘接剂，其特征在于，包括以下质量分数的组分，硅酸乙酯30～32％、无水乙醇25～30％、异丙醇1～3％、丙二醇甲醚10～15％、酸性硅溶胶24～26％、盐酸0.3～0.5％。

【技术特征摘要】
1.一种用于熔模铸造型壳的复合粘接剂，其特征在于，包括以下质量分数的组分，硅酸乙酯30～32％、无水乙醇25～30％、异丙醇1～3％、丙二醇甲醚10～15％、酸性硅溶胶24～26％、盐酸0.3～0.5％。2.根据权利要求1所述的一种用于熔模铸造型壳的复合粘接剂，其特征在于：所述复合粘接剂的pH值为1.1～1.6，粘度为4.9～5.7gm/cm3。3.根据权利要求1所述的一种用于熔模铸造型壳的复合粘接剂，其特征在于：所述硅酸乙酯中SiO2的质量分数为35～45％。4.根据权利要求1所述的一种用于熔模铸造型壳的复合粘接剂，其特征在于：所述无水乙醇、所述异丙醇、所述丙二醇甲醚的纯度均为分析纯。5.根据权利要求1所述的一种用于熔模铸造型壳的复合粘接剂，其特征在于：所述酸性硅溶胶的pH值为2.5～3.5，所述酸性硅溶胶中SiO2的质量分数为32％～34％，粒径为10～20nm。6.根据权利要求1所述的一种用于熔模铸造型壳的复合粘接剂，其特征在于：所述盐酸中HCl的质量分数为18～22％。7.一种用于熔模铸造型壳的复合粘结剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，将硅酸乙酯、无水乙醇、异丙醇和丙二醇甲醚分别依次加入配浆机中，并对溶液进行充分的搅拌，调节搅拌速度，以不产生气泡为宜，搅拌2分钟后测量溶液的温度，如果溶液温度超出15.5℃～21.1℃这一范围，打开冰水机使溶液的温度下降到上述区间；步骤二，将酸性硅溶胶加入搅拌器，等待2～5分钟，然后将盐酸慢慢地靠近搅拌杆附近加入到搅拌器...

【专利技术属性】
技术研发人员：王飞，何博，房海涛，靳浩天，费孝顺，王宏，陆敏，
申请(专利权)人：上海万泽精密铸造有限公司，上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：上海,31