论述可用于铸造过程(例如湿砂型铸造)的组合物。所述组合物可包含集料、至少一种无机粘结剂和至少一种高纵横比硅酸盐。例如，所述组合物可包含砂、充当粘结剂的一种或多种粘土材料以及选自云母、滑石或其组合的高纵横比硅酸盐。所述组合物可成形为湿砂型以用于铸造模塑制品。高纵横比硅酸盐的并入可帮助提高铸造制品的品质。
Compositions containing silicates and methods for their use in sand casting
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含硅酸盐的组合物以及在砂型铸造中使用其的方法要求优先权本PCT国际申请要求2016年8月25日提交的美国临时申请号62/379461的优先权的权益，其主题通过引用以其整体并入本文。
本公开的实施方案主要涉及可用于形成砂型的组合物和其在例如砂型铸造中的使用方法。背景铸造是用于制备制品的铸造过程，其中将加热的液体材料(通常为金属或金属合金)浇入型腔中并使其以腔的形状冷却。然后使铸造的制品从铸型中释放。例如，取决于待铸造材料的性质，可使用各种材料形成铸型。例如，砂型铸造可用于铸造金属和金属合金。在这个方法中，砂通常与粘结剂组合并形成至所期望的铸型形状。可通过压紧围绕模型(例如待铸造制品的复制品)的砂混合物，并移出模型以留下具有所期望的形状和构造的腔来形成这样的砂型。一旦熔化的金属被导入铸型并冷却至凝固，通常可通过毁坏砂型以使铸造的金属制品释放。湿砂型铸造指使用湿的或经润湿的砂以形成铸型，其中砂通常与水和无机粘结剂(例如粘土)组合以形成模塑介质。粘结剂一般使砂粒内聚，从而铸型可在整个铸造过程中维持它的形状并承受被施加的应力。在湿砂型铸造期间，砂型通常保留一些量的水分，在环境温度和升高的温度二者下，该水分与粘土充当粘合剂。粘结剂混合物有时作为“预混合物”提供，其可与当地来源的砂组合以生产模塑介质。砂型的化学组成通常决定它的性质，包括它承受铸造过程的应力和压力的能力，这继而影响铸造制品的品质。砂模塑介质的不同的组成可对铸型在砂型铸造期间的高温、压缩条件下执行的能力具有显著影响。公开概述本公开包括可用于砂型铸造(包括湿砂型铸造)的组合物、该组合物的制备和使用其的方法。例如，本公开包括组合物，该组合物包含至少一种集料、至少一种无机粘结剂和至少一种高纵横比硅酸盐。在一些方面，相对于组合物的总重量，组合物可包含按重量计约80%至约95%的集料、约5.0%至约15.0%的无机粘结剂和约0.1%至约5.0%的高纵横比硅酸盐。高纵横比硅酸盐可包含例如云母和/或滑石。适合用于组合物的示例性云母矿物包括：白云母、钠云母、锂云母、金云母、黑云母及其组合。根据本公开的一些方面，高纵横比硅酸盐具有大于10的纵横比，例如在10至1000、20至100或40至80范围内的纵横比。在一些实例中，高纵横比硅酸盐可具有在约50μm至约100μm范围内的d50粒径。相对于组合物的总重量，组合物可包含例如约0.5%重量至约3.0%重量的高纵横比硅酸盐。另外地或备选地，相对于组合物的总重量，组合物可包含约5.0%重量至约10.0%重量或约5.0%重量至约8.0%重量的无机粘结剂。在一些实例中，无机粘结剂可包含选自膨润土、耐火泥或其混合物的至少一种粘土。在至少一个实例中，无机粘结剂包含膨润土。在至少一个实例中，无机粘结剂不包含球粘土。在至少一个实例中，无机粘结剂不包含高岭土。此外，相对于组合物的总重量，组合物可包含约85%重量至约95%重量或约90%重量至约95%重量的集料。适合于组合物的示例性集料可包括但不局限于：硅砂、锆砂、铝硅酸盐或其组合。集料可具有均质化学组成(例如各颗粒包含相同或基本相同的材料)或异质化学组成(例如各颗粒包含聚集在一起以形成单一颗粒的材料组合)。在至少一个实例中，相对于组合物的总重量，组合物可包含按重量计约80%至约95%的天然砂、合成砂或其组合，约5.0%至约15.0%的粘土以及约0.1%至约5.0%的云母、滑石或其组合。组合物还可包含一种或多种另外的有机或无机材料。例如，组合物还可包含石墨、一种或多种有机材料和/或一种或多种其他矿物。在至少一个实例中，组合物还包含相对于组合物的总重量为约0.1%重量至约7.0%重量的有机材料，和/或相对于组合物的总重量为约0.1%重量至约5.0%重量的另一种矿物。根据本公开的一些方面，组合物可包含水，例如相对于组合物的总重量，提供约1.0%至约4.0%重量范围内的水分含量。本公开还包括使用上文或本文其他地方描述的任意组合物的砂型铸造过程。例如，砂型铸造过程可包含通过将集料、无机粘结剂和高纵横比硅酸盐与水组合来制备组合物；以及通过将组合物成形为形状来制备铸型。制备组合物的步骤可包括，例如，将高纵横比硅酸盐加入至无机粘结剂以形成混合物，其中高纵横比硅酸盐包含50%至100%重量的云母；和将混合物与集料和水组合。制备铸型的步骤可包括，例如，围绕模型将组合物成形，和移出模型以留下腔。根据本公开的一些方面，组合物可具有约5.0N/cm2至约25.0N/cm2，例如约10.0N/cm2至约18.0N/cm2或约15.0N/cm2至约20.0N/cm2范围内的湿压缩强度。另外地或备选地，组合物可具有170g组合物小于300磅每平方英寸(PSI)(约206.8N/cm2)，或小于280PSI(约193.1N/cm2)的挤压压力。方法还可包含将金属或金属合金导入至铸型以形成铸造制品，和从铸型中移出铸造制品。本公开还包括模塑制品的方法。例如，该方法可包含将加热的材料导入至铸型，其中该铸型包含上文或本文其他地方描述的任意组合物；和使加热的材料冷却。加热的材料可包含例如金属或金属合金。附图简述并入且构成本说明书一部分的附图说明本公开的各种示例性方面，并与描述一起用于解释本公开的原理。图1A和1B显示实施例1中讨论的云母样品的SEM图像。图2和3是如在实施例2中讨论的，各种组合物的测试样本质量(g)对挤压压力(PSI)的曲线图。图4是如在实施例2中讨论的，各种组合物的挤压压力(PSI)对湿压缩强度(N/cm2)的曲线图。图5是如在实施例3中讨论的，各种组合物的挤压压力(PSI)对湿压缩强度(N/cm2)的曲线图。详述如下进一步详述本公开的具体方面。如果与经引用并入的术语和/或定义相冲突，以本文所提供的术语和定义为准。如本文所用，术语“包含”、“包括”或其任意其他的变形旨在覆盖非排他性的内含物，例如包含一系列元素的过程、方法、组合物、制品或仪器不仅包含这些元素，而且可包括这些过程、方法、组合物、制品或仪器的未明确列出的或固有的其他元素。术语“示例性”在“实例”而不是“理想”的意义上使用。如本文所用，除非上下文另有指明，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数的对象。术语“大约”和“约”指与所提及数字或数值几乎相同。如本文所用，术语“大约”和“约”应理解为包含指定的量或数值的±5%。根据本公开的组合物可包含一种或多种的无机粘结剂和一种或多种的高纵横比的硅酸盐。不受理论约束，相信在本文的组合物中掺入高纵横比硅酸盐可提供铸型的高度铸型完整性和/或由铸型生产的铸造制品品质的改进。例如，相比其他缺乏高纵横比硅酸盐的组合物，该组合物可提供铸造制品上更光滑的表面和/或更少的表面缺陷。在至少一个实例中，无机粘结剂可包含一种或多种粘土，且高纵横比硅酸盐可包含云母、滑石或其组合。术语“高纵横比硅酸盐”包括具有毗邻层间裂开的一般板状或片状结构的硅酸盐矿物。颗粒纵横比(ρ)可定义为沿颗粒主轴的长度除以其宽度。这样的硅酸盐可具有至少10的纵横比，例如在10到1000之间的纵横比。例如，本文的组合物可包含硅酸盐，该硅酸盐具有在约10至约1000、约10至约500、约10至约250、约10至约200、约10至约150、约20本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.组合物，相对于所述组合物的总重量，其包含按重量计：约80%至约95% 的集料；约5.0%至约15.0% 的无机粘结剂；和约0.1%至约5.0% 的高纵横比硅酸盐。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.25 US 62/3794611.组合物，相对于所述组合物的总重量，其包含按重量计：约80%至约95%的集料；约5.0%至约15.0%的无机粘结剂；和约0.1%至约5.0%的高纵横比硅酸盐。2.权利要求1所述的组合物，其中所述高纵横比硅酸盐包含云母。3.权利要求1或权利要求2所述的组合物，其中所述高纵横比硅酸盐包含白云母、钠云母、锂云母、金云母、黑云母或其组合。4.权利要求1所述的组合物，其中所述高纵横比硅酸盐包含滑石。5.前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述高纵横比硅酸盐具有大于10的纵横比。6.前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述高纵横比硅酸盐具有在10至1000范围内的纵横比。7.前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述高纵横比硅酸盐具有20至100或40至80范围内的纵横比。8.前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述高纵横比硅酸盐具有约50μm至约100μm范围内的d50粒径。9.前述权利要求中任一项所述的组合物，其中相对于所述组合物的总重量，所述组合物包含约0.5%重量至约3.0%重量的所述高纵横比硅酸盐。10.前述权利要求中任一项所述的组合物，其中相对于所述组合物的总重量，所述组合物包含约5.0%重量至约10.0%重量或约5.0%重量至约8.0%重量的所述无机粘结剂。11.前述权利要求中任一项所述的组合物，其中相对于所述组合物的总重量，所述组合物包含约85%重量至约95%重量或约90%重量至约95%重量的所述集料。12.前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述集料包含硅砂、锆砂、铝硅酸盐或其组合。13.前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述无机粘结剂包含膨润土。14.前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述无机粘结剂不包含球粘土。15.前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述无机粘结剂不包含高岭土。16.前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述组合物...
【专利技术属性】
技术研发人员：VS拉菲，
申请(专利权)人：英默里斯美国公司，
类型：发明
国别省市：美国,US
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