一种铸造无机砂用粉末添加剂及其制备方法和应用技术

本申请涉及金属铸造技术领域，具体涉及一种铸造无机砂用粉末添加剂及其制备方法和应用。其中，该粉末添加剂包括质量百分比如下的各组分：微硅粉30wt.%

【技术实现步骤摘要】
一种铸造无机砂用粉末添加剂及其制备方法和应用


[0001]本申请涉及金属铸造
，特别是涉及一种铸造无机砂用粉末添加剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]近十几年来，新型双组分无机粘结剂已经开始应用于汽车铝合金副车架、电机壳等这类大尺寸复杂空心薄壁铝合金的铸件生产，用于大批量、高效率地制造精密的铸型、砂芯，其具有对环境污染小、强度高、溃散性好等优点，是一种很有前景的绿色铸造材料。
[0003]新型双组分无机粘结剂由液剂和粉末两种组分构成，液剂一般选用改性水玻璃，粉末通常可以由一种或多种粉体混合而成，这些粉体根据其用量和作用的不同可分为固化剂、填料、改性剂等类别。其中，固化剂为粉末的基体，一般选用平均粒径0.3μm的微硅粉。无机砂的制备过程一般是先将上述液剂、粉末和原砂按照一定的顺序混合均匀得到流动性良好的无机砂混合物，后续再配合无机砂芯的制备工艺得到综合性能良好的砂芯。
[0004]在无机砂的制备过程中，微硅粉由于颗粒较小，且具有较大的比表面积常常会发生团聚现象，使得微硅粉的固化特性不能完全发挥作用，因此常常需要添加大量的微硅粉。但大量微硅粉的添加会造成无机砂混合物的流动性和填充性能变差，最终导致获得的无机砂芯强度低、强度极其不稳定，从而影响工业生产效率和合格率。

技术实现思路

[0005]本申请所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术的现状提供一种铸造无机砂用粉末添加剂，能够解决在混砂过程中微硅粉容易团聚、固化特性不能完全发挥作用的问题。
[0006]本申请所要解决的第二个技术问题是提供上述铸造无机砂用粉末添加剂的制备方法，基于粒度级配采用分级混匀制备程序，对粉末添加剂的各组分进行均匀化分散。
[0007]本申请所要解决的第三个技术问题是提供一种上述铸造无机砂用粉末添加剂用于制作铸造用双组分无机粘结剂的应用。
[0008]为解决上述技术问题，本申请所采用的技术方案如下：第一方面，本申请提供一种铸造无机砂用粉末添加剂，包括占原砂质量百分比如下的各组分：微硅粉：30wt.%
‑
80wt.%；层片状岛状物质：10wt.%
‑
30wt.%；其中，所述层片状岛状物质为粉末状的无机材料，其微观下呈现的形态为不规则的岛状块体，从纵截面观察其结构呈现层片状结构；手指触碰时该类物质滑动性很好，颗粒十分细腻；该类物质属于单斜晶系或六方晶系，是能够承受800℃以上高温的一类层片状无机矿物粉末；所述微硅粉的平均粒径小于1μm；所述层片状岛状物质的颗粒度在50目
‑
1250目之间。层片状岛状物质的粒径较大，其特殊的形状及物理特性有利于降低微硅粉的团聚问题，使微硅粉更好地发挥其固化性能。
[0009]优选地，所述微硅粉选用非结晶型二氧化硅，更有利于提高铸造砂芯的强度，保证
铸造砂芯的使用效果。
[0010]优选地，所述微硅粉可以选用二氧化硅含量95%以上的高纯度微硅粉，更有利于砂芯强度和抗吸湿性的提高。
[0011]优选地，所述层片状岛状物质选用白云母粉、黑云母粉、绢云母粉、石墨、钠基膨润土、煅烧高岭土、水滑石、蒙脱石中的一种或几种物质。
[0012]进一步优选的，所述层片状岛状物质可以选用颗粒度在50目
‑
100目之间、200目、325目、600目或1250目的市售白云母粉、黑云母粉、绢云母粉、石墨、钠基膨润土、煅烧高岭土中的一种或几种物质，更优选的，为了进一步提升抗团聚性能，所述层片状岛状物质的颗粒度可以选用在50
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80目之间。
[0013]为了进一步解决无机砂混合物的流动性和填充性能差的问题，该铸造无机砂用粉末添加剂还包括如下质量百分比的组分：球形硅酸盐：15wt.%
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30wt.%；所述球形硅酸盐的颗粒度在200目
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1500目之间。超细的圆形球状粉体硅酸盐组分的加入，起到助流剂的作用，可以提高无机砂混合物的流动性。
[0014]优选的，所述球形硅酸盐可以选用空心玻璃微珠、实心玻璃微珠、球形硅微粉中的一种或几种物质。
[0015]进一步优选的，所述球形硅酸盐可以选用型号在200目
‑
350目、500目
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900目或1250目
‑
1500目之间的市售空心玻璃微珠、实心玻璃微珠、球形硅微粉中的一种或几种物质。
[0016]为了进一步提高无机砂混合物的流动性，更优选的，所述球形硅酸盐可以选用型号在200
‑
350目之间的空玻璃微珠、实心玻璃微珠、球形硅微粉中的一种或几种物质。
[0017]为了进一步提高无机砂芯的强度和稳定性，该铸造无机砂用粉末添加剂进一步还包括如下质量百分比的组分：活性金属氧化物：15wt.%
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30wt.%；所述活性金属氧化物的颗粒度在5000目
‑
10000目之间。活性金属氧化物可以参与到粘结剂的固化过程中，从而提高无机砂芯的强度和稳定性。
[0018]优选地，所述活性金属氧化物可以选用活性氧化铝、活性氧化镁、活性氧化铁、活性氧化铜当中的一种或几种物质。
[0019]第二方面，本申请提供一种上述铸造无机砂用粉末添加剂的制备方法，包括以下步骤：量取所述粉末添加剂的各个组分原料，基于粒度级配采用分级混匀制备程序，按照原料粒径的降序依次加入各个组分进行搅拌分散，制得基于粒度配比的铸造无机砂用粉末添加剂。通过分级混匀制备程序，使小粒径的粉料颗粒填充在大粒径的粉料颗粒的间隙之间，能够有效提高粉料的堆积率，降低团聚问题，从而使各组分能够充分发挥其自身特性。
[0020]优选的，上述制备方法可以包括以下步骤：A、量取如下原料：
①
微硅粉；
②
层片状岛状物质作为第一组原料；第一步首先取质量百分比为30%
‑
100%的微硅粉加入到搅拌机内进行搅拌分散，第二步将层片状岛状物质加入第一步的搅拌机内分散混匀，第三步将剩余质量百分比的微硅粉加入到第二步的搅拌机内分散混匀；B、量取如下原料：
①
球形硅酸盐类、
②
活性金属氧化物作为第二组原料；将此组原料按标号次序依次加入到步骤A所得物料中，加料搅拌过程中每加入一种原料均开机进行混合搅拌操作；上述所有工序完成后继续开机搅拌一段时间，即得一种基于粒度配比的铸
造无机砂用粉末添加剂。
[0021]其中步骤A中将微硅粉分两步加入主要原因在于微硅粉的加入量较多且使用时团聚明显，为了更好均匀分散微硅粉，所以分两步利用层片状岛状物质对其进行分散，能够进一步达到非常好的分散效果。
[0022]优选的，为了实现充分混匀，在步骤A、B中，每加入一种原料均开机混合搅拌1
‑
5分钟，加入最后一种原料后开机混合搅拌3
‑
5分钟。
[0023]第三方面，本申请提供一种上述铸造无机砂用粉末添加剂用于制作铸造本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铸造无机砂用粉末添加剂，其特征在于，包括质量百分比如下的各组分：微硅粉：30wt.%
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80wt.%；层片状岛状物质：10wt.%
‑
30wt.%；所述层片状岛状物质为粉末状的无机材料，属于单斜晶系或六方晶系，其微观下呈现的形态为明显的不规则岛状块体，从纵截面观察其结构呈现层片状结构；其中，所述微硅粉平均粒径小于1μm；所述层片状岛状物质的颗粒度在50目
‑
1250目之间。2.根据权利要求1所述的粉末添加剂，其特征在于，所述微硅粉选用二氧化硅含量在95%以上的高纯度微硅粉。3.根据权利要求1所述的粉末添加剂，其特征在于，所述微硅粉选用非结晶型二氧化硅。4.根据权利要求1所述的粉末添加剂，其特征在于，所述层片状岛状物质选用白云母粉、黑云母粉、绢云母粉、石墨、钠基膨润土、煅烧高岭土、水滑石、蒙脱石中的一种或几种物质。5.根据权利要求1所述的粉末添加剂，其特征在于，该粉末添加剂进一步还包括质量百分比如下的组分：球形硅酸盐：10wt.%
‑
30wt.%；所述球形硅酸盐的颗粒度在200目
‑
1500目之间。6.根据权利要求5所述的粉末添加剂，其特征在于，该粉末添加剂进一步还包括质量百分比如下的组分：活性金属氧化物：1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张花蕊，张虎，程颖，
申请(专利权)人：北京航空航天大学宁波创新研究院，
类型：发明
国别省市：