一种镁合金铸件用高保温冒口及其制备方法技术

本申请涉及铸造技术的领域，具体公开了一种镁合金铸件用高保温冒口及其制备方法。一种镁合金铸件用高保温冒口包括包括如下重量份数的组分：改性阻燃剂25

【技术实现步骤摘要】
一种镁合金铸件用高保温冒口及其制备方法


[0001]本申请涉及铸造技术的领域，更具体地说，它涉及一种镁合金铸件用高保温冒口及其制备方法。

技术介绍

[0002]冒口是一种设计为圆柱形带有空腔的部件，在冒口的空腔内存贮液态金属，以在铸件形成时对铸件补给金属，以改善铸件出现缩孔、缩松等的缺陷，冒口的主要作用即为补缩。相较于普通冒口，发热冒口通过在其材料中增加发热剂，使冒口在高温下被点燃，使冒口内的金属液长时间保持高温维持液体状态，延长了其由液态凝固呈固态的时间，有利于节约金属，具有更广的适用范围。
[0003]镁合金是最轻的结构金属，具有很好的强度、刚度以及尺寸稳定性，广泛应用于国防军工、航空航天、汽车和电子信息产业等领域，有着十分广阔的市场前景。但镁合金活性很强，铸造时易与铸型材料发生反应，使用发热冒口时，发热剂会加剧镁合金液的氧化燃烧，反应放出大量热量不能迅速散发出去，致使反应界面上的温度迅速升高，使镁合金铸件表面出现空洞和氧化皮，严重时铸件报废。
[0004]相关技术中存在一种冒口，其制备原料包括膨胀珍珠岩、水玻璃、石英砂、氯化钾、氯化镁、高锰酸钾、镁屑、铝粉和硫磺，其中，氯化钾、氯化镁、高锰酸钾作为发热剂促使冒口燃烧，通过提高金属液的温度以延长金属液的凝固时间；硫磺作为阻燃剂，减少镁合金液的氧化燃烧，改善上述的问题。
[0005]针对上述相关技术，专利技术人发现，阻燃剂的存在虽阻碍了金属液的氧化燃烧，但同样使得冒口不易起燃，延长了金属液至于冒口内到发热剂开始反应的时间，即点火时间。随着点火时间的加长，金属液在冒口内逐渐凝固，降低了冒口的发热保温效果。因此，如何制造出一种既能够减少金属液的氧化燃烧，又具备较好保温效果的冒口具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0006]为了在不使用发热剂的条件下，延长镁合金液的凝固时间，本申请提供一种镁合金铸件用高保温冒口及其制备方法。
[0007]第一方面，本申请提供一种镁合金铸件用高保温冒口，采用如下的技术方案：一种镁合金铸件用高保温冒口，包括如下重量份数的组分：改性阻燃剂25
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45份、石英砂30
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50份、发热剂10
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15份、胶结材料5
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15份；其中，改性阻燃剂的制备方法为：A1、将阻燃剂加入到湿润剂中，搅拌混合，得到混合液；A2、将膨胀珍珠岩加入到混合液中，60
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80℃下，真空吸附，干燥，得到中间产物；A3、将中间产物加入到包覆液中，包覆混合，固化，即得改性阻燃剂；其中，包覆液包括酚醛树脂、聚乙烯吡咯烷酮、双马来酰亚胺树脂、稀释剂。
[0008]通过采用上述技术方案，膨胀珍珠岩是一种多孔材料，一方面具有较强的保温特性，用以代替保温材料，提高冒口的保温性能；另一方面可附着大量的阻燃剂，随后包覆液在膨胀珍珠岩表面形成薄膜膜层；酚醛树脂烧灼后具有较高的残炭率，聚乙烯吡咯烷酮具有较高的受热分解、消失的特性，由上述物质复配制得的薄膜膜层具有受热分解、部分消失的特性，实现阻燃剂的逐步释放；从而保障冒口中的发热剂先进行燃烧，同时阻燃剂逐步释放，滞后并延长阻碍发热剂反应的时间，从而使先快速提高镁合金液温度，并延长持续升温时间，进而实现如下效果：1、发热剂大量放热于镁合金液，镁合金液同时在保温效果良好的冒口内保温，极大限度地延长了镁合金液的凝固时间；待冒口燃烧温度逐渐升高至膜层开始分解、消失，逐步释放阻燃剂，阻燃剂防止镁合金液过度燃烧；2、可通过包覆液各组分的配比调整阻燃剂释放至全部释放的时间，进而控制发热剂的反应速率，以适用于不同工艺的要求，具有较高的实用性；3、同时部分膜层渗入并填充膨胀珍珠岩的空洞，随膜层的逐渐消失，膨胀珍珠岩表面的空洞得以保留并吸附镁合金液中的杂质和熔渣；同时包覆在膨胀珍珠岩表面的部分膜层烧灼成碳，一方面吸附镁合金液氧燃烧后产生的杂质，起到净化镁合金液的效果，另一方面碳层进一步提高冒口的保温性能；对本申请制得的冒口进行性能检测，使用改性阻燃剂的冒口点火时间最长仅为29.7s，放热持续时间最低达到20.1s以上，而未使用改性阻燃剂的冒口点火时间长达47.3s，放热持续时间仅为14.6s，表明本申请中通过缩短了冒口的点火时间，减缓了镁合金液凝固的现象，同时冒口长时间为镁合金液提供热量，制得的为一种保温性能好的冒口，且使用冒口补缩的逐渐表面质量较好，表明镁合金液中杂质较少。
[0009]可选的，包覆液中，酚醛树脂、聚乙烯吡咯烷酮、双马来酰亚胺树脂的重量比为(5
‑
7):(5
‑
9):1.5。
[0010]通过采用上述技术方案，对本申请制得的冒口进行性能检测，点火时间缩短至27.9
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28.2s，放热持续时间延长至20.9
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21s，当酚醛树脂、聚乙烯吡咯烷酮、双马来酰亚胺树脂的重量比处于上述范围内时，三者的复配效果更好，分析其原因可能在于：通过酚醛树脂与聚乙烯吡咯烷酮的复配使膜层具备较高的热稳定性，有利于膜层的缓慢分解，通过双马来酰亚胺树脂进一步提高膜层的热稳定性，从而极大限度的延缓阻燃剂的释放；同时，可根据不同树脂的混配，便于根据需要调整冒口的点火时间，以适用于不同工艺上的需求。
[0011]可选的，包覆液中，酚醛树脂为改性酚醛树脂，改性酚醛树脂的制备方法为：将酚醛树脂加入到丙酮中加热回流，搅拌混合，过滤、干燥，即得。
[0012]通过采用上述技术方案，改性酚醛树脂相较于酚醛树脂，具有更高的纯度，热稳定性更优，各项性能均更优，冒口的保温效果更好。
[0013]可选的，所述包覆液还包括聚酰亚胺、聚苯硫醚。
[0014]可选的，所述聚酰亚胺、聚苯硫醚的添加量与双马来酰亚胺树脂的重量比为(1
‑
2):(1
‑
2):1.5。
[0015]通过采用上述技术方案，对本申请制得的冒口进行性能检测，点火时间缩短0.7
‑
1.4s，放热持续时间加长0.5
‑
0.8s，表明当包覆液中加入聚酰亚胺、聚苯硫醚进一步提高了冒口的保温性能，分析其原因可能在于：1、包覆液中的各组分之间的相容性更优，并形成热稳定性更优的膜层，延缓阻燃剂的释放时间；2、包覆液与膨胀珍珠岩之间的相容性更优，包覆液形成的薄膜膜层在高温下不易脱离膨胀珍珠岩，稳定控制阻燃剂的释放。
[0016]可选的，所述阻燃剂为复合阻燃剂，其各组分重量百分比如下：硼酸48～84％、硫磺16～52％。
[0017]通过采用上述技术方案，对本申请制得的冒口进行性能检测，放热持续时间达到22.3
‑
22.7s，冒口的持续放热时间进一步延长，表明通过硼酸和硫磺混配得到的符合阻燃剂，提高了冒口中后期的保温性能。
[0018]可选的，所述膨胀珍珠岩、阻燃剂和包覆液的重量比为1:(0.8
‑
1.2):(1.5
‑
2)。
[0019]通过采用上述技术方案，对本申本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镁合金铸件用高保温冒口，其特征在于，包括如下重量份数的组分：改性阻燃剂25
‑
45份、石英砂30
‑
50份、发热剂10
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15份、胶结材料5
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15份；其中，改性阻燃剂的制备方法为：A1、将阻燃剂加入到湿润剂中，搅拌混合，得到混合液；A2、将膨胀珍珠岩加入到混合液中，60
‑
80℃下，真空吸附，干燥，得到中间产物；A3、将中间产物加入到包覆液中，包覆混合，固化，即得改性阻燃剂；其中，包覆液包括酚醛树脂、聚乙烯吡咯烷酮、双马来酰亚胺树脂、稀释剂。2.根据权利要求1所述的一种镁合金铸件用高保温冒口，其特征在于：包覆液中，酚醛树脂、聚乙烯吡咯烷酮、双马来酰亚胺树脂的重量比为(5
‑
7):(5
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9):1.5。3.根据权利要求1所述的一种镁合金铸件用高保温冒口，其特征在于：包覆液中，酚醛树脂为改性酚醛树脂，改性酚醛树脂的制备方法为：将酚醛树脂加入到丙酮中加热回流，搅拌混合，过滤、干燥，即得。4.根据权利要求1所述的一种镁合金铸件用高保温冒口...

【专利技术属性】
技术研发人员：李艳磊，刘春雷，吴国华，赵龙，袁执一，吴国，
申请(专利权)人：上海烟草机械新场铸造有限责任公司，
类型：发明
国别省市：