【技术实现步骤摘要】
本申请涉及金属铸造，特别是涉及一种铸造无机砂用改性剂、复合改性粉末添加剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着国家对环境保护的日益重视，对铸造行业污染排放的严格控制，双组分无机粘结剂越来越受到国内外铸造同行的重视，其生产、造型、浇铸过程无有害气体产生，旧砂可干法再生，是最有环保前景的铸造用粘结剂。
2、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，固化剂和填料作为粉末添加剂的主体部分，其发挥的主要作用为保证型砂的基本强度和流动性、稳定性等性能，改性剂的添加量较少，且种类、作用繁多，通常用来调节无机砂的综合性能，然而在使用过程中，由于改性剂的用量较小且粒度分布各不相同，常常在加入时不能够很好的分散均匀，从而不能完全发挥作用，造成物料的浪费，大量复合粉末的添加常常还会造成无机砂芯的抗湿性变差，导致获得的无机砂芯溃散性变差，铸件清砂困难，从而影响工业生产的效率和合格率。
3、因此，对粉末添加剂中的改性剂展开研究，制备出一种性能良好的改性粉末添加剂，以解决无机砂芯抗湿性差、溃散性变差的问题，对于提高砂芯综合性能和保证工业生产效率至关重要。
技术实现思路
1、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改性剂，用于对铸造无机砂粉末添加剂的基体材料进行改性，使改性后的粉末添加剂能够解决无机砂芯的抗吸湿性差和溃散性差的
2、本申请所要解决的第二个技术问题是提供一种利用上述改性剂进行改性的铸造无机砂用复合改性粉末添加剂。
3、本申请所要解决的第三个技术问题是提供一种上述复合改性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，使各个组分的特性能够得到充分地发挥。
4、本申请所要解决的第四个技术问题是提供一种上述铸造无机砂用复合改性粉末添加剂用于制作铸造用双组分无机粘结剂的应用。
5、为解决上述技术问题，本申请所采用的技术方案如下：
6、第一方面，本申请提供一种铸造无机砂用粉末添加剂的改性剂，包括占该粉末添加剂质量百分比如下的各组分：偏铝酸钠5wt.%-15wt.%、无机磷酸盐5wt.%-15wt.%、纳米碳酸钙5wt.%-15wt.%、晶须5wt.%-10wt.%。
7、本申请在改性剂的原料组成中突出了使用无机磷酸盐、纳米碳酸钙的作用，无机磷酸盐具有很高的热膨胀系数，而纳米碳酸钙高温下会分解，使砂芯的高温残留强度降低，改善无机砂的溃散性；进一步的，本申请在改性剂的原料组成中突出了使用直径在10000目-300000目之间的晶须以及偏铝酸钠的作用，偏铝酸钠有补强的作用；晶须本身结构纤细，且具有高强度、高模量等优异的力学性能，在复合改性粘结剂中，能够均匀分散，起到骨架作用，形成纤维复合材料，晶须的存在能够发展定向结构，但又不产生各向异性，可减少缺陷形成，有效地传递应力，阻止裂纹扩展，可以使得固化物内聚强度增大，薄弱环节减少，显著提高力学强度。同时纤维形状在固化体系中能形成类似于编织袋的纵横交错的网状结构，对固化剂、填料等固体粒子能够起到锁固的作用，提高砂芯的耐水性能。
8、进一步的，所述偏铝酸钠的颗粒度在300目-2000目之间，所述无机磷酸盐的颗粒度在3000目-5000目之间，所述纳米碳酸钙的颗粒度在7000目-10000目之间，所述晶须的晶须直径在10000目-300000目之间、长径比在50-1000之间。
9、根据本申请的技术方案，改性剂采用的物料配方采用粒度级配设计，利用粒度级配对各个组分进行均匀化分散，提高了粉料的堆积效率，使改性剂在混料时分散更均匀，在使用过程中各组分能够充分发挥其自身特性。
10、优选的，所述偏铝酸钠可以选用颗粒度在300目-450目、600目-900目或1000目-2000目之间的一种或几种。
11、优选的，所述无机磷酸盐可以选用正磷酸盐、缩合磷酸盐、焦磷酸盐、偏磷酸盐、亚磷酸盐中的一种或几种物质。
12、优选的，所述纳米碳酸钙可以选用颗粒度在7000目-8500目或9000目-10000目之间的一种或几种。
13、优选的，所述晶须可以选用碳化硅晶须、氮化硅晶须、碳酸钙晶须、钛酸钾晶须中的一种或几种物质。
14、第二方面，本申请提供一种铸造无机砂用复合改性粉末添加剂，该粉末添加剂包括基体材料以及上述第一方面的改性剂，利用所述改性剂对所述基体材料进行改性形成所述复合改性粉末添加剂。
15、优选的，所述基体材料包括占所述复合改性粉末添加剂质量百分比如下的组分：微硅粉20wt.%-60wt.%，微硅粉为粉末添加剂主体部分，作为固化剂使用；进一步优选地，所述微硅粉可以采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。更进一步优选的，所述微硅粉选用二氧化硅含量95%以上的高纯度微硅粉，更有利于砂芯强度和抗湿性的提高。
16、进一步的，所述基体材料还包括占所述复合改性粉末添加剂质量百分比如下的组分：层片状岛状物质5wt.%-15wt.%；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，手指触碰该类物质滑动性很好，颗粒十分细腻；是能够承受800℃以上高温的一类层片状无机矿物粉末，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作用。
17、进一步的，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。层片状岛状物质与微硅粉形成粒度级配，层片状岛状物质的粒径较大，可以填充在微硅粉的颗粒之间。更优选的，所述微硅粉为平均粒径在0.2～0.4μm之间的非结晶型二氧化硅。
18、优选的，所述层片状岛状物质可以选用白云母粉、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。
19、进一步的，所述基体材料还包括占所述复合改性粉末添加剂质量百分比如下的组分：球形硅酸盐5wt.%-10wt.%；所述球形硅酸盐的颗粒度在200目-1500目之间。在基体材料的组分中突出了使用球形硅酸盐类的作用，超细圆形球状的球形硅酸盐粉体起到助流剂的作用，使其均匀分布在粗糙不平的砂粒表面，隔离了砂粒表面的直接接触，砂粒的移动是通过超细球体的滚动来实现的，从而大幅度减少了砂粒间的活动摩擦阻力，并改变砂粒间原有的咬合状态，变为砂粒与圆球状助流剂的咬合以及圆球状助流剂之间的咬合，大幅降低了型砂体系的咬合摩擦阻力，提高了型砂的流动性。
20、优选的，所述球形硅酸盐可以选用空玻璃微珠、实心玻璃微珠、球形硅微粉中的一种或几种物质。
21、进一步的，所述基体材料还包括占所述复合改性粉末添加剂质量百分比本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种铸造无机砂用改性剂，用于对铸造无机砂用粉末添加剂的基体材料进行改性，其特征在于，所述改性剂包括占该粉末添加剂质量百分比如下的各组分：偏铝酸钠5wt.%-15wt.%、无机磷酸盐5wt.%-15wt.%、纳米碳酸钙5wt.%-15wt.%、晶须5wt.%-10wt.%；
2.根据权利要求1所述的改性剂，其特征在于，所述无机磷酸盐选用正磷酸盐、缩合磷酸盐、焦磷酸盐、偏磷酸盐、亚磷酸盐中的一种或几种物质。
3.根据权利要求1所述的改性剂，其特征在于，所述晶须选用碳化硅晶须、氮化硅晶须、碳酸钙晶须、钛酸钾晶须中的一种或几种物质。
4.一种铸造无机砂用复合改性粉末添加剂，其特征在于，包括基体材料以及权利要求1所述的改性剂，利用所述改性剂对所述基体材料进行改性形成所述复合改性粉末添加剂。
5.根据权利要求4所述的复合改性粉末添加剂，其特征在于，所述基体材料包括占所述复合改性粉末添加剂质量百分比如下的各组分：微硅粉20wt.%-60wt.%、层片状岛状物质5wt.%-15wt.%；其中，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
6.根据权利要求5所述的复合改性粉末添加剂，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。
7.根据权利要求5所述的复合改性粉末添加剂，其特征在于，所述基体材料进一步包括占所述复合改性粉末添加剂质量百分比如下的组分：球形硅酸盐5wt.%-10wt.%；所述球形硅酸盐的颗粒度在200目-1500目之间。
8.根据权利要求7所述的复合改性粉末添加剂，其特征在于，所述基体材料进一步还包括占所述复合改性粉末添加剂质量百分比如下的组分：活性金属氧化物5wt.%-10wt.%；所述活性金属氧化物的颗粒度在5000目-10000目之间。
9.根据权利要求4～8中任一项所述的复合改性粉末添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求4～8中任一项所述的铸造无机砂用复合改性粉末添加剂用于制作铸造用双组分无机粘结剂的应用。
11.根据权利要求10所述的铸造无机砂用复合改性粉末添加剂用于制作铸造用双组分无机粘结剂的应用，其特征在于，所述双组分无机粘结剂包括基于水玻璃的粘结剂和权利要求4-8中任一项所述的复合改性粉末添加剂，所述复合改性粉末添加剂的使用量占所述粘结剂用量的1/3～2/3。
...【技术特征摘要】
1.一种铸造无机砂用改性剂，用于对铸造无机砂用粉末添加剂的基体材料进行改性，其特征在于，所述改性剂包括占该粉末添加剂质量百分比如下的各组分：偏铝酸钠5wt.%-15wt.%、无机磷酸盐5wt.%-15wt.%、纳米碳酸钙5wt.%-15wt.%、晶须5wt.%-10wt.%；
2.根据权利要求1所述的改性剂，其特征在于，所述无机磷酸盐选用正磷酸盐、缩合磷酸盐、焦磷酸盐、偏磷酸盐、亚磷酸盐中的一种或几种物质。
3.根据权利要求1所述的改性剂，其特征在于，所述晶须选用碳化硅晶须、氮化硅晶须、碳酸钙晶须、钛酸钾晶须中的一种或几种物质。
4.一种铸造无机砂用复合改性粉末添加剂，其特征在于，包括基体材料以及权利要求1所述的改性剂，利用所述改性剂对所述基体材料进行改性形成所述复合改性粉末添加剂。
5.根据权利要求4所述的复合改性粉末添加剂，其特征在于，所述基体材料包括占所述复合改性粉末添加剂质量百分比如下的各组分：微硅粉20wt.%-60wt.%、层片状岛状物质5wt.%-15wt.%；其中，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；
6.根据权利要求5所述...
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