[发明专利]低氮覆膜砂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及铸造中所用材料及其制备方法，具体地说，本发明是一种低氮覆膜砂及其制备方法。

背景技术

铸造业是机械制造业最大的基础行业，铸造质量的好坏直接影响到机械产品质量的高低。随着工业的发展和社会的进步，对铸件的质量和铸造业的发展提出了更高的要求。覆膜砂是壳型精密铸造法用造型材料，具有保存性好的特性，生产的铸件尺寸精度高和表面光洁等特点，可用于铸钢、铸铁、合金铸件和有色金属铸件的生产。覆膜砂通常以石英砂为原砂，辅以粘结剂和固化剂配制而成。但铸造中壳型(芯)，在满足一定的常温抗拉强度下，更重要的是要求壳型(芯)具有好的高温抗拉强度、长的耐热时间，为此常常需要加大粘结剂的用量，而与此同时六次甲基四胺的加入量随之上升，导致覆膜砂的发气量增大，铸件的气孔率升高，铸件质量受到影响。

发明内容

本发明克服了上述缺点，提出了一种低氮覆膜砂及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种低氮覆膜砂，它由以下重量百分比的原料制得：

酚醛树脂           用量为原料总重量的1.5～4.0％

固化剂             用量为酚醛树脂的0～6％

润滑剂             用量为酚醛树脂的3～7％

原砂               余量。

其中，酚醛树脂是热固性酚醛树脂和热塑性酚醛树脂的混合物，热固性酚醛树脂与热塑性酚醛树脂的重量比是0.1-0.7∶1。

在本发明中，酚醛树脂是作为粘结剂使用。热固性酚醛树脂还可以促进快速固化，极大地提高了覆膜砂的硬化速率，壳型(芯)的热强度得到提高。并且，由于热固性酚醛树脂的加入，可以部分或者全部替代六次甲基四胺，固化剂六亚甲基四胺的加入量大大降低，使本发明制备的覆膜砂含氮量降低。

六次甲基四胺为线型酚醛提供亚甲基进行交联的同时，分子中的氮与树脂链结合构成体型，因此在结壳硬化过程中有66％～77％(质量分数)的氮结合进入树脂硬化型(芯)中。壳型充满钢液后，树脂受热，经过焦化、燃烧、碳化3个阶段，氮气放出建立压力，破坏半凝固层表面平整形成皱皮或桔皮样凹穴缺陷，为此发展了低氮含量覆膜砂以保证铸件表面品质。

所述的润滑剂优选是硬脂酸钙。

所述的固化剂优选是六亚甲基四胺，通常使用时把六次甲基四胺配制成一定浓度(通常为20～60wt％)的水溶液。

本发明中的热塑性酚醛树脂为普通铸造用酚醛树脂。

本发明中热固性酚醛树脂的生产，催化剂选用氧化钙、氧化镁、氧化锌、氢氧化钙、氢氧化镁等二价金属离子氧化物及氢氧化物。催化剂加入量为0.5-10％(占酚重量)，酚与醛摩尔比为1.1-2.0之间。这样生产的热固性酚醛树脂具有高活性，在覆膜砂加热成型的时候，可以快速固化，极大地提高了覆膜砂的硬化速率，铸件的热强度得到提高。

上述的低氮覆膜砂的制备方法，包含以下步骤：a)加热原砂；b)向加热的原砂中加入热塑性酚醛树脂；c)加入热固性酚醛树脂；d)加入固化剂并搅拌均匀；e)加入润滑剂；最后冷却步骤e得到的混合物并破碎、过筛，得到成品覆膜砂。

步骤a中，加热温度优选为120～140℃。

本发明的优点是：本发明可以大大降低六亚甲基四胺的使用量，所得的覆膜砂含氮量低，可以保证铸件表面品质。在覆膜砂加热成型时，酚醛树脂可以促进快速固化，极大地提高了覆膜砂的硬化速率，壳型(芯)的热强度得到提高。

具体实施方式

实施例1热固性酚醛树脂的制备

首先把反应装置调整为回流状态，苯酚500克以及甲醛(37％)560克，一起投入反应器，加入氧化钙5克。升温至90度，在此温度下恒温反应2小时。然后调整设备为真空蒸馏状态，测定粘度至500cp/25℃时候放料。

热固性酚醛树脂检测指标见下表：