[发明专利]碳酸氢铵在熔模铸造中用途及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳酸氢铵在熔模铸造中的用途及其使用方法，属于金属加工成型技术领域。 

背景技术

熔模铸造(又称熔模精密铸造、失蜡铸造)是一种先进的金属成型工艺，它是一种近净形成形工艺，其铸件精密、复杂，接近于零件最后形状，可不经加工或很少加工即能直接使用，能生产高质量或形状复杂的精密铸件，除了应用于传统民用工业部门外，在国防及航空、航天领域也有着广泛的应用，其应用前景十分广阔，近年来国内外一直呈现着一种高速发展的态势。 

熔模铸造的铸型通常称为型壳。根据熔模铸造型壳所采用粘结剂及制壳工艺的不同，熔模铸造可分为硅酸乙酯型壳、硅溶胶型壳和水玻璃型壳三种。其中水玻璃型壳由于有水玻璃价格低廉、涂料性能稳定、使用方便等优势，虽然存在着铸件表面质量和尺寸精度等方面的不足，但仍是我国目前应用最广、铸件产量最大的一种熔模铸造工艺，特别是对表面质量要求不高的碳钢、低合金钢、铸铁、铜、铝合金等熔模铸件，国内厂家大多都是采用水玻璃型壳工艺生产的。 

水玻璃型壳制壳工艺每制一层需有上涂料、撒砂、空干、硬化和晾干五个步骤，其中硬化是制壳工艺中重要的一环。型壳中水玻璃粘结剂只有经过化学硬化才能形成硅凝胶，使型壳获得足够的湿强度。硬化过程采用的方法是将型壳放入到硬化剂溶液中硬化，通过硬化剂与涂料中的硅酸钠反应使生成二氧化硅凝胶达到硬化工艺的要求。 

水玻璃型壳目前采用的硬化剂主要有氯化铵、结晶氯化铝、氯化镁、聚合氯化铝等。机械工业出版社2000年10月出版的《熔模铸造手册》(姜不居主编，索引号：ISBN 7-111-08174-9)第229～232较详细的介绍了上述4种硬化剂的工艺参数、硬化反应及各自特点。上述4种硬化剂是现应用广泛、使用工艺成熟、稳定的化学硬化剂，均能很好的满足水玻璃型壳制壳工艺的要求。 

但是，当制壳完成进入型壳焙烧阶段时，型壳中残余的这4种硬化剂在高温下(型壳焙烧温度一般为850～900℃左右)均能分解产生HCl气体： 

(3＜n＜6)

所以，上述四种硬化剂制壳工艺在焙烧阶段均存在着因残余硬化剂分解放出HCl气体的问题，而HCl气体作为一种强酸强腐蚀性的气体，既会腐蚀工厂厂房、设备，更会对大气环境带来严重的损害。 

发明内容

针对上述问题，本发明拟解决的问题是提供一种熔模铸造水玻璃型壳 硬化剂，该种硬化剂在硬化、焙烧阶段均不会产生强酸强腐蚀性如HCl之类的气体，以达到保护环境的目的要求。 

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种碳酸氢铵在熔模铸造中的用途，所述碳酸氢铵作为水玻璃型壳的硬化剂。 

具体使用方法：在水玻璃型壳制壳工艺每一层的上涂料、撒砂、空干、硬化和晾干五个步骤中，用碳酸氢铵作硬化剂，制壳工艺硬化过程工艺参数为： 

(1)硬化剂浓度：15～20％； 

(2)硬化温度：20～25℃； 

(3)硬化时间：3～10min； 

(4)干燥时间：30～45min. 

采用上述技术方案，本发明所采用的硬化剂NH₄HCO₃是通过下述反应生成二氧化硅凝胶实现硬化作用的： 

Na₂O·nSiO₂+NH₄HCO₃+(nx-1)H₂O→nSiO₂·xH₂O↓+Na₂CO₃+NH₃

我们可以与NH₄Cl的硬化剂反应比较： 

Na₂O·nSiO₂+2NH₄Cl+(nx-1)H₂O→nSiO₂·xH₂O↓+2NaCl+2NH₃

显然，使用NH₄HCO₃硬化剂与NH₄Cl硬化剂的情况基本相同，但NH₄HCO₃加热分解不会产生HCl气体：