[发明专利]一种高强度铸造型砂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强度铸造型砂及其制备方法，属于型砂技术领域。

背景技术

型砂是铸造中用来造型的材料。型砂一般由铸造用原砂、型砂粘结剂和辅加物等造型材料按一定的比例混合而成。型砂在铸造生产中的作用极为重要，因型砂的质量不好而造成的铸件废品约占铸件总废品的30-50%。通常对型砂的要求是：①具有较高的强度和热稳定性，以承受各种外力和高温的作用；②良好的流动性，即型砂在外力或本身重力作用下砂粒间相互移动的能力；③一定的可塑性，即型砂在外力作用下变形，当外力去除后能保持所给予的形状的能力；④较好的透气性，即型砂孔隙透过气体的能力；⑤高的溃散性，又称出砂性，即在铸件凝固后型砂是否容易破坏，是否容易从铸件上清除的性能。随着铸造技术的不断发展，对型砂的湿压强度、抗拉强度等性能要求愈来愈高，而现有市场上的型砂却无法满足上述要求，因此，急需开发一种高强度铸造型砂，以满足市场需求。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种高强度铸造型砂及其制备方法，提高型砂的湿压强度和抗拉强度。

本发明采用的技术方案如下：

一种高强度铸造型砂，由以下重量份的原料制成：石英砂45-65、沙漠砂 20-30、伊利石15-20、双飞粉12-18、硼化硅5-10、异氰酸丙基三乙氧基硅烷2-3、改性膨润土8-12、刚玉粉5-10、页岩灰4-8、水铝英石5-10、海藻酸钠3-5、轻烧粉6-9、纳米碳纤维3-7、聚乙烯亚胺4-6、聚乙烯醇缩丁醛 2-3、水适量；

所述改性膨润土的制备方法如下:将膨润土加水打浆制成固含量为35-45%的浆液，然后加入相当于浆液重量重量8-12%的三聚磷酸钠、3-6%的尿素、5-10%的木质素磺酸钙、2-5%的柠檬酸、10-15%的四硼酸钙、5-10%的氢氧化铝、8-12%的聚硅硫酸铁、4-8%的钨酸钠，升温至70-80℃，4000-5000rpm高速研磨15-20min，然后再加入相当于浆液重量2-3%的乳化剂OP-10、5-10%的聚乙烯吡咯烷酮、4-6%的羧甲基淀粉钠，搅拌均匀，升温至80-90℃，再加入相当于浆液重量40-50%的乙酸乙烯酯、10-15%的甲基丙烯酸、20-30%的丙烯酸丁酯、1-2%的过硫酸铵，搅拌反应0.5-1h，过滤，烘干即可。

    本发明的高强度铸造型砂的制备方法，包括以下步骤：

（1）将石英砂、沙漠砂、硼化硅、页岩灰、轻烧粉、改性膨润土干混20-30s，然后加占混合物重量2-3%的水湿混2-3min，得浆料A；

（2）将伊利石和水铝英石混合均匀，粉碎，过150-200目筛后加入双飞粉、刚玉粉、纳米碳纤维、海藻酸钠，干混15-20s，占混合物重量1-2%的水湿混1-2min，得浆料B；

（3）将浆料A和浆料B一起放入混砂机中，再加入聚乙烯亚胺、聚乙烯醇缩丁醛、异氰酸丙基三乙氧基硅烷，混合0.5-1h即可。

本发明的有益效果：

与传统型砂相比较，本发明型砂不仅具有较高的湿压强度和抗拉强度，还具有良好的耐热性、可塑性和透气性，容易起模和造型，且完全能够承受各种外力和高温的作用，显著提高铸件质量，避免铸件产生气孔缺陷。

具体实施方式

一种高强度铸造型砂，由以下重量（kg）的原料制成：石英砂55、沙漠砂 25、伊利石18、双飞粉16、硼化硅8、异氰酸丙基三乙氧基硅烷2.5、改性膨润土10、刚玉粉8、页岩灰6、水铝英石7、海藻酸钠4、轻烧粉7、纳米碳纤维5、聚乙烯亚胺5、聚乙烯醇缩丁醛 2.5、水适量；

所述改性膨润土的制备方法如下:将膨润土加水打浆制成固含量为40%的浆液，然后加入相当于浆液重量重量10%的三聚磷酸钠、4%的尿素、8%的木质素磺酸钙、3%的柠檬酸、12%的四硼酸钙、7%的氢氧化铝、10%的聚硅硫酸铁、6%的钨酸钠，升温至75℃，4500rpm高速研磨18min，然后再加入相当于浆液重量2.5%的乳化剂OP-10、8%的聚乙烯吡咯烷酮、5%的羧甲基淀粉钠，搅拌均匀，升温至85℃，再加入相当于浆液重量45%的乙酸乙烯酯、12%的甲基丙烯酸、25%的丙烯酸丁酯、1.5%的过硫酸铵，搅拌反应40min，过滤，烘干即可。

    高强度铸造型砂的制备方法，包括以下步骤：

（1）将石英砂、沙漠砂、硼化硅、页岩灰、轻烧粉、改性膨润土干混25s，然后加占混合物重量2%的水湿混2min，得浆料A；