[发明专利]一种铸造用硅砂的改性方法

说明书

技术领域

本专利属于铸造用硅砂的表面改性领域，具体涉及一种铸造用硅砂的改性方法。

背景技术

铸造用硅砂的表面状态对整个铸造过程影响很大，因此在和粘结剂混和之前需要对硅砂进行表面处理，一般对硅砂表面处理的方法主要分为物理-机械法和化学法。物理-机械法包括对采集的硅砂进行擦洗、磁选、浮选等，此法主要缺点是提纯效果不佳且耗能大。化学法主要用无机酸和还原剂进行处理，通过此法硅砂性能虽有提升，但是使用的化学试剂较多，易对环境造成污染且成本居高不下。

目前，有人尝试采用聚乙烯醇对硅砂表面进行处理，使硅砂性能有一定程度提升，但经过聚乙烯醇改性后硅砂的性能随时间的变化不稳定，且改性过程中受环境影响较大，易产生副作用，反而使硅砂性能下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种铸造用硅砂的改性方法，采用铸造用硅砂改性剂对硅砂进行表面改性，该改性剂原料来源广、成本低且安全环保，能显著强化硅砂表面的活性，改性后硅砂的性能在长时间保持稳定，并可降低铸造工艺中所需砂芯的生产成本。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：一种铸造用硅砂的改性方法，它包括以下步骤：将铸造用硅砂进行去杂烘干，然后预热至70～75℃，置于混砂机中，加入铸造用硅砂表面改性剂，混合70～90s，得改性硅砂。

上述方案中，所述铸造用硅砂表面改性剂中各组分所占质量百分比为：羧甲基纤维素1～3％、十二烷基磺酸钠0.5～1％、偶联剂0.1～0.5％，其余为水。

上述方案中，所述偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。

上述方案中，所述羧甲基纤维素其粘度要适宜，将其配制成2％水溶液(质量浓度)的粘度在0.3～0.6Pa·s之间。所述羧甲基纤维素无臭、无味、无毒，且易溶于水形成高粘度的胶体溶液，是一种良好的粘结剂。

上述方案中，所述十二烷基磺酸钠是一种阴离子表面活性剂，具有优异的分散和乳化作用，能使羧甲基纤维素均匀的分散在硅砂表面；偶联剂是一种非离子表面活性剂，可以分别和硅砂表面及羧甲基纤维素之间形成化学键，增强两者的界面强度；将十二烷基磺酸钠和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷进行配伍，能发挥出改性剂的最大活性作用。

上述方案中，所述铸造用硅砂表面改性剂的制备方法包括以下步骤：

1)原料的称取，各组分所占质量百分比为：羧甲基纤维素1～3％、十二烷基磺酸钠0.5～1％、偶联剂0.1～0.5％，其余为水；

2)在50～60℃水浴条件下，将羧甲基纤维素在搅拌条件下溶于水中，配制羧甲基纤维素水溶液，然后冷却至常温；

3)称重并补充步骤2)所得羧甲基纤维素水溶液蒸发掉的水分，然后再加入偶联剂、十二烷基磺酸钠，混合并搅拌均匀，得所述铸造用硅砂表面改性剂。

上述方案中，所述硅砂与铸造用硅砂表面改性剂的质量比为(50～55):1。

根据上述方案所得改性硅砂在常温晾晒24小时以上便可用于冷芯盒法制芯。

上述方案中，所述改性剂能对硅砂表面进行修饰处理，最大限度活化硅砂表面，使其与有机粘结剂(树脂等)的界面相容性更好。

本发明的有益效果为：

1)本发明所述改性剂涉及的原料来源广、成本低，且安全无毒。

2)本发明所述改性剂对铸造用硅砂改性的方法简单，且处理过程绿色环保无污染。

3)本发明所述改性剂能大幅度增强硅砂表面的活性，优化其与树脂等有机粘结剂之间的粘附力，提高所得砂芯的强度并降低其发气量；且所得改性硅砂能在长时间保持性能稳定，将其应用于冷芯盒法制芯时，可显著降低铸造工艺中所需硅砂成本。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合具体实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

以下实施例中，如无具体说明，采用的试剂均为市售化学试剂。

所述羧甲基纤维素由河北燕兴化工有限公司提供，型号为IM6，其2％水溶液(质量浓度)的粘度在0.3～0.6Pa·s之间。

以下实施例中，所用树脂由酚醛树脂和异氰酸酯以1:1的质量比混合而成。

实施例1

一种铸造用硅砂的改性方法，包括以下步骤：将铸造用硅砂进行去杂烘干，然后预热至71℃，置于混砂机中，加入铸造用硅砂表面改性剂(硅砂与铸造用硅砂表面改性剂的质量比为50:1)，混合75s，得改性硅砂。