[发明专利]一种泵阀铸件用增强型复合改性水玻璃砂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及水玻璃砂技术领域，尤其涉及一种泵阀铸件用增强型复合改性水玻璃砂及其制备方法。

背景技术

型砂主要是由砂料、粘接剂以及辅助物等根据不同的比例混合制成的一类在铸造中用来造型的材料，根据使用的粘接剂不同，可分为粘土砂、水玻璃砂、树脂砂等等，其中水玻璃砂具有强度高、成本低、工艺简单、污染小等优点，被广泛使用。

泵、阀门铸件具有壁薄、形状复杂等特点，在铸造过程中对型砂的质量要求尤为严格，型砂的质量也是关系到铸件质量的重要因素，水玻璃型砂虽然存在显著的优点，同时也存在很多缺点，明显的缺陷主要表现在常温强度低、溃散性差、旧砂再生困难，如不对其进行改性处理，很难提高泵阀铸件的质量。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种泵阀铸件用增强型复合改性水玻璃砂及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种泵阀铸件用增强型复合改性水玻璃砂，该水玻璃砂由以下重量份的原料制备得到：50-100目石英砂50-60、100-150目碳化硅25-35、白炭黑10-15、玻璃纤维4-5、贝壳粉2-3、改性水玻璃粘接剂1.5-2、石墨粉0.8-1、膨润土2-3、氯化胆碱0.1-0.2、纳米氟化钙0.4-0.5、50%乙醇水溶液8-10、硅烷偶联剂0.1-0.2。

所述的改性水玻璃粘接剂由以下重量份的原料制成：40-50波美度的水玻璃12-15、硅酸镁铝0.1-0.2、细菌纤维素2-3、季铵盐离子液体6-8；其改性制备方法为：先将细菌纤维素投入季铵盐离子液体中，加热至40-50℃，搅拌混合2-3h，随后加入其它剩余物料，继续搅拌混合40-50min，即得。

所述的一种泵阀铸件用增强型复合改性水玻璃砂的制备方法为：

（1）先将纳米氟化钙、硅烷偶联剂加入乙醇水溶液中，超声搅拌分散40-50min，得纳米氟化钙分散液备用，随后加入膨润土，搅拌混合2-3h，搅拌结束后将混合物料倒入蒸发器中，在70-80℃环境中干燥处理，完全除去溶剂，随后将所得物料研磨破碎，得100-200目粉体备用；

（2）按照石英砂、碳化硅、白炭黑、贝壳粉、玻璃纤维、石墨粉的取料顺序进行混料，搅拌混合50-60min后，加入步骤（1）所得物料，继续搅拌混合30-40min，最后再加入改性水玻璃粘接剂及其它剩余物料，搅拌混合均匀后吹入二氧化碳气体固化后出砂即得。

本发明制备的改性水玻璃粘接剂较之常规的改性水玻璃粘接剂具有更为优良的常温湿态强度，触变性和流变性更好，反应粘结活性高，且绿色环保，少量的粘接剂即可达到良好的粘结效果，硬化速度更快；此外，砂料中加入的白炭黑能提高砂芯的退让性，贝壳粉能改善型砂的透气性，膨润土负载的纳米氟化钙分散于砂料中有润滑、增强的功效，并可形成不沾防渗层，防止铸件粘砂；这种复合改性水玻璃砂综合性能优良，常温、高温下均具有突出的强度，抗湿耐热，溃散清理快，可满足高精度泵阀铸件的浇注要求。

具体实施方式

该实施例水玻璃砂由以下重量份的原料制备得到：50目石英砂50、100目碳化硅25、白炭黑10、玻璃纤维4、贝壳粉2、改性水玻璃粘接剂1.5、石墨粉0.8、膨润土2、氯化胆碱0.1、纳米氟化钙0.4、50%乙醇水溶液8、硅烷偶联剂0.1。

其中改性水玻璃粘接剂由以下重量份的原料制成：40波美度的水玻璃12、硅酸镁铝0.1、细菌纤维素2、季铵盐离子液体6；其改性制备方法为：先将细菌纤维素投入季铵盐离子液体中，加热至40℃，搅拌混合2h，随后加入其它剩余物料，继续搅拌混合40min，即得。

该实施例水玻璃砂的制备方法为：

（1）先将纳米氟化钙、硅烷偶联剂加入乙醇水溶液中，超声搅拌分散40min，得纳米氟化钙分散液备用，随后加入膨润土，搅拌混合2h，搅拌结束后将混合物料倒入蒸发器中，在70℃环境中干燥处理，完全除去溶剂，随后将所得物料研磨破碎，得100目粉体备用；

（2）按照石英砂、碳化硅、白炭黑、贝壳粉、玻璃纤维、石墨粉的取料顺序进行混料，搅拌混合50min后，加入步骤（1）所得物料，继续搅拌混合30min，最后再加入改性水玻璃粘接剂及其它剩余物料，搅拌混合均匀后吹入二氧化碳气体固化后出砂即得。

将本实施例型砂制备成φ50×50mm的圆柱形试样进行性能测试结果为：

抗拉强度：2.62MPa；抗压强度：4.88MPa；透气性：60；吸湿性≤1.2%；残留强度（800℃）0.24MPa：回用率≥95%。得到的铸件光洁致密，成品率达到95%以上。