[发明专利]一种改性热硬磷酸盐铸造砂型的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性热硬磷酸盐铸造砂型的制备方法，属于铸造技术领域。

背景技术

造型材料在铸造生产中的地位十分重要。随着科学技术的发展，铸造粘结剂已由开始的粘土发展到了如今的无机、有机或无机与有机结合的粘结剂。粘土是一种十分古老的粘结剂，在铸造生产中具有十分悠久的应用历史。上世纪前50年，最重要的铸造生产工艺是粘土湿型砂工艺，粘土湿型砂铸造，其砂型、芯强度比较低，容易形成粘砂、夹砂、结疤、鼠尾、气孔、砂眼以及胀砂等铸造缺陷，铸件表面质量不高；粘土干型砂铸型强度高，但是需要烘干，消耗能源，制造周期较长，不便于进行流水作业，由于退让性和溃散性较差，目前已经遭淘汰。

我国铸钢间开始使用水玻璃砂，应用较广。但是传统水玻璃存在易老化，导致聚硅酸聚合度不均匀，粘结强度降低，致使水玻璃砂的可使用时间缩短，工艺性变坏。造成砂模强度变化大，常常出现严重粘砂的现象且产品表面不平整，尺寸偏差大，不易回收等缺陷。

在铸造生产过程中，相比粘土砂和水玻璃砂来说，有机树脂砂一直占有举足轻重的地位，但是对环境造成的污染较为严重；有机树脂砂在用于低熔点合金铸造时，也存在型砂溃散性差的问题，已引起广大铸造工作者和用户的重视。

目前，磷酸盐无机粘结剂不仅环保，而且性能达到工业应用要求，已成功地用于铸铁、铸钢件的铸造，在溃散性方面，已经能代替水玻璃应用于铸钢，也能代替有机树脂应用于低熔点合金的铸造。但是其使用的固化剂活性较高，在与磷酸盐粘结剂反应时硬化速度过大，型砂尚未完成混砂时就已经硬化，易造成型砂强度低等问题。因此，对于磷酸盐铸造砂型的研究，显得尤为重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前使用的磷酸盐铸造砂型，在制造过程中，硬化速度过大，型砂尚未完成混砂时就已经硬化，易造成型砂强度低的问题，本发明提供了一种改性热硬磷酸盐铸造砂型的制备方法，本发明在镁溶液中掺加混合稀土盐，通过稀土改性镁胶凝材料的结晶过程，延缓胶凝材料的固化时间，制得稀土改性氧化镁固化剂，再将其与磷酸、氢氧化铝、氧化锌混合制成磷酸盐粘结剂，最后将粘结剂与石英砂在混砂机中混砂，随后装入砂模成型机中压实成型，烘干即得改性热硬磷酸盐铸造砂型。本发明制备的改性热硬磷酸盐铸造砂型，抗拉强度高，存放稳定性好，抗吸湿性好，且退让性和溃散性较好。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

（1）称取180～200g氧化镁，加入300～500mL质量分数为1%盐酸中，以300～400r/min搅拌至氧化镁完全溶解，再加入5.0～5.5g氯化镧，4.0～4.5g氯化铈，0.1～0.2g氯化镨，0.1～0.2g氯化钕，0.1～0.2g氯化铕，继续搅拌15～20min，得混合液；

（2）向上述混合液中加入质量分数为1%氢氧化钠溶液调节混合液pH为6.0～7.0，静置1～2h后过滤，将滤渣置于干燥箱中，在100～105℃下干燥至恒重，随后将其转入马弗炉中，在700～900℃下煅烧1～2h，冷却至室温后得稀土改性氧化镁；

（3）称取265～270g磷酸，加入70～80mL去离子水中，在80～90℃恒温水浴下，以300～400r/min搅拌20～30min，再加入35～40g氢氧化铝，25～30g氧化锌，持续搅拌20～30min，随后加热至90～100℃，再加入9～12g上述稀土改性氧化镁，继续搅拌并保持温度反应20～30min，冷去至室温后出料，得改性磷酸盐粘结剂；

（4）称取1～2kg石英砂，加入粉碎机中粉碎，过100目筛，将过筛后的石英砂与30～50g上述改性磷酸盐粘结剂混合后，装入混砂机中混砂2～3min，随后装入砂模成型机中，压实成型，并置于200～220℃烘干炉中，烘烤2～3h，冷却至室温后脱模，得改性热硬磷酸盐铸造砂型。

本发明的应用方法是：向本发明制得的改性热硬磷酸盐铸造砂型中注入铸铁液，待铸铁液冷却，脱模，得表面光洁，无表面粘砂铸铁。经检测，本发明制备的改性热硬磷酸盐铸造砂型初始抗拉强度可达2.89～3.05MPa，发气量为7.9～9.8mL/g。

本发明的有益技术效果是：

（1）本发明制备的改性热硬磷酸盐铸造砂型，初始抗拉强度高，发气量小，存放稳定性好；

（2）本发明制备的改性热硬磷酸盐铸造砂型，抗吸湿性好，高温退让性和溃散性较好。

具体实施方式