[发明专利]用于减少金属模具反应的粘合剂体系

说明书

当使用单独的第三部分时，用于在沙子铸造过程中使用的耐火材料的粘合剂体系，尤其是在冷芯盒或无烘烤过程中使用的两部分聚氨酯类粘合剂体系的金属‑模具反应较少。第三部分是硅酸烷基酯诸如原硅酸四乙酯(“TEOS”)、原甲酸烷基酯诸如原甲酸三甲酯(TMOF)或原甲酸三乙酯(TEOF)或它们的组合。

相关申请的交叉引证

本申请是于2015年5月14日提交的美国临时申请62/161603和2015年5月15日提交的美国临时申请62/161923的非临时申请。要求每个申请的优先权并通过引用将每个申请的全部内容结合于本文中。

技术领域

本发明涉及用于冷芯盒或无烘烤过程的三部分聚氨酯类粘合剂体系，其中第一部分和第二部分包含常规的粘合剂组分，以及第三部分包含硅酸烷基酯如原硅酸四乙酯(“TEOS”)、原甲酸烷基酯如原甲酸三甲酯(TMOF)或原甲酸三乙酯(TEOF)或它们的组合。该粘合剂体系减少在某些金属的铸造中观察到的金属-模具反应的量。

背景技术

英国伯明翰大学的John Campbell教授开发了用于制造可靠的铸件的一系列规则。他提到的问题之一涉及在接近有色金属铸件的表面处出现的缺陷。对于这些缺陷提出的解释是大气水被反应性铝表面还原，导致氢溶解在液态金属中。随着金属固化，氢在金属中的溶解度降低，导致氢在固体金属中起泡。这些可以导致过早失效。在本申请中，将把该作用称为“金属模具反应”，因为其是出现在金属与其中部件形成的模具的界面处的反应。

在Skoglund(“Skoglund‘139”)的US 6288139中，公开了铸造粘合剂体系，其中使用了部分I酚醛树脂组分和部分II聚异氰酸酯组分，其中部分II组分包含0.1至5重量％的原酸酯，百分比是基于部分II组分的重量。通常，这些粘合剂体系利用55/45重量比的部分I和II。Skoglund‘139认识到原酸酯用于稳定有机异氰酸酯是众所周知的，虽然在Skoglund‘139之前教导的使用没有延及铸造粘合剂和铸造混合料。当用于部分II组分时，观察到原酸酯改善铸造模型的拉伸强度，以及观察到部分II组分在使用时具有较低的浊度。

本领域很好地提供了多元醇和聚异氰酸酯组分的具体细节，所以在此不进一步作出描述。然而，存在与至少一种组分一起使用的溶剂，以及通常与两种组分一起使用溶剂。将以液体形式使用多元醇和聚异氰酸酯组分两者。尽管可以以未稀释形式使用液体聚异氰酸酯，但是可以以在有机溶剂中的溶液的形式使用固体或粘稠聚异氰酸酯。在某些情况下，按聚异氰酸酯溶液的重量计，溶剂可以占到高达80％。当用于第一组分的多元醇是固体或高度粘稠的液体时，可以将合适的溶剂用于调节粘度以允许适当的适用性。

如此处特别限定的，金属模具反应是一直存在的问题，针对其的最初建议是当发生金属倾倒时除去模具中的水分。

发明内容

本发明至少部分地克服了现有技术的这些缺点，本发明是用于减少金属铸造过程中的金属-模具反应的方法。该方法具有以下步骤：

提供有机粘合剂体系和耐火模制材料，作为直到使用时才组合的三种组分提供有机粘合剂体系，第三组分包含硅酸烷基酯和原甲酸烷基酯中的至少一种；

将有机粘合剂体系的至少前两种组分与耐火模制材料混合以提供可成形的铸造混合料；

将可成形的铸造混合料成型为模具或芯；以及

固化所成型的模具或芯。

在一些方法中，在与耐火模制材料混合之前组合有机粘合剂体系的所有三种组分。

在涉及发明构思的其他方法中，在与耐火模制材料混合之前，仅组合有机粘合剂体系的第一组分和第二组分。在这些方法的一些中，将有机粘合剂体系的第三组分应用于成型的模具或芯。在后面的这些方法的一些中，通过将第三组分仅喷射到模具或芯的表面上应用第三组分，在金属铸造过程中模具或芯将暴露于熔融的金属。