[发明专利]一种纳米氧化钇改性的磷酸盐粘结剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米氧化钇改性的磷酸盐粘结剂及其制备方法。该纳米氧化钇改性的磷酸盐粘结剂有一下原料制备而成：工业磷酸57.96％～58.05％、氢氧化铝粉末11.67％～11.83％、硅酸1.029％～1.03％、硼酸1.372％～1.374％、轻质氧化镁2.058％～2.061％、氧化钇0.021％～0.086％、水25.72％～25.76％。制备过程中按特定顺序添加上述原料，加热搅拌直至反应完全，最后出料。所制备的纳米氧化钇改性的磷酸盐粘结剂在极少量的加入量下就能明显提高所制备砂样的强度。测试表明在2.5wt％所述磷酸盐粘结剂的加入量下，砂样即时强度最大可达1.71MPa，6h强度最大可达1.71MPa。

技术领域

本发明属于铸造行业领域，具体涉及到纳米氧化钇改性的磷酸盐粘结剂及其制备方法。

背景技术

磷酸盐粘结剂作为一种绿色环保的铸造无机粘结剂，它具有溃散性好，无色，无味的特点，能够明显减小对环境的污染，但相较于传统的有机树脂粘结剂其具有性能不稳定，抗吸湿性差等特点。对磷酸盐粘结剂的相关特性，对其进行改性处理，例如一些简单的酸类改性剂的添加，在一定程度上改善了磷酸盐粘结剂的性能，但对砂样强度的提高并不明显。为了达到与传统有机树脂粘结剂相同强度的使用要求，需要更多的磷酸盐粘结剂加入量。如何改性磷酸盐粘结剂，提高其强度来减少磷酸盐粘结剂的加入量，使之满足实际生产需要，是目前存在的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明致力于提供一种纳米氧化钇改性的磷酸盐粘结剂及其制备方法，本发明所制备的粘结剂相较于传统的磷酸盐粘结剂具有粘结强度高、稳定性好、抗湿性好的优点。

本发明采用纳米氧化钇改性粘结剂。氧化钇是一种稀土氧化物，其特点是不溶于水、不溶于碱、能够溶于酸。经测试，在极少的改性纳米氧化钇粘结剂加入量的情况下，所制备砂样的强度得到明显提高，在2.5wt％的磷酸盐粘结剂加入量下，砂样即时强度依然能达到 1.71MPa，6h强度能达1.71MPa。产生上述效果的原因可能是：纳米氧化钇在酸性环境下溶解后形成钇离子，钇离子电价高，半径大，含钇离子及其它各种金属及非金属离子的粘结剂硬化后重新形成各种氧化物结晶体，不同氧化物晶体的结构，尺寸等不同，因此形成的是一种复杂的多元、多相、多晶体粘结体，这种晶体结构使得当晶体受到外力时，晶体滑移变形的阻力增加，因而晶体的强度增加，即使得上述改性粘结剂的性能得到提升。

本发明提供的改性磷酸盐粘结剂由以下质量百分比的原料制成：

工业磷酸57.96％～58.05％、氢氧化铝粉末11.67％～11.83％、硅酸1.029％～1.03％、硼酸 1.372％～1.374％、轻质氧化镁2.058％～2.061％、氧化钇0.021％～0.086％、水25.72％～25.76％。

其中，工业磷酸浓度为85％，硅酸、硼酸与轻质氧化镁均为分析纯，纳米氧化钇为40nm 球形氧化钇，使得其在酸性环境下溶解速度快。

本发明的另一目的在于提供上述改性磷酸盐粘结剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将磷酸加入反应釜中，边搅拌边加热至180～200℃；

2)加入硅酸粉末，继续加热搅拌至反应溶液透明；

3)加入纳米氧化钇粉末，继续加热搅拌至反应溶液透明；

4)将氢氧化铝粉末少量多次加入反应釜中，继续搅拌至反应溶液呈透明状；

5)加入硼酸粉末，继续加热搅拌至反应溶液透明；

6)加入水，加热搅拌至反应溶液温度恢复加水之前的温度；

7)将轻质氧化镁粉末少量多次加入反应釜中，继续加热搅拌至反应溶液透明；

8)加入水，继续加热搅拌至反应溶液透明清澈，出料。