[发明专利]一种树脂覆膜砂及其制备方法

说明书

本发明申请属于铸造造型技术领域，具体公开了一种树脂覆膜砂及其制备方法，覆膜砂包括骨料和热塑性树脂，所述覆膜砂包括骨料和热塑性树脂，所述骨料中低温相β相为0～51％、高温相α相为35～100％；骨料中正长石在总晶相结构中的量比不超过16％，斜长石在总晶相结构中的量比不超过5％。本技术方法提供了一种通过调整骨料的高温相材料组分量比关系形成一种可协调膨胀行为技术效果，从而获得可根据不同浇注应用需要的适宜热膨胀率的树脂覆膜砂产品，解决了各种因膨胀行为不适用造成的铸件膨胀类缺陷的技术难题。

技术领域

本发明属于铸造造型技术领域，具体公开了一种树脂覆膜砂及其制备方法。

背景技术

树脂覆膜砂是砂粒表面在造型前即覆有一层固体树脂膜的型砂或芯砂，它是一种铸造造型用材料，其形态在室温下多为干态分散的自然颗粒状。树脂覆膜砂通常由作为骨料的擦洗砂、作为粘接剂用的热塑性树脂、作为固化剂的乌洛托品，以及为了改善某一性能而加入的其他添加剂等材料组成，通过热法覆膜、湿法覆膜和冷法覆膜等配置工艺加工而成。树脂覆膜砂以其具有热固化强度高、发气量低、溃散性好等特点，广泛应用于表面质量要求高、内腔结构复杂以及尺寸精度控制严格等铸件的生产。

树脂覆膜砂在完成造型、浇注、落砂后成为铸造废砂，铸造废砂可通过再生手段变为可重复利用的再生砂，现在铸造废砂再生手段中热机械法发展相对成熟，热机械法是指将铸造废砂通过利用有机物的热裂解特性采用高温有氧或富氧焙烧去除膜部分，结合机械作用去除废砂浇注烧结的附着物的再生方法。

铸造型砂技术是机械制造技术领域内一种重要的材料和应用技术，铸造型砂具有的高耐火度和适度的高温膨胀性是其应用的一种至关重要的特性和热行为特征，这种特性和热行为特征决定了铸件的品质和合格率。为此，铸造工程师一直努力开发不同的耐高温低膨胀率的树脂覆膜砂产品。通常使用的技术方案是使用更高耐火度的耐火骨料，选用具有低膨胀率的骨料和树脂粘结剂，或者使用可以调整覆膜砂总体膨胀率的添加剂和工艺等。高耐火度的骨料通常选用陶瓷质地的人造砂、刚玉砂、镁砂、铬铁矿砂、高硅含量的石英砂等，树脂粘结剂通常选用残碳量高的酚醛树脂和低膨胀率的酚醛树脂等；添加剂一般选用可以与酚醛树脂协同改善热膨胀(收缩)特性或降低树脂膜热裂解速率的无机材料，如氧化铝、氧化硅、氧化铁等的粉体无机添加剂和各种能起到阻燃作用的有机化合物，使得覆膜砂的树脂膜受高温热裂解速率减慢而更耐高温。以上这些方式确实能实现所制备的树脂覆膜砂达到耐高温低膨胀的目的，但是往往这些方式生产树脂覆膜砂都具有成本增加、工艺复杂、产品性能波动不稳定、浇注后形成的废砂由于组分含量复杂而再生困难且再生成本增高等问题。

发明内容

本发明的目的在提供一种树脂覆膜砂及其制备方法，以通过调整骨料的高温相材料组分量比关系形成一种协调膨胀行为技术效果，从而获得可根据不同浇注应用需要的适宜热膨胀率的树脂覆膜砂产品，解决了各种因膨胀行为不适用造成的铸件膨胀类缺陷的技术难题。

为了达到上述目的，本发明的基础方案为：一种树脂覆膜砂，所述覆膜砂包括骨料和热塑性树脂，所述骨料中低温相β相为0～51％、高温相α相为35～100％；骨料中正长石在总晶相结构中的量比不超过16％，斜长石在总晶相结构中的量比不超过5％。

本方案中骨料晶相的定性测定采用XRD与元素化学分析法相结合的方法判定，本方案中长石是指正长石和斜长石。

本基础方案的有益效果在于：所述骨料中低温相β相为0～51％、高温相α相为35～100％、正长石小于16％、斜长石小于5％，所制得的覆膜砂的膨胀特性满足1000℃的最大激热膨胀率为0.45～1.2％；1000℃激热环境下的20～70秒期间的膨胀速率满足线性回归方程的斜率在0.03～0.08(％/秒)，使得覆膜砂在浇注应用的高温(700～1650℃)条件下具有适用的膨胀率水平和膨胀行为，进而实现减少铸件的脉纹、翅片、粘砂等膨胀类缺陷发生率，降低铸件成本，提高合格率。