[发明专利]一种酯固化铸造用水玻璃砂组合物

说明书

本发明提供了一种酯固化铸造用水玻璃砂组合物，其特征在于：水玻璃砂组合物各组分的质量百分比为：本发明的优点是：酯硬化水玻璃砂无毒无味，劳动条件好；水玻璃加入量低，型芯强度高；有机酯加入量低，减少型芯发气量，有利于提高铸件质量，同时，降低了铸件生产成本；旧砂可再生回用，固废排放量低，有利于环境保护。

技术领域

本发明属于铸造技术领域，特别涉及一种酯固化铸造用水玻璃砂组合物。

背景内容

装备制造业是我国的支柱产业，铸件是装备制造业的基础件，2017年我国铸件产量4940万吨，随着装备制造业的发展，我国铸件产量逐年增加，对铸造用黏结剂需求同步增加。铸造用黏结剂包括：树脂类有机黏结剂、水玻璃等无机黏结剂。人工合成树脂随材料、能源涨价，售价大幅度提高，使铸造生产利润降低。铸造生产中使用树脂黏结剂，浇注时树脂受热分解释放出有毒有害气体，污染环境，恶化了劳动条件。为避免树脂黏结剂的上述缺点，酯硬化水玻璃自硬砂问世，并获得推广应用。水玻璃价格便宜，无毒、无味，是目前对环境污染最小的铸造黏结剂，被铸造界公认为绿色环保型材料。用酯硬化水玻璃自硬砂生产铸件，型、芯发气量低，在铸件凝固初期有优异的热塑性，生产铸件气孔、裂纹缺陷减少，铸件质量提高，旧砂80％-90％可再生回用，固废排放量减少，现已在铁道部、冶金部、重型矿山、通用机械等企业广泛推广使用，经济效益、社会效益显著。但是该工艺存在水玻璃加入量高(3.0-3.5％左右)，有机酯加入量高，强度低的问题。进一步降低水玻璃及有机酯的加入量，逐步提高水玻璃砂的强度一直是酯硬化水玻璃自硬砂的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种酯固化铸造用水玻璃砂组合物。在水玻璃自硬砂的组合物中加入非结晶二氧化硅，水玻璃中的Na⁺离子和0H^-离子和非结晶二氧化硅中的活性O-Si-O反应：2Na⁺+2(OH)^-+(O-Si-O)＝Na₂SiO₃+H₂O，增加水玻璃膜和原砂砂粒表面间的连接桥，增加型芯的力学性能，从而解决水玻璃自硬砂水玻璃加入量高，强度低的问题。

本发明的技术方案是：

一种酯固化铸造用水玻璃砂组合物，其各组分的质量百分比为：

所述非结晶二氧化硅为：硅灰、锆质气相氧化硅、沉淀法白炭黑、气相法白炭黑中至少二种物料的混合物。其中硅灰为电炉生产硅合金的副产品，锆质气相氧化硅为电炉生产氧化锆的副产品，沉淀法白炭黑是用硅酸钠为原料，硅酸钠在加压下溶解于水中做成水玻璃，水玻璃加酸通过中合反应，生成二氧化硅沉淀，再经水洗，干燥得沉淀法白炭黑；气相法白炭黑是用四氯化硅为原料，在高温下，通入氢气、氧气或空气，进行气相水解，生成二氧化硅纳米颗粒，经脱酸处理，得气相法白炭黑。白炭黑生产工艺复杂，价格昂贵，本工艺优选硅灰和锆质气相氧化硅。

所述原砂为：水洗硅砂、精选硅砂、整形硅砂、锆砂、镁橄榄石砂、铬铁矿砂、宝珠砂。也可用这些原砂的再生旧砂。优先选用水洗硅砂、精选硅砂、宝珠砂。

所述改性剂为：糊精、糖、糖蜜、聚丙稀酸钠、三聚磷酸钠、纤维素、腐植酸、腐植酸钠、木糖醇、山梨醇、麦芽糖醇、甘露醇、季戊四醇、锌酸钠、氢氧化锂中一种或多种改性剂混合物。

所述有机酯为：三醋酸甘油酯、二醋酸甘油酯、甘油醋酸酯、乙二醇醋酸酯、二乙二醇醋酸酯、丙烯碳酸酯中至少二种有机酯的混合物。

所述水玻璃为硅酸钠的水溶液，选用水玻璃的模数为1.8-2.6，固体含量45-53％。可选用普通水玻璃、铸造专用改性水玻璃，优先选用铸造专用改性水玻璃。

本发明的优点是：酯硬化水玻璃砂无毒无味，劳动条件好；水玻璃加入量低，型芯强度高；有机酯加入量低，减少型芯发气量，有利于提高铸件质量，同时，降低了铸件生产成本；旧砂可再生回用，固废排放量低，有利于环境保护。