[发明专利]铸造用改性微硅粉悬浊液及改性水玻璃和使用方法

说明书

本发明涉及一种铸造用改性微硅粉悬浊液及改性水玻璃和使用方法，各个组分的质量百分比为：微硅粉0.2‑3.0份、氨基硅烷偶联剂0.01‑1.0份、去离子水0.1‑5.0份、无水乙醇0.05‑1.0份、有机酸0.01‑1.0份、粉末添加剂0.01‑1.0份。对应的改性水玻璃包括水玻璃0.5‑3.0份，水玻璃改性剂0.01‑1.0份。对应的使用方法包括配制改性水玻璃无机粘结剂、配制复合改性微硅粉悬浊液、混砂步骤能够提高微硅粉和改性水玻璃分散性，从而提高砂芯强度和抗吸湿性。

技术领域

本发明涉及铸造领域，尤其涉及一种铸造用改性微硅粉悬浊液及改性水玻璃和使用方法。

背景技术

随着公众环境意识的不断提高及国家环境保护法规的进一步完善，“绿色铸造”的理念成为全行业为之努力的目标。而在所有铸造污染中，砂型铸造中造型和制芯用的有机树脂粘结剂带来的化学污染越来越引起人们的广泛关注，寻找代替有机树脂的新型环保无机材料将是解决铸造粘结剂发展的有效手段。

近十几年，新型无机粘结剂已经应用于铸造型砂和砂芯的生产。新型无机粘结剂不同于传统的单组分改性水玻璃，而是由改性水玻璃和粉末状微硅粉共同组成的双组分无机粘结剂，具有对环境污染小、强度高、溃散性好等优点，已应用于汽车铝合金副车架、电机壳等这类大尺寸复杂空心薄壁铝合金铸件大批量、高效率制造精密铸型、砂芯，是一种很有前景的铸造材料。例如公开号为CN108097866A的中国发明申请《一种提高无机粘结剂砂强度的方法》在无机粘结剂混砂过程中添加一定量的粉末状微硅粉，大大提高了无机粘结剂砂芯的强度，解决了无机粘结剂砂芯溃散性差的难题。但是在无机砂制备过程中，粉末状微硅粉由于颗粒较小，且具有较大的比表面积常常会发生团聚现象，导致其特性不能完全发挥，无机粘结剂砂的强度降低，使用效果不好。此外，微硅粉改性剂往往也是以粉末形式使用，当多种粉末混合时，更容易发生团聚，达不到微硅粉表面改性的效果，这导致无机砂存在强度低、吸湿性差的问题，所以解决微硅粉团聚现象以及无机硅酸盐粘结剂的吸湿性问题至关重要。

因此，需要一种能够提高微硅粉分散性，从而提高砂芯强度，以及能够提高砂芯抗吸湿性的铸造用改性微硅粉悬浊液及改性水玻璃和使用方法。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状提供一种能够提高微硅粉分散性，从而提高砂芯强度，以及能够提高砂芯抗吸湿性的铸造用改性微硅粉悬浊液。

本发明所要解决的第二个技术问题是针对现有技术的现状提供一种与上述改性微硅粉悬浊液配合使用的改性水玻璃。

本发明所要解决的第三个技术问题是针对现有技术的现状提供一种上述铸造用改性微硅粉悬浊液和改性水玻璃的使用方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种铸造用改性微硅粉悬浊液，各个组分的质量百分比为：微硅粉0.2-3.0份、氨基硅烷偶联剂0.01-1.0份、去离子水0.1-5.0份、无水乙醇0.05-1.0份、有机酸0.01-1.0份、粉末添加剂0.01-1.0份。

本发明选用了氨基硅烷偶联剂。硅烷偶联剂的种类有几十种，可分为：氨基、氯基、链烯基、环氧基、甲基丙烯酰氧基、巯烃基、阳离子基、双官能团等。本发明根据硅烷偶联剂的结构、性质及与硅微粉作用的机理进行了选择，选择了一种最适合硅微粉表面改性的硅烷偶联剂——氨基硅烷偶联剂。它是具备双反应功能的化合物，分子中的烷氧基水解生成活性基团硅醇，活性基团硅醇与微硅粉表面发生反应，表面性能由亲水性转变为不同程度的疏水性，并且偶联剂在微硅粉表面上不是孤立的小斑点，而是铺展成一层连续的膜致使其表面具有僧水性。当微硅粉表面填充硅砂基体时，在硅砂与微硅粉表面的界面间形成牢固的化学结合(≡Si-O-M，M为无机砂)，从而提高无机砂芯的强度和抗吸湿性。