[發明專利]一種鑄造用自硬砂慢型固化劑及砂型的制備

有效

• 申請號: 201010151834.4
• 申請日: 2010-04-21
• 公開（公告）號: CN101817057A
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發明（設計）人: 余明偉
• 申請（專利權）人: 沈陽匯亞通鑄造材料有限責任公司
• 主分類號: B22C1/10
• 分類號: B22C1/10
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 張晨

技術領域

本發明涉及裝備制造業中鑄造技術的造型材料，特別提供了一種 鑄造用自硬砂慢型固化劑及砂型的制備。

背景技術

鑄件是裝備制造業的基礎件，隨著裝備制造業的發展，大型鑄件、 復雜鑄件需求增加，這些鑄件的生產大多采用自硬砂造型、制芯技術。 目前廣泛采用呋喃樹脂自硬砂，該工藝用呋喃樹脂做黏結劑，用苯磺 酸做固化劑，在澆鑄時呋喃樹脂和苯磺酸受熱分解，釋放出大量有毒 有害氣體，其中SO₂不僅腐蝕廠房設備的鋼鐵構件，而且嚴重危害人 體健康，污染環境，SO₂空氣中允許含量僅為2PPm.。其中硫還是金 屬鑄件的有害元素，硫在澆鑄時易侵入鑄件表面，形成低熔點化合物， 分布在晶界處，使鑄件產生熱裂紋，表面微裂紋，硫易造成球鐵件表 面球化不良，使鑄件報廢。為克服呋喃樹脂自硬砂的上述缺點，堿性 酚醛樹脂自硬砂、酯硬化水玻璃自硬砂相繼問世并獲得推廣應用。水 玻璃生產原料為石英砂和純堿，該原料地球儲量豐富，價格便宜，水 玻璃是目前對環境污染最小的鑄造黏結劑，被鑄造界公認為綠色環保 型材料。

中國發明專利：ZL97119081.X提供了以木糖醇為主要原料再加 入甘油、丙二醇、乙二醇、二甘醇、三甘醇與冰醋酸反應生成多元醇 乙酸酯。這類酯已在生產中廣泛推廣應用。近幾年，大型裝備需求增 加，如：大型扎鋼機、萬噸以上油壓機、大型船舶用發動機，它們需 求的鑄件從幾十噸到幾百噸。這些鑄件輪廓尺寸大，形狀復雜。生產 這類鑄件造型、制芯耗砂量大，可使用時間要求長達30-60min.。上 述乙酸酯配制的砂混合料可使用時間為5-40min。冬季氣溫低，可使 用時間較長，可勉強維持生產，而春、夏、秋三季可使用時間短，基 本不能用于大鑄件、復雜件的生產。為進一步推廣應用堿性酚醛樹脂 自硬砂和鑄造用水玻璃自硬砂，造型材料市場急需自硬砂用可使用時 間長的慢型固化劑。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鑄造自硬砂用慢型固化劑及砂型的 制備。

本發明提供的鑄造自硬砂用慢型固化劑，其特征在于：該固化劑 的組成成分為：山梨醇丙酸酯[分子式為：C6H8(OH)_n·(CH3CH2COO)_6-nn＝0～5]或山梨醇丙酸酯[分子式為：C6H8(OH)_n·(CH3CH2COO)_6-nn＝0～5]與木糖醇丙酸酯、甘油丙酸酯、丙二醇丙酸酯、乙二醇丙酸 酯、二甘醇丙酸酯中一種或多種的混合物。

本發明提供的固化劑可用于堿性酚醛樹脂自硬砂和鑄造用水玻 璃自硬砂，其使用時間可長達120min。若將本發明中的固化劑與多 元醇乙酸酯、γ丁內酯按不同比例混合，其可使用時間可在5-120min 間任意調節，其中的多元醇乙酸酯為甘油、丙二醇、乙二醇、二甘醇、 木糖醇的乙酸酯、γ丁內酯中一種或多種。

本發明提供的固化劑用于水玻璃砂時，山梨醇丙酸酯與水玻璃反 應，首先山梨醇丙酸酯水解生成丙酸和山梨醇，然后水解生成的丙酸 使水玻璃固化，而另一生成物山梨醇可溶入水玻璃，使水玻璃膜強韌 性提高，是水玻璃的良好改性劑。澆鑄時，金屬液使山梨醇受熱分解， 破壞了包覆在砂粒表面的水玻璃膜的連續性，從而可改善水玻璃砂的 潰散性，使鑄件除砂容易。因此，本發明提供的固化劑用作鑄造用水 玻璃自硬砂固化劑比以往的常規固化劑效果更佳。

本發明提供的鑄造自硬砂用慢型固化劑的制備方法如下：

原料配比(摩爾比)為：1份山梨醇、1～6份丙酸、1～3份攜水 劑，占山梨醇質量0.1～0.3％的催化劑。

其中，

——山梨醇為玉米淀粉、大米淀粉、薯類淀粉經糊化、糖化、氫 化、提純制成的化工原料，現國內已大批量工業生產；且山梨醇可部 分用甘油、丙二醇、乙二醇、二甘醇、木糖醇之一或多種替代，且山 梨醇占總醇的質量分數為10％～100％，其他醇余量，其中；

——攜水劑為不溶于水的沸點在80～120℃之間的有機溶劑，其 中包括苯、甲苯。

——催化劑為硫酸、苯璜酸、固體酸；其中，固體酸為苯磺酸基 分子篩，固體強酸性離子交換樹脂。

——所述的甘油、丙二醇、乙二醇、二甘醇、木糖醇、苯、甲苯、 硫酸、苯璜酸、固體酸均為常用化工原料。