[發(fā)明專(zhuān)利]骨料顆粒及其制造方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210281067.8
• 申請(qǐng)日: 2012-08-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102924094A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牛丸之浩;林晉也
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 旭硝子陶瓷株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): C04B35/66
• 分類(lèi)號(hào): C04B35/66
• 代理公司: 北京林達(dá)劉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及由以Al₂O₃及SiO₂為主成分的陶瓷顆粒形成的耐火性的骨料顆粒及其制造方法，尤其是涉及耐火溫度極高的適于鑄模用的骨料顆粒及其制造方法。

背景技術(shù)

通常將金屬類(lèi)的熔融物澆注到鑄模中來(lái)制造鑄件，其鑄造溫度為750~1650℃。另一方面，將金屬氧化物的熔融物澆鑄到鑄模中制造而成的電鑄耐火物作為玻璃窯爐用的爐料等被銷(xiāo)售，其鑄造溫度為1700~2500℃。因此，電鑄耐火物用的鑄模要求非常高的耐熱性等。以下主要對(duì)電鑄耐火物用的鑄模進(jìn)行說(shuō)明。鑄模使用耐火顆粒，耐火顆粒大致分為天然砂和人工骨料。

但是，電鑄耐火物等在熔解溫度超過(guò)1850℃時(shí)，耐火顆粒的耐火度不足而無(wú)法使用，因此，有時(shí)還要求鑄模使用耐熱溫度高的石墨板材料等。與鑄造物接觸的面砂通過(guò)粘結(jié)劑（呋喃樹(shù)脂、堿性酚醛樹(shù)脂等、水玻璃、磷酸等）結(jié)合而形成熔液的流入空間。本說(shuō)明書(shū)中，以下將面砂稱(chēng)為鑄模用骨料顆粒。但并不排除還將鑄模用骨料顆粒作為背砂使用。

由于熔液溫度為高溫，因此要求鑄模用骨料顆粒具有充分的耐熱性。耐熱性低時(shí)，鑄模用骨料顆粒相互之間在高溫下燒結(jié)并牢固地結(jié)合，因此，難以將鑄造物從鑄模內(nèi)取出，并且不能容易地恢復(fù)成原來(lái)的顆粒尺寸，鑄模用骨料顆粒的再利用也變困難。

除耐熱性以外，鑄模用骨料顆粒的熱膨脹系數(shù)越小，鑄造物的精度越好，并且，鑄模用骨料顆粒的導(dǎo)熱系數(shù)越高，越能充分地冷卻鑄造物。鑄模用骨料顆粒自身很容易被破壞時(shí)，再利用會(huì)比較困難，因此，鑄模用骨料顆粒不會(huì)被破壞也是很重要的。

進(jìn)而，鑄模用骨料顆粒的潤(rùn)濕性差時(shí)，可以減少粘結(jié)劑（例如呋喃樹(shù)脂、堿性酚醛樹(shù)脂）使用量，對(duì)降低制造成本有效。尤其是呋喃樹(shù)脂與堿性酚醛樹(shù)脂相比粘性低，鑄模用骨料顆粒表面不平滑時(shí)，如果添加量不多，則無(wú)法發(fā)揮充分的粘結(jié)劑強(qiáng)度，鑄模整體的制造成本反而變高。

作為一般的鑄模用骨料，硅砂被廣泛用作面砂。但是，硅砂存在下述問(wèn)題：熱膨脹大，鑄件的精度差，并且結(jié)晶結(jié)構(gòu)會(huì)因熱發(fā)生變化而容易被破壞，僅使用1次就有5~10%左右變成廢棄物。另一方面，作為硅砂的替代品，有熱膨脹小、冷卻能力高的鋯砂、鉻鐵礦砂。但是，除需求增大、價(jià)格昂貴、供給不足的問(wèn)題以外，鉻鐵礦砂由于包含Cr而在廢棄時(shí)還存在環(huán)境方面的強(qiáng)的約束。

專(zhuān)利文獻(xiàn)1中提出了一種將合成模來(lái)石制成球狀顆粒、在約1600℃下煅燒而得到的骨料顆粒。該骨料顆粒能夠利用堿性酚醛樹(shù)脂制造強(qiáng)度較高的穩(wěn)定的鑄模，但是其耐熱性不充分而難以再利用，而且是通過(guò)煅燒來(lái)制造的，因此也存在骨料顆粒的表面不平滑、利用粘性低的呋喃樹(shù)脂難以得到充分的粘結(jié)劑強(qiáng)度的問(wèn)題。

專(zhuān)利文獻(xiàn)2中提出了一種由熔融物顆粒化而得到的電熔合成模來(lái)石砂。該情況下，SiO₂含量高為20質(zhì)量%以上，因此在熔解、細(xì)粒化時(shí)容易變成纖維狀，存在骨料顆粒的制造成品率低的問(wèn)題。另外，F(xiàn)e₂O₃、CaO、MgO、K₂O、TiO₂等多時(shí)，也存在耐熱性不充分、骨料顆粒相互之間容易燒結(jié)、難以再利用的問(wèn)題。

專(zhuān)利文獻(xiàn)3中提出了一種與模來(lái)石組成相比減少了SiO₂含量并以剛玉晶相為主要晶相的Al₂O₃-SiO₂系砂。但是，該骨料顆粒中包含以氧化物計(jì)為10質(zhì)量%左右的F?e等過(guò)渡金屬類(lèi)、堿成分等，也存在耐熱性低、難以再利用的問(wèn)題。

進(jìn)而，專(zhuān)利文獻(xiàn)4中，作為水溶性芯用鑄件砂，除上述以外，還記載了鋯砂、橄欖石砂等。鋯從約1500℃附近開(kāi)始分解，在鑄造中二氧化硅和鑄造物發(fā)生反應(yīng)，因此存在難以再利用的問(wèn)題。橄欖石砂等也同樣耐熱性不充分。

作為具有耐熱性的材料，由氧化鋯系材料，在專(zhuān)利文獻(xiàn)5中提出了一種不含有玻璃相的氧化鋯系骨料顆粒。但是，該骨料顆粒不含玻璃相，因伴隨相轉(zhuǎn)移的體積變化而顆粒自身倒塌，因此，雖然作為使用目的的從鑄模取出鑄造物的取出性提高，但不能再利用。

進(jìn)而，在專(zhuān)利文獻(xiàn)6中提出了一種以氧化鋁和氧化鋯為主成分的高耐火度的電熔鑄件珠，但作為超過(guò)1900℃的氧化鋁系電鑄耐火物的鑄模骨料，耐熱性仍然不足，另外，由于包含氧化鋯，因此，存在使白色的氧化鋁系電鑄磚著色的問(wèn)題，不能使用。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本特公平3-47943號(hào)公報(bào)

專(zhuān)利文獻(xiàn)2：日本特開(kāi)2003-251434號(hào)公報(bào)