[發明專利]含有硫酸鋇的模制材料混合物、模具或模芯及其制造方法、以及硫酸鋇的用途

有效

• 申請號: 201380029798.6
• 申請日: 2013-06-06
• 公開（公告）號: CN105102147B
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發明（設計）人: H·杰捷爾斯;J·克施根斯;M·奧貝萊特
• 申請（專利權）人: ASK化學品股份有限公司
• 主分類號: B22C1/02
• 分類號: B22C1/02;B22C1/16
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;朱慧寧

本發明涉及含有硫酸鋇以及耐火基礎模制材料和基于水玻璃的粘結劑系統的模制材料混合物，其在鑄造工業中用于制造鑄造模具和模芯以獲得具有改善的鑄造表面的鑄造件，尤其是鋁制鑄造件。

技術領域

本發明涉及含有硫酸鋇以及耐火基礎模制材料和基于水玻璃的粘結系統的模制材料混合物，其在鑄造工業中用于制造鑄造模具和模芯以獲得具有改善的鑄造表面的鑄造件，尤其是鋁制鑄造件。所述改善本身特別表現在砂粘附現象、砂滲入現象的減少以及穿透度/粗糙度的降低。

背景技術

鑄造模具基本上由模芯和模具組成，其代表所要制造的鑄造件的負形狀。此處的這些模芯和模具由耐火材料，例如石英砂，以及合適的粘結劑組成，該粘結劑使鑄造件從模制工具中取出后具有足夠的機械強度。因此人們使用涂布有適當粘結劑的耐火基礎模制材料來制造鑄造模具。耐火基礎模制材料優選可澆注的形式，使得其可填充入合適的空心模具中并且在其中被壓緊。借助于粘結劑，在基礎模制材料的顆粒之間產生牢固結合，使得鑄造模具獲得必要的機械穩定性。

鑄造模具必須滿足各種不同的要求。對于鑄造過程本身，其首先必須具有足夠的強度和耐溫度性，以便能將液態金屬接收到由一個或多個(局部)鑄造模具所形成的空心腔中。在固化過程開始后，鑄造件的機械穩定性通過固化的金屬層得以保證，該金屬層沿著鑄造模具的壁形成。鑄造模具的材料這時必須在由金屬所釋放的熱量的影響下以如下方式分解，即其失去它的機械強度，也即在耐火材料的單個顆粒之間的結合力被消除。在理想的情況下，鑄造模具再次分解成細砂，其可以從鑄造件中毫不費力地移除。

此外，最近已越來越需要在鑄造模具的生產過程中，以及在鑄造和冷卻的實施過程中，在可能的程度內，無CO₂形式的排放或不產生碳氫化合物，以保護環境和限制由(主要是芳香烴的)碳氫化合物造成的環境中令人討厭的氣味。為了滿足這些新的要求，近年來已開發或改善無機粘結系統，在金屬模具制造中使用這些無機粘結系統可以防止或至少明顯減少CO₂和碳氫化合物的排放量。然而，無機粘結系統的使用經常與其它缺點相關聯，在下文的解釋中詳細描述。

無機粘結劑與有機粘結劑相比較具有的缺點是，由其制備的鑄造模具具有相對較低的強度。這在從工具中取出鑄造模具后立即特別明顯地表現出來。然而此時的良好強度對于制備復雜的和/或薄壁的模制件和它的安全的操作是特別重要的。與有機粘結劑相比較，無機粘結劑對于空氣濕度的抗性也降低得相當多。EP 1 802 409 B1公開了可以通過使用耐火基礎模制材料、基于水玻璃的粘結劑以及由合成的無定形二氧化硅組成的添加劑來獲得較高的制備后即時強度及對空氣濕度的較高抗性。通過這種添加劑，可確保對更復雜的鑄造模具進行可靠的處理。

與有機粘結劑相比，EP 1802409 B1中所述的無機粘結系統會造成砂對鑄造件的強附著力，其伴有相當大的清潔投入從而增加鑄造廠的成本。在此背景下，WO 2008/046651公開了如果向由耐火基礎模制材料、基于水玻璃的粘結劑以及選自二氧化硅、氧化鋁、氧化鈦以及氧化鋅的微粒狀金屬氧化物組成的模制材料混合物中添加碳氫化合物，則這種砂對鑄造件的附著力可明顯最小化。

因此，鑄造件的表面品質可通過添加碳水化合物得以改善。然而，在金屬鑄造過程中向模制材料混合物中添加碳水化合物還是導致CO₂和碳氫化合物的排放，雖然與純有機粘結劑系統相比有明顯減少。

通常在鑄造工業中已知使用某些耐火材料作為鑄造件涂層可以顯著提高所討論的鑄造件的表面品質。可用不同的方法將這些耐火材料，例如，以水溶液或醇基懸浮液的形式，所謂的黑漿，涂布于鑄造模具。隨后進行干燥過程以去除液體介質。或者也可以干燥形式涂布這些耐火材料。所用耐火材料的特征在于低相互作用力以及具有令人滿意的與金屬熔體的非潤濕性。另外，這些材料呈非常細的顆粒形式，以減少基礎模制材料(例如石英砂)表面的脊谷結構，并因此避免金屬熔體通過基礎模制材料(例如SiO₂)的良好潤濕性能的改善而穿透到這些谷狀部分中，這反過來會導致所討論的鑄造件的不良表面品質。