[發(fā)明專利]用于水玻璃砂的潰散增強(qiáng)劑

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410522181.4
• 申請(qǐng)日: 2014-09-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104259379A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 祝建勛;許增彬;鞏傳誠(chéng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 濟(jì)南圣泉集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號(hào): B22C1/02
• 分類號(hào): B22C1/02
• 代理公司: 北京彭麗芳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11407
• 代理人: 汪永生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鑄造型砂改性技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于水玻璃砂的潰散增強(qiáng)劑及其制備方法。

背景技術(shù)

鑄件是裝備制造業(yè)的基礎(chǔ)件，中國(guó)是世界第一鑄造大國(guó)，這些鑄件的生成大多采用自硬砂造型、制芯，其中呋喃樹(shù)脂自硬砂應(yīng)用范圍較廣。由于樹(shù)脂自硬砂對(duì)生態(tài)環(huán)境、勞動(dòng)條件的危害日益引起人們的關(guān)注。

長(zhǎng)久以來(lái)，以硅酸鈉、硅酸鉀和硅酸鋰為主體的無(wú)機(jī)粘結(jié)劑體系，即水玻璃，是目前對(duì)環(huán)境污染最小的鑄造黏結(jié)劑，被鑄造界公認(rèn)為綠色環(huán)保型材料。水玻璃作為鑄造黏結(jié)劑，它具有來(lái)源廣、價(jià)格低、強(qiáng)度高、硬化速度快、發(fā)氣量少、砂芯精度高、澆注后無(wú)煙無(wú)毒、對(duì)人體無(wú)害、不污染環(huán)境、節(jié)約能源、高溫時(shí)有一定塑性，能防止薄壁鑄件的裂紋等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)其硬化工藝簡(jiǎn)單，能減輕造型(芯)勞動(dòng)強(qiáng)度，大幅度縮短生產(chǎn)周期等優(yōu)點(diǎn)。自發(fā)明以來(lái)，在世界各國(guó)得到了廣泛采用，尤其在東歐和我國(guó)應(yīng)用更為普遍。

潰散性是指鑄件澆注并凝固后，砂型、砂芯被打碎的難、易程度，也叫除砂性。潰散性是由型砂的殘留強(qiáng)度來(lái)決定的，也是指當(dāng)鑄件冷卻后型砂是否容易破壞，是否容易從鑄件上清除的性能。由于水玻璃的潰散性較差，致使清砂困難，硅砂不易回用，并且水玻璃砂的力學(xué)性能低于樹(shù)脂砂，這些缺陷阻礙了其在鑄造生產(chǎn)上的廣泛應(yīng)用。近幾十年來(lái)，國(guó)內(nèi)在合成樹(shù)脂的應(yīng)用和發(fā)展上，已經(jīng)部分地取代了水玻璃砂，但有機(jī)樹(shù)脂價(jià)格昂貴，對(duì)人體(肺和皮膚)有害，加之我國(guó)樹(shù)脂生產(chǎn)一時(shí)還不能滿足需要，在此情況下，盡管水玻璃砂鑄件清砂困難，一些不能夠使用濕型的大中型鑄件主要還是用水玻璃砂。

近年來(lái)，各國(guó)進(jìn)行了改善水玻璃砂潰散性的研究，取得了不少成果。如英國(guó)富塞克公司的產(chǎn)品，Dexil-60改性劑，在先進(jìn)的混砂設(shè)備的嚴(yán)格工藝控制條件下，對(duì)水玻璃砂的潰散性有一定的改善，但國(guó)內(nèi)大多數(shù)廠家使用的原砂質(zhì)量不高，很少有先進(jìn)的混砂設(shè)備，又缺乏控制吹氣工藝的專門設(shè)備，因此，Dexil-60改性劑的潰散性效果不明顯。專利號(hào)85102900的水玻璃砂潰散劑技術(shù)中公開(kāi)了W84-Ⅰ和W84-Ⅱ型潰散劑配方，其主要成分是磷酸鹽、機(jī)油、丙三醇、高錳酸鉀，究其配方而言，這四種成分均為無(wú)機(jī)或有機(jī)化工產(chǎn)品，使用時(shí)需增加一定成本，且有機(jī)產(chǎn)品具有一定的毒性。

其它的一些傳統(tǒng)的潰散劑是以砂型強(qiáng)度為代價(jià)來(lái)解決潰散性的，造成砂型性能進(jìn)一步惡化。鑒于以上所存在的問(wèn)題，因此，開(kāi)發(fā)出一種新型的水玻璃砂用的潰散增強(qiáng)劑來(lái)解決其潰散性較差的問(wèn)題成為目前的研究熱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于水玻璃砂的潰散增強(qiáng)劑，其能夠在不添加有機(jī)物、不提高砂芯發(fā)氣量的前提下，大大改善水玻璃為主的無(wú)機(jī)粘結(jié)劑的潰散性。

為了解決上述問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于水玻璃砂的潰散增強(qiáng)劑，該水玻璃潰散增強(qiáng)劑的原料組分包括二氧化硅、氧化鋁和石墨烯。

進(jìn)一步地，按照重量份數(shù)計(jì)，水玻璃潰散增強(qiáng)劑的原料組分包括74～80份的二氧化硅、0.1～0.2份的石墨烯以及10～15份的氧化鋁。

進(jìn)一步地，按照重量份數(shù)計(jì)，水玻璃潰散增強(qiáng)劑的原料組分還包括石墨粉、膨潤(rùn)土和表面活性劑。

進(jìn)一步地，按照重量份數(shù)計(jì)，水玻璃潰散增強(qiáng)劑的原料包括以下組分：二氧化硅74～80份，石墨粉5～9.8份，石墨烯0.1～0.2份，氧化鋁10～15份，膨潤(rùn)土0.9～5份，表面活性劑1～4份。

進(jìn)一步地，按照重量份數(shù)計(jì)，水玻璃潰散增強(qiáng)劑的原料包括以下組分：二氧化硅75～78份，石墨粉6～8份，石墨烯0.15～0.2份，氧化鋁11～13份，膨潤(rùn)土1.9～3份，表面活性劑1～3份。

進(jìn)一步地，按照重量份數(shù)計(jì)，水玻璃潰散增強(qiáng)劑的原料包括以下組分：二氧化硅78份，石墨粉7份，石墨烯0.2份，氧化鋁11份，膨潤(rùn)土2.5份，表面活性劑1.4份。

進(jìn)一步地，二氧化硅來(lái)自白炭黑、硅石、石英砂、水晶和石英粉中的一種或多種。

進(jìn)一步地，表面活性劑選自十二烷基磺酸鈉、仲烷基硫酸鈉和脂肪醇硫酸鈉中的一種或多種；膨潤(rùn)土為鋰基膨潤(rùn)土。

進(jìn)一步地，氧化鋁為粉末狀，氧化鋁和石墨粉的顆粒粒徑為100～800目。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種生產(chǎn)用于水玻璃砂的潰散增強(qiáng)劑的方法，以進(jìn)一步改進(jìn)水玻璃砂的抗壓強(qiáng)度。該方法包括以下步驟：將硅源加入混料桶中，攪拌均勻；以及依次向加入硅源的混料桶中加入石墨粉、石墨烯、氧化鋁、膨潤(rùn)土和表面活性劑，攪拌混合均勻，得到用于水玻璃砂的潰散增強(qiáng)劑。