[發明專利]用于澆鑄和清潔澆鑄金屬部件的鑄造混合物

在審

• 申請號: 201480081308.1
• 申請日: 2014-10-10
• 公開（公告）號: CN107073558A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: J·E·小霍夫曼;R·A·老霍夫曼
• 申請（專利權）人: 伯克斯研究有限公司
• 主分類號: B22C1/02
• 分類號: B22C1/02;B22C1/16;B22C1/22
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 陸蔚,樊云飛

發明領域

本發明涉及用作用于形成模具的鑄造混合物的材料組合物和用于改進從由鑄造澆鑄制備的金屬部件去除剩余或殘留的鑄造混合物的相關方法。

技術背景

本發明涉及：

(a)鑄造混合物，其由干燥的粒狀耐火材料(通常為砂)、粘合劑、任選的添加劑和清潔劑組成，以及

(b)用于在由所述鑄造混合物形成的模具中模鑄的金屬部件模鑄和/或電解清潔的方法。

制造金屬部件的常用制備方法是鑄造澆鑄。金屬澆鑄是在由常規鑄造混合物形成的模具或容器中澆鑄，所述常規鑄造混合物由粒狀鑄造砂和固化的粘合劑組成。粒狀砂獲得所需的模具的形狀，固化的粘合劑使所述粒狀砂得以保持模具的形狀。所述模具包括限定模具腔體的殼體。所述模具可任選地包括位于所述模具腔體內的一個或多個芯體以限定在澆鑄金屬部件中的空心元件或通道，所述殼體和芯體限定了澆鑄物的形狀。將液體金屬倒入模具腔體中并通過冷卻固化以形成所述澆鑄物。隨后從模具中移出固體澆鑄物。

一些粘合劑可包含粘合劑材料，所述粘合劑材料已經過處理以將耐火材料保持或粘合在剛性粘合劑基質中。其它粘合劑可包含粘合劑材料和相容性懸浮劑，其與粘合劑材料反應或以其他方式合作以將鑄造砂保持或粘合在剛性粘合劑基質中。

粘合劑的一種類型包括作為粘合劑材料的樹脂并可使用合適的催化劑作為懸浮劑。樹脂固化以形成固化的樹脂基質。通常用作粘合劑材料的樹脂包括(但不限于)脲醛樹脂(UF)、酚醛樹脂(PF)和天然或合成膠。

本文中，形成固化的樹脂基質的粘合劑稱為“樹脂粘合劑”。樹脂粘合劑可單獨使用樹脂(即樹脂粘合劑不包括懸浮劑)或可包括樹脂和作為懸浮劑的催化劑。

所述樹脂可以是在加熱時固化或交聯的熱固性樹脂或熱固化的樹脂，或所述樹脂可需要存在催化劑以誘導樹脂的固化或交聯。當形成鑄造混合物時，處理樹脂以固化所述樹脂。具體樹脂使用不同類型的處理以形成基質。“熱箱(hot-box)”、“冷箱(cold-box)”和“無烘烤(no-bake)”是不同處理類型的例子。

熱箱處理利用熱固性樹脂粘合劑預加熱鑄造混合物。通常將鑄造混合物加熱至約35-300攝氏度的溫度以固化所述樹脂。在熱箱處理中使用的樹脂可包括呋喃樹脂和糠醇。通常，所述樹脂在潛在的酸固化催化劑的存在下固化。

冷箱處理利用將蒸氣或氣體催化劑通過鑄造混合物來誘導樹脂固化。使用的樹脂通常為酚氨基甲酸酯。將氣態叔胺固化催化劑通過成形的砂和樹脂混合物以固化所述混合物。催化劑可是TEA(四乙胺)和DMEA(二甲基乙胺)。砂和樹脂混合物可以一種模式成形并允許固化并變為自支撐以形成模具。

無烘烤處理利用直接加入樹脂的催化劑在環境溫度下固化樹脂而不需要烘烤。使用的樹脂通常為酚氨基甲酸酯。懸浮劑包括在成形前與混合有砂和樹脂的液體固化催化劑反應的溶劑。在溶劑中混合后，鑄造混合物通常固化30分鐘至幾小時。

本文中，不使用樹脂的粘合劑稱為“非樹脂粘合劑”。

非樹脂粘合劑的一些類型利用水或一些其它液體(例如植物油、海洋石油或其它本領域已知液體)作為懸浮劑將粘合材料粘合在一起。本文中利用水或其它液體作為懸浮劑的無樹脂粘合劑稱為“液體固化的粘合劑”。在本文中，利用水作為懸浮劑的液體固化的粘合劑稱為“水性粘合劑”，而本文中不利用水作為懸浮劑的粘合劑稱為“非水性粘合劑”。例如，熱固化或催化固化的樹脂粘合劑是非水性粘合劑。

一些類型的水性粘合劑包含粘土(例如膨潤土或高嶺土)或作為粘合劑材料的其它固體礦物劑。將砂、礦物劑和水一起混合。混合后有足夠的水和時間使粘合劑材料與水化合并形成砂漿。所述砂漿干燥并變為剛性的，從而將砂保持在砂漿基質中。

一些水性粘合劑使用氧化鈣，CaO，作為前體粘合劑材料。氧化鈣與水懸浮劑反應以形成氫氧化鈣砂漿。氧化鈣與水化合并且粘合劑固化后在鑄造混合物中實際上沒有氧化鈣。

一些類型的粘合劑包括通過加熱固化的非樹脂粘合劑材料。在本文中，這樣的粘合劑稱為熱固化非樹脂粘合劑。

一種熱固化的非樹脂粘合劑包含無機粘土組分，例如硅酸鋁、膨潤土或蒙脫石作為粘合劑材料。在一些實施方式中，將粘土加熱以形成粘土粘合劑基質，其將砂保持在粘土基質中。

其它類型的非樹脂粘合劑還包括硅酸鈉作為粘合劑材料。