[發明專利]用于制備金屬加工用鑄型的含磷的模制料混合物

有效

• 申請號: 201510213501.2
• 申請日: 2007-10-19
• 公開（公告）號: CN104923715B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: J·米勒;D·克馳;M·佛羅恩;J·科施根
• 申請（專利權）人: ASK化學品股份有限公司
• 主分類號: B22C1/18
• 分類號: B22C1/18;B22C1/00
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 徐麗華

本發明涉及用于制備金屬加工用鑄型的模制料混合物，用于制備鑄型的方法，由該方法獲得的鑄型以及它們的用途。為了制備該鑄型，使用了耐火模制基料和基于水玻璃的粘結劑。將一定比例選自二氧化硅、氧化鋁、氧化鈦和氧化鋅的顆粒狀金屬氧化物加到粘結劑中，其中特別優選采用合成的無定形二氧化硅。該模制料混合物含有磷酸鹽作為關鍵組分。磷酸鹽的添加可以改進鑄型在高熱負荷下的機械強度。

本申請是申請日為2007年10月19日、申請號為200780044630.7、發明名稱為“用于制備金屬加工用鑄型的含磷的模制料混合物”的發明專利申請的分案申請。

背景技術

本發明涉及用于制備金屬加工用鑄型的模制料混合物，其包含至少一種具有流淌能力的且耐火的模制基料(Formgrundstoff)，基于水玻璃的粘結劑，以及一定比例選自二氧化硅、氧化鋁、氧化鈦和氧化鋅的顆粒狀金屬氧化物。本發明進一步涉及使用該鑄型混合物情況下制備金屬加工用鑄型的方法，以及由該方法獲得的鑄型。

用于制備金屬體的鑄型基本上以兩種形式來制備。第一組形成所謂的芯或型(Formen)。由它們組裝成鑄型，該鑄型基本上是待制備鑄件的陰模。第二組形成中空體，即所謂的進料器(Speiser)，其起到平衡存儲器(Ausgleichsreservoir)的作用。它們容納液體金屬，并且通過相應措施確保該金屬在液相中比存在于形成陰模的鑄型中的金屬保持更長時間。若金屬在陰模中凝固，可以從平衡存儲器中再流出液體金屬，由此平衡金屬凝固時發生的體積收縮。

鑄型由耐火材料，例如石英砂組成，其顆粒在鑄型的脫模之后借助于適宜粘結劑粘結在一起，由此確保足夠的鑄型機械強度。也使用已用適宜粘結劑處理過的耐火的模制基料來制備鑄型。該耐火的模制基料優選是具有流淌能力的形式，使得其可以充入適宜的中空模中并在其中凝結。通過該粘結劑在模制基料的顆粒之間產生牢固的粘結，使得鑄型具有所需的機械穩定性。

鑄型必須滿足許多要求。在澆鑄過程本身中，它們首先必須具有足夠穩定性和耐熱性，以便在由一個或多個的鑄型或鑄型部分形成的空腔中容納液體金屬。開始凝固過程之后，通過沿空腔壁形成的凝固金屬層，確保了該鑄型的機械穩定性。該鑄型的材料此時必須在金屬釋放的熱的作用下分解，其分解方式使得其喪失其機械強度，即失去各個耐火材料顆粒之間的粘結。這點例如通過在熱作用下粘結劑的分解得以實現。冷卻之后，搖動凝固后的鑄件，在理想情形下鑄型的材料再崩解為可以從金屬成形體的空腔中倒出的細砂。

為了制備鑄型，能夠使用可以在每種情形下通過冷或熱工藝進行固化的有機和無機粘結劑。術語“冷工藝”用于表示基本上在室溫下進行的工藝，無需加熱鑄型。該過程中，固化主要借助于化學反應來進行，例如該固化過程通過將作為催化劑的氣體引導著穿過待固化的模型而引發。在熱工藝中，將模制料混合物在成形之后加熱到足夠高溫度，以便例如將粘結劑中含有的溶劑驅趕出或者引發用于(例如通過交聯)而固化粘結劑的化學反應。

目前，經常將這些有機粘結劑用于制備鑄型，即對于這些有機粘結劑，通過氣態催化劑促進固化反應或者通過與氣態固化劑的反應而固化。這些工藝稱作“冷芯盒(Cold-Box)”工藝。

使用有機粘結劑制備鑄型的實例為所謂的Ashland冷芯盒工藝。其中，采用雙組份體系。第一組分由多元醇的溶液、通常為酚醛樹脂的溶液組成。第二組分為多異氰酸酯的溶液。由此，依據US 3 409 579A，在成形之后通過使氣態叔胺引導著通過由模制基料和粘結劑組成的混合物，而使聚氨酯粘結劑的兩個組分進行反應。聚氨酯粘結劑的固化反應為加聚，即不存在分解出副產物如水的反應。這種冷芯盒工藝的其它優點包括良好生產率、鑄型的尺寸精確度和良好的技術性能如鑄型的強度、模制基料與粘結劑的混合物的處理時間等。