[發明專利]一種提高無機粘結劑砂強度的方法

有效

• 申請號: 201711391102.0
• 申請日: 2017-12-21
• 公開（公告）號: CN108097866B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 李延海;尹紹奎;劉加軍;譚銳;于瑞龍;張海東;高天嬌
• 申請（專利權）人: 沈陽鑄造研究所有限公司
• 主分類號: B22C1/18
• 分類號: B22C1/18;B22C9/10
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 崔曉蕾

本發明的目的在于提供一種提高無機粘結劑砂強度的方法，其特征在于：在無機粘結劑混砂過程中添加微硅粉，其中微硅粉粒徑為0.2μm，比表面積為23.2m²/g，表面通過硅烷偶聯劑HD?560改性，大大提高了無機粘結劑砂的強度，解決了無機粘結劑型砂的潰散性難題，對于熱空氣硬化無機粘結劑砂在型砂制芯工藝上的應用是非常有益的。

技術領域

本發明屬于鑄造領域，涉及一種鑄造生產造型、制芯過程中使用的無機粘結劑，本發明提供了一種提高其強度的方法。

背景技術

無機粘結劑，粘結強度高，可用于無機粘結劑砂芯的組合粘結、吊芯、封箱等；高溫性能好，可用于陶質澆注系統，澆口及其它耐高溫部位的粘結或修補；使用方便、經濟。現有鑄造技術主要采用無機粘結劑制芯工藝替代具有高污染、高毒害的冷芯盒制芯工藝，所制造的鑄造用型芯具有環保性能好、生產成本低等性能。

從20世紀50年代，無機粘結劑砂開始在我國得到應用，主要集中于CO₂硬化水玻璃砂、有機酯硬化水玻璃砂和加熱硬化無機粘結劑砂的制備工藝、型砂性能、工藝性能和固化機理的研究，所用水玻璃模數通常為2.2-2.6，而對于模數M＜2.0的超低模數無機粘結劑的應用性能和固化機理的研究，基本空白。如果通過微硅粉對模數M＜2.0的超低模數水玻璃的作用，提高其型砂的粘結強度，將無機粘結劑的加入量降低到3.0％以下，有利于改善無機粘結劑型砂的潰散性，對于無機粘結劑砂的推廣應用是非常有益的。

微硅粉又叫硅灰，是冶煉硅鐵和金屬硅時被煙氣帶出的超細顆粒，是一種非金屬礦物，主要成分為SiO₂，其表面含有豐富的羥基結構，而具有高反應活性，在建筑、涂料和鑄造等領域得到廣泛應用。但微硅粉的強親水性導致了其難以潤濕和分散，限制了其性能的發揮，因此必須對其進行表面改性，改變微硅粉的表面的物化性質，提高其與無機分子間的相容性和結合力，改善加工工藝。

發明內容

針對微硅粉的特性及在無機粘結劑砂中的特點，本發明在無機粘結劑混砂過程中加入改性微硅粉，提高其型砂的粘結強度，將無機粘結劑的加入量降低到3.0％以下，有利于改善無機粘結劑型砂的潰散性，對于無機粘結劑砂的推廣應用是非常有益的。

本發明具體提供了一種提高無機粘結劑砂強度的方法，其特征在于：在無機粘結劑混砂過程中加入改性微硅粉，微硅粉表面通過硅烷偶聯劑HD-560改性，使無機粘結劑—硅烷偶聯劑—無機材料之間產生一種良好的界面結合，將兩種性質差異較大的材料牢固的結合在一起，從而實現提高無機粘結劑砂強度的目的。

經偶聯劑處理后，微硅粉表面可與無機粘結劑產生相容性，分散性也可以得到改善，本發明選擇硅烷偶聯劑HD-560進行改性，它對表面具有羥基的無機粒子最有效，非常適合微硅粉的表面改性。

本發明所述提高無機粘結劑砂強度的方法，其特征在于：所述無機粘結劑為模數M＜2.0的超低模數無機粘結劑，特別針對910無機粘結劑(沈陽鑄造研究所)，微硅粉粒徑為0.2μm，比表面積為23.2m²/g，微硅粉粒徑小，比表面積大，其顆粒表面含有的羥基多、活性高、偶聯劑改性效果明顯，大大提高了無機粘結劑砂強度。

本發明所述提高無機粘結劑砂強度的方法，其特征在于：無機粘結劑與其改性劑的質量比為1-3:1。

本發明所述提高無機粘結劑砂強度的方法，其特征在于，具體步驟如下：

1)微硅粉改性：采用硅烷偶聯劑HD-560為改性劑，對微硅粉進行表面改性，改性過程為：將一定量微硅粉加入到三孔瓶中，加入1:1的氨水，調節pH＝8.5-10，加熱到120℃，保溫2小時，脫水，90℃溫度下加入微硅粉不同質量分數的硅烷偶聯劑進行表面改性，攪拌60min后，110℃干燥。