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CN111889615A - 一种耐高温覆膜砂 - Google Patents

一种耐高温覆膜砂 Download PDF

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CN111889615A CN202010750862.1A CN202010750862A CN111889615A CN 111889615 A CN111889615 A CN 111889615A CN 202010750862 A CN202010750862 A CN 202010750862A CN 111889615 A CN111889615 A CN 111889615A
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胡胜利
吴武灿
王古月
胡金武
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Abstract

本发明属于覆膜砂技术领域，具体涉及一种耐高温覆膜砂。一种耐高温覆膜砂包括如下重量份数的原料，硅砂100份、占硅砂重量2‑3％的酚醛树脂、占酚醛树脂重量7‑14％的碳纤维、占酚醛树脂重量12‑20％的固化剂、占酚醛树脂重量5‑9％的润滑剂。本发明在覆膜砂的制备过程中加入碳纤维，利用碳纤维的耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等性能，并限定了碳纤维的加入量为酚醛树脂重量7‑14％，使所制备的覆膜砂热态抗拉强度较高、耐热时间较长。

Description

一种耐高温覆膜砂
技术领域
本发明属于覆膜砂技术领域，具体涉及一种耐高温覆膜砂。
背景技术
铸造是机械制造的基础行业之一，铸件重量的好坏直接影响由其所制造的机械产品重量的高低，壳型铸造属于精密铸造的一种，广泛使用覆膜砂作为造型材料，具有铸件尺寸精度和表面光洁度高、金相组织和机械性能好的特点，且铸件废品率低、可浇注薄壁铸件，生产效率高，可铸造的合金范围广。
随着工业的发展和社会的进步，尤其是汽车行业的发展，对铸件的重量和铸造业的发展提出了更高的要求。在壳型铸造中，在满足一定的常温抗拉强度下，更重要的是要求壳型具有好的高温抗拉强度、长的耐热时间。耐高温覆膜砂的研发对精密铸造的发展起着决定性的作用。但现有技术中的热高温覆膜砂还不能满足精密铸造对耐高温覆膜砂的要求。因此耐高温覆膜砂的研发至关重要。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种耐高温覆膜砂。
一种耐高温覆膜砂，包括如下重量份数的原料，硅砂100份、占硅砂重量2-3％的酚醛树脂、占酚醛树脂重量7-14％的碳纤维、占酚醛树脂重量12-20％的固化剂、占酚醛树脂重量5-9％的润滑剂。
进一步的，碳纤维的粒径小于等于200目。当碳纤维的粒径大于200目时，所制备的覆膜砂中碳纤维不沾附在树脂上，而是单独存在于砂粒之间，使在覆膜砂中加入碳纤维不能有效提高覆膜砂的耐高温性能，因此本发明中选用粒径小于200目的碳纤维。
进一步的，碳纤维的粒径为200-300目。
进一步的，硅砂的粒径为50-200目。
进一步的，硅砂中二氧化硅的含量大于等于98％。
进一步的，润滑剂为硬质酸钠或硬质酸钙。
进一步的，固化剂为乌洛托品。
进一步的，酚醛树脂为热塑性酚醛树脂。
本发明提供了一种耐高温覆膜砂的制备方法：
(1)将硅砂加热至130-150℃，置入混砂机中；
(2)向混砂机内加入酚醛树脂，搅拌25-40s，使酚醛树脂完全融化；
(3)向混砂机内加入碳纤维，搅拌10-20s,使碳纤维和树脂混合均匀；
(4)向混砂机内加入固化剂和水，迅速降温，搅拌30-50s，使树脂完全固化；
(5)向混砂机内加入润滑剂，搅拌30-50s，使覆膜砂成粒状；
(6)破碎筛分得到耐高温覆膜砂。
与现有技术相比，本发明达到如下有益效果。
本发明在覆膜砂的制备过程中加入碳纤维，利用碳纤维具备的耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等性能，并限定了碳纤维的加入量为酚醛树脂重量7-14％，使所制备的覆膜砂热态抗拉强度较高、耐热时间较长。
本发明提供了一种耐高温覆膜砂的制备方法，在树脂融化后即加入碳纤维，可以保证碳纤维黏附在树脂膜上，能够有效发挥碳纤维在覆膜砂中的作用，使所制备的覆膜砂耐高温性能优异。
具体实施方式
下面将结合本发明中的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1
称取100kg硅砂，2kg热塑性酚醛树脂，0.2kg碳纤维，0.2kg乌洛托品，0.15kg硬质酸钙，其中碳纤维的粒径为270目。
(1)将硅砂加热至150℃，置入混砂机中；
(2)向混砂机内加入酚醛树脂，搅拌40s，使热塑性酚醛树脂完全融化；
(3)向混砂机内加入碳纤维，搅拌20s,使碳纤维和树脂混合均匀；
(4)向混砂机内加入固化剂和水，迅速降温，搅拌40s，使树脂完全固化；
(5)向混砂机内加入润滑剂，搅拌30s，使覆膜砂成粒状；
(6)破碎筛分得到耐高温覆膜砂。
实施例2
称取100kg硅砂，3kg热塑性酚醛树脂，0.3kg碳纤维，0.4kg乌洛托品，0.2kg硬质酸钙，其中碳纤维的粒径为200目。
(1)将硅砂加热至140℃，置入混砂机中；
(2)向混砂机内加入酚醛树脂，搅拌30s，使热塑性酚醛树脂完全融化；
(3)向混砂机内加入碳纤维，搅拌15s,使碳纤维和树脂混合均匀；
(4)向混砂机内加入固化剂和水，迅速降温，搅拌50s，使酚醛树脂完全固化；
(5)向混砂机内加入润滑剂，搅拌40s，使覆膜砂成粒状；
(6)破碎筛分得到耐高温覆膜砂。
实施例3
称取100kg硅砂，2.2kg热塑性酚醛树脂，0.4kg碳纤维，0.5kg乌洛托品，0.25kg硬质酸钙，其中碳纤维的粒径为230目。
(1)将硅砂加热至130℃，置入混砂机中；
(2)向混砂机内加入酚醛树脂，搅拌30s，使热塑性酚醛树脂完全融化；
(3)向混砂机内加入碳纤维，搅拌15s,使碳纤维和树脂混合均匀；
(4)向混砂机内加入固化剂和水，迅速降温，搅拌50s；
(5)向混砂机内加入润滑剂，搅拌40s，使覆膜砂成粒状；
(6)破碎筛分得到耐高温覆膜砂。
实施例4
称取100kg硅砂，2.7kg热塑性酚醛树脂，0.35kg碳纤维，0.45kg乌洛托品，0.22kg硬质酸钙，其中碳纤维的粒径为200目。
(1)将硅砂加热至140℃，置入混砂机中；
(2)向混砂机内加入酚醛树脂，搅拌30s，使热塑性酚醛树脂完全融化；
(3)向混砂机内加入碳纤维，搅拌20s,使碳纤维和树脂混合均匀；
(4)向混砂机内加入固化剂和水，迅速降温，搅拌40s；
(5)向混砂机内加入润滑剂，搅拌40s，使覆膜砂成粒状；
(6)破碎筛分得到耐高温覆膜砂。
对比例1
称取100kg硅砂，2kg热塑性酚醛树脂，0.2kg碳纤维，0.2kg乌洛托品，0.15kg硬质酸钙，其中碳纤维的粒径为100目。
(1)将硅砂加热至150℃，置入混砂机中；
(2)向混砂机内加入酚醛树脂，搅拌40s，使热塑性酚醛树脂完全融化；
(3)向混砂机内加入碳纤维，搅拌20s,使碳纤维和树脂混合均匀；
(4)向混砂机内加入固化剂和水，迅速降温，搅拌40s；
(5)向混砂机内加入润滑剂，搅拌30s，使覆膜砂成粒状；
(6)破碎筛分得到耐高温覆膜砂。
对比例2
称取100kg硅砂，2kg热塑性酚醛树脂，0.2kg碳纤维，0.2kg乌洛托品，0.15kg硬质酸钙，其中碳纤维的粒径为200目。
(1)将硅砂加热至150℃，置入混砂机中；
(2)向混砂机内加入酚醛树脂，搅拌40s，使热塑性酚醛树脂完全融化；
(3)向混砂机内加入固化剂、水和碳纤维，迅速降温，搅拌40s，使树脂完全固化；
(4)向混砂机内加入润滑剂，搅拌30s，使覆膜砂成粒状；
(5)破碎筛分得到耐高温覆膜砂。
对比例3
称取100kg硅砂，2kg热塑性酚醛树脂，0.5kg碳纤维，0.2kg乌洛托品，0.15kg硬质酸钙，其中碳纤维的粒径为200目。
(1)将硅砂加热至150℃，置入混砂机中；
(2)向混砂机内加入酚醛树脂，搅拌40s，使热塑性酚醛树脂完全融化；
(3)向混砂机内加入碳纤维，搅拌20s,使碳纤维和树脂混合均匀；
(4)向混砂机内加入固化剂和水，迅速降温，搅拌40s；
(5)向混砂机内加入润滑剂，搅拌30s，使覆膜砂成粒状；
(6)破碎筛分得到耐高温覆膜砂。
对比例4
称取100kg硅砂，2kg热塑性酚醛树脂，0.1kg碳纤维，0.2kg乌洛托品，0.15kg硬质酸钙，其中碳纤维的粒径为200目。
(1)将硅砂加热至150℃，置入混砂机中；
(2)向混砂机内加入酚醛树脂，搅拌40s，使热塑性酚醛树脂完全融化；
(3)向混砂机内加入碳纤维，搅拌20s,使碳纤维和树脂混合均匀；
(4)向混砂机内加入固化剂和水，迅速降温，搅拌40s；
(5)向混砂机内加入润滑剂，搅拌30s，使覆膜砂成粒状；
(6)破碎筛分得到耐高温覆膜砂。
对实施例1-4和对比例1-4按照GB/T8583-2008标准检测覆膜砂的常温抗拉强度、常温抗压强度、灼烧减量、发气量、热态抗拉强度；耐热时间测试方法为：将制好的“一”型样块，平稳放置在“凹”型支架上，放入1000℃的高温炉中，测量其塌落时间；测试结果如表1所示。
表1覆膜砂的性能测试结果
Figure BDA0002610007530000051
综上所述，本发明制备了一种耐高温覆膜砂，通过在原料中添加碳纤维，并限定了碳纤维的粒径、含量以及加入时机，使所制备的覆膜砂的常温抗拉强度大于等于4.0Mp，灼烧减量小于等于3.4％，发气量小于等于20mL/g，热态抗拉强度大于等于2.0Mpa，耐热时间大于等于200s。由对比例1中测试结果可知，与实施例中制备的覆膜砂相比对比例1中所制备的覆膜砂的热态抗拉强度降低、耐热时间缩短，主要原因在于覆膜砂的制备过程中加入碳纤维的粒径大于200目时，会导致碳纤维不粘附在酚醛树脂上，而是单独存在于砂粒之间，使纤维不能有效的发挥其增强和增韧的作用；由对比例2的测试数据可知，与实施例中制备的覆膜砂相比对比例2中所制备的覆膜砂也存在热态抗拉强度降低、耐热时间缩短的情况，主要原因在于加入固化剂后再加入碳纤维，也会造成碳纤维无法粘附在酚醛树脂上，使碳纤维不能有效的发挥其使用效果；由对比例3的测试结果可知，与实施例中制备的覆膜砂相比对比例3所制备的覆膜砂的热态抗拉强度降低，主要原因在于当覆膜砂的制备过程中加入过多的碳纤维时，会阻碍制芯时树脂间得融合结块，影响覆膜砂的性能；由对比例4的测试结果可知，与实施例中制备的覆膜砂相比对比例4中制备的覆膜砂的热态抗拉强度降低、耐热时间缩短的情况，主要原因在于加入碳纤维的量较少时，碳纤维也起不到对覆膜砂性能明显的改善作用。
以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (9)

1.一种耐高温覆膜砂，其特征在于，包括如下重量份数的原料，硅砂100份、占所述硅砂重量2-3％的酚醛树脂、占所述酚醛树脂重量7-14％的碳纤维、占所述酚醛树脂重量12-20％的固化剂、占所述酚醛树脂重量5-9％的润滑剂。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温覆膜砂，其特征在于，所述碳纤维的粒径小于等于200目。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温覆膜砂，其特征在于，所述碳纤维的粒径为200-300目。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温覆膜砂，其特征在于，所述硅砂的粒径为50-200目。
5.根据权利要求1所述的一种耐高温覆膜砂，其特征在于，所述硅砂中二氧化硅的含量大于等于98％。
6.根据权利要求1所述的一种耐高温覆膜砂，其特征在于，所述润滑剂为硬质酸钠或硬质酸钙。
7.根据权利要求1所述的一种耐高温覆膜砂，其特征在于，所述固化剂为乌洛托品。
8.根据权利要求1所述的一种耐高温覆膜砂，其特征在于，所述酚醛树脂为热塑性酚醛树脂。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种耐高温覆膜砂，其特征在于，采用如下制备方法：
(1)将所述硅砂加热至130-150℃，置入混砂机中；
(2)向混砂机内加入所述酚醛树脂，搅拌25-40s，使所述酚醛树脂完全融化；
(3)向混砂机内加入所述碳纤维，搅拌10-20s，使所述酚醛树脂和所述碳纤维均匀混合；
(4)向混砂机内加入固化剂和水，迅速降温，搅拌30-50s，使所述酚醛树脂完全固化；
(5)向混砂机内加入所述润滑剂，搅拌30-50s，使覆膜砂成粒状；
(6)破碎筛分得到所述耐高温覆膜砂。
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