一种耐高温覆膜砂制备工艺

1.本发明涉及覆膜砂加工技术领域，尤其是一种耐高温覆膜砂制备工艺。


背景技术：

2.覆膜砂指的是砂粒表面在造型前即覆有一层固体树脂膜的型砂或芯砂。由于覆膜砂具有强度高、发气量低、生产铸件尺寸精度高、表面光洁、便于保存等优点，近年来应用日益广泛。但目前的覆膜砂存在不能满足现有生产的需要。现有技术中多采用钼改性高邻位酚醛树脂做粘结剂，配以脱水剂、固化剂和润滑剂，制得的耐高温覆膜砂耐高温性能获得提高、常温抗弯强度达6mpa。但耐高温覆膜砂在实际应用中，由于原砂表面缺乏针对性的改性，导致实际使用中高温稳定性较差。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种耐高温覆膜砂制备工艺，以提高覆膜砂的强度，提高其使用性能，具体技术方案如下：一种耐高温覆膜砂制备工艺，包括如下步骤：（1）表面处理先将原砂放入混砂机中，加热到160-170℃，保温20-30min，将原砂摊开至厚度1-2cm，在原砂表面喷洒稀硫酸，摊放10-13min；将温度加热到80-100℃，预热10-15min，将温度继续升高至180-190℃，再次将原砂摊开并喷洒稀硫酸，用清水将原砂冲洗至ph为中性，在100-110℃烘1-2h；（2）原砂表面填充将上一步骤处理得到的原砂降温至25-28℃，加入苯胺甲基三乙氧基硅烷在30-35℃下以200-300r/min搅拌40-43min，用超声波处理10-15min，密封放置30-50min；（3）配置成膜液将硅橡胶与四氢呋喃按照质量比1:15-20混合均匀，加入硅橡胶质量2-4%的硫酸钙晶须混合搅拌50-60min；（4）原砂表面吸附将上述膜液和步骤（2）处理过的原砂按照质量比1:58-65混合，加入硅橡胶质量4-7%的n-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷搅拌48-55min，加热到140-150℃固化即可；（5）原砂树脂覆膜以质量份计，将1-3份硼酚醛树脂、4-8份钼酚醛树脂、2-5份钛酚醛树脂、200-300份丙酮混合加热至溶解得到酚醛树脂覆膜液，将酚醛树脂覆膜液和上一步骤中的固化物混合1000-2000r/min搅拌30-50min，将温度升高至180-200℃，冷却粉碎即可。
4.进一步的，步骤（1）中，所述稀硫酸的每次喷洒量为原砂质量的3-5%。
5.进一步的，步骤（1）中，所述稀硫酸的浓度为0.03-0.07mol/l。
6.进一步的，步骤（1）中，所述稀硫酸的温度为3-5℃。
7.进一步的，步骤（1）中，所述原砂粒径为100-200目。
8.进一步的，步骤（2）中，所述超声波功率为800-900w。
9.进一步的，步骤（5）中，所述酚醛树脂覆膜液和固化物的质量比为1:15-18。
10.与现有技术相比，本发明的技术效果体现在：本发明通过将原砂高温处理再喷洒低温的稀硫酸，利用酸的刻蚀效果和砂体在明显温差下的膨胀收缩效果使得砂体表面产生大量刻痕，提高原砂表面的粗糙度，使得原砂有更大的表面积。在表面处理中使得砂体与硅橡胶、硼酚醛树脂、钼酚醛树脂、钛酚醛树脂有更大的接触面。本发明通过砂体与苯胺甲基三乙氧基硅烷充分混合吸附，在硅橡胶覆膜液处理中，促进硅橡胶在砂体表面集中黏附并促进硅橡胶的固化，然后加入酚醛树脂覆膜液进一步固化混合，使得砂体表面覆盖酚醛树脂得到完整的覆膜砂，利用砂体表面的改性和酚醛树脂、硅橡胶的覆膜，显著提高覆膜砂的高温稳定性，使得该覆膜砂制备的铸件具有更好的耐高温效果，在复杂高温条件下性能更为稳定。
具体实施方式
11.下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。以下实施例中使用原砂均为石英砂。
12.实施例1一种耐高温覆膜砂制备工艺，包括如下步骤：（1）表面处理先将原砂放入混砂机中，加热到160℃，保温20min，将原砂倒入散料场摊开至厚度1cm，迅速在原砂表面喷洒稀硫酸，摊放10min；收集原砂放入混砂机中，将温度加热到80℃，预热10min，将温度继续升高至180℃，再次将原砂倒入散料场摊开并喷洒稀硫酸，待原砂降温至室温，用清水将原砂冲洗至ph为中性，在100℃烘1h；所述稀硫酸的每次喷洒量为原砂质量的3%，所述稀硫酸的浓度为0.03mol/l，所述稀硫酸的温度为3℃；所述原砂粒径为100目；（2）原砂表面填充将上一步骤处理得到的原砂降温至25℃，加入苯胺甲基三乙氧基硅烷在30℃下以200r/min搅拌40min，用超声波处理10min，密封放置30min；所述超声波功率为800w；（3）配置成膜液将硅橡胶与四氢呋喃按照质量比1:15混合均匀，加入硅橡胶质量2%的硫酸钙晶须混合搅拌50min；（4）原砂表面吸附将上述膜液和步骤（2）处理过的原砂按照质量比1:58混合，加入硅橡胶质量4%的n-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷搅拌48min，加热到140℃固化即可；（5）原砂树脂覆膜以质量份计，将1份硼酚醛树脂、4份钼酚醛树脂、2份钛酚醛树脂、200份丙酮混合加热至溶解得到酚醛树脂覆膜液，将酚醛树脂覆膜液和上一步骤中的固化物混合1000r/min搅拌30min，将温度升高至180℃，冷却粉碎即可；所述酚醛树脂覆膜液和固化物的质量比为1:15。
13.实施例2一种耐高温覆膜砂制备工艺，包括如下步骤：（1）表面处理先将原砂放入混砂机中，加热到170℃，保温30min，将原砂摊开至厚度2cm，在原砂表面喷洒稀硫酸，摊放13min；将温度加热到100℃，预热15min，将温度继续升高至190℃，再次将原砂摊开并喷洒稀硫酸，用清水将原砂冲洗至ph为中性，在110℃烘2h；所述稀硫酸的每次喷洒量为原砂质量的5%，所述稀硫酸的浓度为0.07mol/l，所述稀硫酸的温度为5℃；所述原砂粒径为200目；（2）原砂表面填充将上一步骤处理得到的原砂降温至28℃，加入苯胺甲基三乙氧基硅烷在35℃下以300r/min搅拌43min，用超声波处理15min，密封放置50min；所述超声波功率为900w；（3）配置成膜液将硅橡胶与四氢呋喃按照质量比1:20混合均匀，加入硅橡胶质量4%的硫酸钙晶须混合搅拌60min；（4）原砂表面吸附将上述膜液和步骤（2）处理过的原砂按照质量比1:65混合，加入硅橡胶质量7%的n-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷搅拌55min，加热到150℃固化即可；（5）原砂树脂覆膜以质量份计，将3份硼酚醛树脂、8份钼酚醛树脂、5份钛酚醛树脂、300份丙酮混合加热至溶解得到酚醛树脂覆膜液，将酚醛树脂覆膜液和上一步骤中的固化物混合2000r/min搅拌50min，将温度升高至200℃，冷却粉碎即可；所述酚醛树脂覆膜液和固化物的质量比为1:18。
14.实施例3一种耐高温覆膜砂制备工艺，包括如下步骤：（1）表面处理先将原砂放入混砂机中，加热到165℃，保温24min，将原砂摊开至厚度1cm，在原砂表面喷洒稀硫酸，摊放13min；将温度加热到100℃，预热10min，将温度继续升高至190℃，再次将原砂摊开并喷洒稀硫酸，用清水将原砂冲洗至ph为中性，在110℃烘1h；所述稀硫酸的每次喷洒量为原砂质量的5%，所述稀硫酸的浓度为0.03mol/l，所述稀硫酸的温度为5℃；所述原砂粒径为100目；（2）原砂表面填充将上一步骤处理得到的原砂降温至28℃，加入苯胺甲基三乙氧基硅烷在30℃下以300r/min搅拌40min，用超声波处理15min，密封放置50min；所述超声波功率为800w；（3）配置成膜液将硅橡胶与四氢呋喃按照质量比1:20混合均匀，加入硅橡胶质量2%的硫酸钙晶须混合搅拌60min；（4）原砂表面吸附将上述膜液和步骤（2）处理过的原砂按照质量比1:65混合，加入硅橡胶质量4%的n-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷搅拌55min，加热到140℃固化即可；
（5）原砂树脂覆膜以质量份计，将3份硼酚醛树脂、8份钼酚醛树脂、2份钛酚醛树脂、200份丙酮混合加热至溶解得到酚醛树脂覆膜液，将酚醛树脂覆膜液和上一步骤中的固化物混合1000r/min搅拌50min，将温度升高至200℃，冷却粉碎即可；所述酚醛树脂覆膜液和固化物的质量比为1:15。
15.对比例设置：试验例分别按照实施例1-3和对比例1-4制作覆膜砂，将覆膜砂制作成覆膜铸件，检测其性能参数，将覆膜铸件在80℃、湿度75%的老化箱中老化60h，再次检测其性能参数。
16.由表可以看出，按照本发明方法的实施例1-3的覆膜铸件抗拉伸强度显著高于对比例1-3，可见本技术的覆膜砂带来了良好的结构改良提高了覆膜铸件的性能。
17.老化后性能参数：
由表看出，老化后，实施例1-3的性能基本与老化前的性能参数相当，对比例1-4的性能参数下降明显，仅仅是老化前的85%左右，可见本发明覆膜是制作的覆膜铸件在高温下稳定性极好，有良好的抗老化效果。