СУСПЕНЗИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ФОРМ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОФОРЕЗА Российский патент 2008 года по МПК B22C1/02 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к изготовлению керамических форм по удаляемым моделям методом электрофореза.

Известны составы форетических суспензий, содержащие глину, для придания суспензиям седиментационной устойчивости, огнеупорный наполнитель, состоящий из маршалита и кварцевого песка, электролит и воду. Например, известна форетическая суспензия с составом, мас.%: огнеупорный наполнитель - основа; вода - 14-18; глина - 6-15; электролит - 0,05-0,2 (А.с. 329945 СССР).

Сущность изготовления керамических форм методом электрофореза заключается в том, что удаляемую модель, с предварительно нанесенным на нее токопроводящим слоем, помещают в специальный электролизер наполненный суспензией. К токопроводящему слою модели подводят внешнее напряжение. Анодом является токопроводящий слой модели, а катодом, чаще всего, сам электролизер. Отрицательно заряженные частицы дисперсной фазы суспензии перемещаются к аноду (к модели), образуя на модели плотный и прочный осадок (оболочку) толщиной 5-7 мм (Б.И.Сыч, А.В.Рыжков, Б.А.Каширин, О.Н.Хорошилов. Применение электрофореза для изготовления форм точного литья // Экономия металла при конструировании и производстве отливок: Межвузовский сборник научных трудов. Вып.2. - Пенза: Пензенский политехнический ин-т, 1988, - с.33).

Недостатком известного изобретения является низкая седиментационная устойчивость форетической суспензии. Указанный недостаток обусловлен, прежде всего, содержанием в известной форетической суспензии глины.

Данный недостаток устраняется изобретением, сущность которого заключается в использовании водного раствора поливинилового спирта (ПВС) для стабилизации форетической суспензии.

Технический результат, получаемый при реализации изобретения, заключается в повышении седиментационной устойчивости форетической суспензии. При этом предлагаемая форетическая суспензия используется при следующем количественном соотношении ингредиентов, мас.%:

- 0,01-0,09% водный раствор ПВС25-30- 10% водный раствор триполифосфата натрия (ТПФН)0,06-0,14- огнеупорный наполнительостальное

В качестве огнеупорного наполнителя используется смесь, мас.%:

- кварцевый песок10-25- маршалитостальное.

Для достижения технического результата вязкость форетической суспензии должна составлять 12-17 с по ВЗ-4.

Седиментационный анализ суспензий проводился согласно известной методике (Практикум по коллоидной химии и электронной микроскопии/ Под ред. Воюцкого С.С. М.: Химия, 1974). По указанной методике приготовленные суспензии разливают по мерным цилиндрам и перемешивают механическим путем. Затем, поставив цилиндры в ряд, измеряют объемы седиментационных осадков до тех пор, пока объемы не перестанут изменятся. По предельному объему седиментационного осадка оценивают сравнительную агрегативную устойчивость исследованных суспензий, т.е. чем больше значение объема, тем меньше седиментационная устойчивость суспензии.

Так, при содержании в форетической суспензии 0,01% водного раствора ПВС, взятого в количестве 25% от массы суспензии, объем седиментационного осадка равен 34 см³. При меньших концентрациях ПВС в суспензии наблюдается неудовлетворительная седиментационная устойчивость последней, со значением объемов 36-38 см³ и более. При увеличении содержания в суспензии ПВС объем осадка уменьшается и при введении в суспензию 0,09% водного раствора ПВС, взятого в количестве 30% от массы суспензии объем седиментационного осадка достигает минимума и равен 19 см³. Дальнейшее увеличение содержания ПВС в форетической суспензии нецелесообразно, т.к. приводит к снижению электрофоретической подвижности частиц дисперсной фазы и, следовательно, к снижению интенсивности процесса электрофореза.

В таблице приведены составы предложенной форетической суспензии и свойства суспензий при разных содержаниях ПВС.

ТаблицаНаименование ингредиентаСоотношение ингредиентов, мас.%, в суспензиях 1-5123450,01% водный раствор ПВС222528303310% водный раствор ТПФН0,080,080,080,080,08Огнеупорный наполнительостальноеостальноеостальноеостальноеостальноеСвойства форетических суспензий 1-5, при разных концентрациях ПВСОбъем седиментационного осадка, см³3834271916

Готовится форетическая суспензия следующим образом. Для лучшего растворения, отмеренное количество сухого ПВС заливают необходимым объемом воды при комнатной температуре и оставляют на сутки. Например, для приготовления десяти литров 0,01% водного раствора ПВС, необходимо использовать 1 грамм сухого ПВС. Затем, полученный раствор, при непрерывном перемешивании доводят до 80-85°С и выдерживают до полного растворения ПВС. После приготовления водного раствора ПВС, в данном случае 0,01%, и его охлаждения до температуры окружающей среды, готовят непосредственно саму форетическую суспензию. Для этого в емкость, при постоянной температуре, заливают необходимое количество водного раствора ПВС и электролита. Например, 28% 0,01% водного раствора ПВС и 0,06% 10% водного раствора ТПФН (от массы суспензии). После перемешивания в течение 5-7 минут порциями засыпают наполнитель, например состоящий из 17% песка и 83% маршалита. Введение наполнителя останавливают при достижении форетической суспензией вязкости 12-17 с по ВЗ-4.

По окончании введения огнеупорного наполнителя смесь перемешивают в течение 35-45 минут.

Изобретение относится к литейному производству. Суспензия содержит электролит в виде 10% водного раствора триполифосфата натрия, маршалит, кварцевый песок и дополнительно 0,01-0,09% водного раствора поливинилового спирта. Добавление 25-30 мас.% 0,01-0,09% водного раствора поливинилового спирта в форетическую суспензию приводит к ее стабилизации и обеспечивает повышение седиментационной устойчивости суспензии. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Суспензия для изготовления керамических форм методом электрофореза, содержащая электролит в виде 10%-ного водного раствора триполифосфата, огнеупорный наполнитель, состоящий из маршалита и кварцевого песка, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит водный раствор поливинилового спирта при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

0,01-0,09%-ный водный раствор ПВС25-3010%-ный водный раствор триполифосфата натрия0,06-0,14огнеупорный наполнительостальное

кварцевый песок10-25маршалитостальное