СОСТАВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ Российский патент 2023 года по МПК B22C1/18 

Изобретение относится к литейному производству, а именно к составу для изготовления литейных форм для литья по выплавляемым моделям.

Известна композиция на основе струвита-К и синергита, описанная в патенте № 2683837, содержащая оксид магния (MgO), монокалийфосфат (МКР) и штукатурный гипс (полугидрат сульфата кальция).

Недостатком известной композиции является необходимость использования большого количества регулирующих добавок.

Известен состав для литья зубных протезов и высокоточного литья высокотемпературных сплавов, описанный в патенте №993942, содержащий следующие компоненты, мас.%: аммоний фосфорнокислый 7-15; окись магния 4-10; коллоидный кремнезём 3,22-6,93%, гидроокись лития 0,016-0,0346; вода 16,082-18,22, кварцевый песок – остальное.

Недостатком известного состава является применение крупнозернистого кварцевого песка, ухудшающего качество поверхности керамических форм, а так же дорогостоящих фосфата аммония и оксида магния.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности признаков является состав суспензии для изготовления керамических форм по выплавляемым моделям, описанный в патенте RU 2295418 C1. Суспензия содержит, мас.%: алюмоборфосфат 16,0-18,0; вода 16,0-18,0; поверхностно-активное вещество 0,1-0,5; магнийсиликатный порошок 3,5-5,0; пылевидный огнеупорный наполнитель - остальное. Суспензия в качестве пылевидного огнеупорного наполнителя содержит электрокорунд. Магнийсиликатный порошок содержит оксид магния, оксид кремния и оксиды кальция, хрома, алюминия при следующем соотношении, мас.%: MgO≥75; SiO2≤20; СаО, Cr2O3, Al2O3≤5. Данный состав выбран за прототип.

Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемого состава, – наполнитель и связующее.

Недостатком известного состава, принятого за прототип, является значительное содержание дорогостоящего электрокорунда.

Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, является снижение себестоимости получаемых керамических форм при сохранении качества поверхности получаемых керамических форм.

Указанный технический результат достигается тем, что известный состав для изготовления литейных форм, содержащий наполнитель и связующее, согласно изобретению в качестве наполнителя содержит мелкодисперсный струвит с размером частиц не более 10 мкм, а в качестве связующего - коллоидный кремнегель из гидросиликата магния с влажностью 41 -50% при следующем соотношении ингредиентов, % мас.:

указанный струвит 50-60 указанный коллоидный кремнегель 40-50

Признаки заявляемого технического решения, отличительные от прототипа, – использование в качестве наполнителя мелкодисперсного струвита с размером частиц не более 10 мкм; использование в качестве связующего коллоидного кремнегеля из гидросиликата магния с влажностью 41-50%; количественное соотношение используемых ингредиентов, мас. %: указанный струвит 50-60; указанный коллоидный кремнегель 40-50.

Для приготовления состава для изготовления литейных форм используют следующие ингредиенты:

- струвит (ортофосфат магния аммония), полученный из промышленных отходов – представляет собой мелкодисперсный порошок белого цвета с размером частиц от 1 до 10 мкм, термостойкий, не гигроскопичный.

- коллоидный кремнегель из гидросиликата магния – представляет собой опалесцирующий раствор желтоватого цвета, pH 0-7, влажность 41-50%. Взрыво- и пожаробезопасный, не ядовит, экологически безопасен.

В качестве источника струвита могут быть использованы хозбытовые и производственные стоки, содержащие фосфат-ионы и ионы аммония, обработанные соединениями магния

В качестве связующего могут быть использованы отвалы, содержащие гидросиликат магния (серпентинит, тальк), после кислотной обработки.

Использование струвита (ортофосфата магния аммония), полученного из промышленных отходов, в качестве сырья вместо огнеупорного наполнителя и магнийсиликатного порошка позволяет снизить себестоимость получаемого состава.

Использование в качестве связующего коллоидного кремнегеля из гидросиликата магния с влажностью 41-50% обеспечивает необходимую пластичность указанного состава и высокую прочность получаемых керамических форм.

Возможность получения состава для изготовления литейных форм подтверждается следующими примерами.

Пример 1. Для связывания струвита в единую массу использовали коллоидный кремнегель (SiO₂) с влажностью 42,195% и рН среды 0 ед. предварительно извлеченным из гидросиликата магния (серпентинита) методом кислотной вытяжки. Струвит массой 0,717г смешивали с кремнегелем массой 0,485г (40,3% масс. от общей массы) до образования пластичной массы. Полученной массой заполняли фторопластовые формы (матрицы) с размером отверстий диаметром 3,9 мм и высотой 2,9 мм и сушили образцы 24 часа при температуре 25 град. С и далее в течение 1 ч при температуре 200 град.С в сушильном шкафу. После извлечения таблеток из матрицы (методом выталкивания штоком) их обжигали при температуре 1000 град.С.

У полученных гранул измеряли прочность на сжатие на приборе ИПГ-1М. Результаты измерений представлены в таблице.

Пример 2. Изготовили таблетки аналогично примеру 1 с тем отличием, что масса струвита составляла 0,715 г, а кремнегеля – 0,532г (43,2% масс. от общей массы).

У полученных таблеток измеряли прочность на сжатие на приборе ИПГ-1М. Результаты измерений представлены в таблице.

Пример 3. Изготовили таблетки аналогично примеру 1 с тем отличием, что кремнегель предварительно нейтрализовали раствором аммиака 25% до нейтрального значения рН среды, масса струвита составляла 0,710 г, масса кремнегеля также составляла 0,710 г (50% масс. от общей массы).

У полученных таблеток измеряли прочность на сжатие на приборе ИПГ-1М. Результаты измерений представлены в таблице.

Пример 4. Изготовили таблетку аналогично примеру 1 с тем отличием, что использовали кремнегель (SiO₂) с влажностью 49,161%.

У полученных таблеток измеряли прочность на сжатие на приборе ИПГ-1М. Результаты измерений представлены в таблице.

Таблица

Результаты измерений прочности на сжатие керамических таблеток.

Содержание струвита, масс.% 59,7 56,8 50 59,7 Содержание кремнегеля, масс.% 40,3 43,2 50 40,3 рН кремнегеля 0 0 7 0 Влажность кремнегеля, масс.% 42,195 42,195 42,195 49,161 Среднее значение прочности для 10 таблеток, Н 82,01 40,73 138,84 81,03

Предложенный состав обладает высокими прочностными свойствами, что позволяет изготавливать керамические формы для высокоточного литья и может найти применение в литейной промышленности.

Изобретение относится к области литейного производства. Состав для изготовления литейных форм содержит 50-60 мас.% мелкодисперсного струвита с размером частиц не более 10 мкм в качестве наполнителя и 40-50 мас.% коллоидного кремнегеля из гидросиликата магния с влажностью 41-50% в качестве связующего. Обеспечивается использование производственных отходов при сохранении качества поверхности получаемых керамических форм. 1 табл., 4 пр.

Состав для изготовления литейных форм, содержащий наполнитель и связующее, отличающийся тем, что в качестве наполнителя содержит мелкодисперсный струвит с размером частиц не более 10 мкм, а в качестве связующего – коллоидный кремнегель из гидросиликата магния с влажностью 41-50% при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

мелкодисперсный струвит 50-60 коллоидный кремнегель 40-50