Суспензия для изготовления керамических форм по выплавляемым моделям Советский патент 1985 года по МПК B22C1/10 B22C1/18 

оо

00

to

Ю

сх

Изобретение относится к литейному производству, в частности к получению точного литья в керамических формах.

Известна огнеупорная суспензия, содержащая алюмохромфосфатное связующее (АХФС), хлористый барий, поверхностно-активное вещество (ПАВ), воду и огнеупорный наполнитель 1.

Недостатком этой суспензии является длительность процесса отверждения слоя покрытия при комнатной температуре (более 12 ч), поскольку в ее составе содержится незначительное количество отвердителей, входящих в огнеупорный наполнитель в виде оксидов железа, кальция, магния и других веществ в виде примесей.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является суспензия для изготовления керамических форм, включающая АХФС, хлорид щелочно-земельного металла, воду, поверхностно-активное вещество (ПАВ), отвердитель, огнеупорный наполнитель. В качестве отвердителя суспензия содержит щлак феррохромового производства или Al(OH)i 2.

Недостатками известной суспензии являются длительность процесса отверждения и низкие механические свойства слоя покрытия. Вследствие того, что в известном составе в качестве отвердителей используется щлак феррохромового производства или гидроксид алюминия, представляющие собой порошкообразные нерастворимьйе в данном связующем материалы.

Частицы отвердителя агрегатируют, а в ряде случаев они подвергаются седиментации, что приводит к уменьшению поверх ости соприкосновения с АХФС и, следовательно, к снижению активности суспензии.

Целью изобретения является ускорение .времени отверждения суспензии и повышение прочностных свойств форм после выплавки модели.

Эта цель достигается тем, что суспензия, включающая огнеупорный наполнитель, алюмохромфосфатное связующее, анионактивное поверхностное вещество, хлорид щелочно-земельного металла, воду и отвердитель, в качестве отвердителя содержит 9-11-ный раствор щелочи при следующем соотнощении ингредиентов, мас.°/о: Алюмохромфосфатное связующее13,0-20,0

Хлорид щелочно-земельного металла2,0-4,0 Вода 12,0-16,0 Анионактивное поверхностное вещество 0,08-0,1 9-1 F/0-ный водный раствор щелочи 2,0-8,0 Огнеупорный наполнитель Остальное. 10 1°/о-ный водный раствор щелочи-отвердитель действует путем снижения рН раствора АХФС.

Введение 9-11%-ного водного раствора щелочи в качестве отвердителя способствует первоначальной нейтрализации дигидрофосфатов хрома и алюминия и переводу их в нерастворимые гидроксиды, а при дальнейшем подщелачивании приводит к образованию растворимых алюминиматов и хроматов натрия по реакции

СгАЦНгРО) 6 + 24NaOH - (ОН)4(НгО)г 4-6МазР04Ч+ 12НгО + (ОН)4 (HjO)j. Образующиеся гидратированные комплексы легко теряют гидратационную воду и

5 переходят в обезвоженные соли NaAIOj и NaCrOz, что имеет место при отверждении слоя покрытия.

АХФС после отверждения придает оболочке высокие прочностные свойства, а хлорид щелочно-земельного металла - прочность при высоких температурах. Вода - растворитель служит для оптимального подбора плотности связующего раствора АХФС. ПАВ,, увеличивая смачиваемость огнеупорного наполнителя, повышают прочность оболочки и снижают вязкость покрытия. Огнеупорный наполнитель - основа покрытия формирует вместе со связующим огнеупорную оболочку. Для выбора оптимального количества щелочи, необходимой для протекания указанных реакций, приготавливаются

0 различные по содержанию составы огнеупорной суспензии и проводятся сравнительные испытания свойств с известным составом.

Суспензию приготавливают следуюш.им образом.

Готовый водный раствор хлорида кальция плотностью d l,16 г/см, что соответствует 17,8 с/с концентрации (мае) в объеме 1 л. К полученному раствору добавляют 1,5 л АХФС и перемешивают 5-7 мин. Получаемая смесь растворов имеет плотность 1,34-1,36 г/см.

В смесь растворов вводят расчетное количество 10-1%-ного водного раствора щелочи (NaOH) марки «х4, ГОСТ 4326-47, огнеупорного наполнителя-маршалита марки ПК-3, ГОСТ 9077-59, расчетное количество которого составляет 4,5 кг и 4 мл ПАВ. Суспензию перемешивают при водяном охлаждении мещалки в течение 20-30 мин. Наименьшее время перевода АХФС в

0 комплексные соли имеет место при использовании 10°/о-ного раствора щелочи в пределах + 1%, т.е. 9-110/0.

В качестве анионактивных поверхностных веществ в суспензию вводят контакт черный нейтральный ректифицированный 5 (КЧНР) по ТУ-38-3022-74 и сульфонол по ТУ-6-01-1001-75.

Аналогичным путем приготовляют и остальные варианты суспензий.

В табл. 1 приведены составы 1-5 предлагаемых суспензий и состав 6 известной суспензий.

Из суспензий изготавливаются четырехслойные образцы для испытаний керамики на изгиб по известной методике. Для опре,деления времени отверждения слоя покрытия суспензию наносят на восковые модели и подвергают разрушению через определенное время.

В табл. 2 представлены результаты исследования оболочек.

Из приведенных данных табл. 2 следует, что лучшими свойствами обладают суспензии составов 2-4, т.е. те, в которые вводят 10 + 1%-ный водный раствор щелочи в количестве 2-8 вес.%.

Живучесть предлагаемой суспензии велика (хотя и несколько ниже, чем у известной) и удовлетворяет любое производство. Сырая прочность значительно выше, чем у известной суспензии, а деформация оболочек при 900°С практически не изменяется.

При содержании 9-11°/о-ного водного раствора ш.елочи в суспензии менее 2 Бес.% увеличивается время отверждения слоя покрытия, что является результатом лишь частичного подш,елачивания раствора суспензии, а следовательно, неполного перевода АХФС в растворимую форму. При содержаНИИ раствора щелочи блоее 8 вес.% не наблюдается дальнейшее ускорение процесса отверждения и, кроме того, имеет место ухудшение механических свойств.

Примеры использования анионактивных поверхностных веществ, вводимых в огнеупорную суспензию с обоснованием их граничных значений, например КЧНР по ТУ38-3022-74, и сульфонола (ТУ-6-01-1001-75), приведены в табл. 3 и 4, а в табл. 5 представлены результаты исследований свойств оболочек.

Таким образом, при содержании ПАВ менее 0,08% снижается прочность оболочки при комнатной температуре, при содержании ПАВ более 0,10% снижается прочность как при комнатной температуре, так и при высокой вследствие вспенивания суспензии.

Реализация изобретения позволяет уменьщить время отверждения на 40% и повысить механические свойства керамических форм в сыром состоянии в 1,4-1,6 раза.

Таблица 1

СУСПЕНЗИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ФОРМ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ, включающая огнеупорный наполнитель, алюмохромфосфатное связующее, анионактивное поверхностное вещество, хлорид щелочноземельного металла, воду и отвердитель, отличающаяся тем, что, с целью ускорения времени ее отверждения и повышения прочностных свойств формы после выплавления модели, суспензии содержит в качестве отвердителя 9-11 /о-ный водный раствор щелочи при следующем соотношении ингредиентов, мае./о; Алюмохромфосфатное связующее13,0-20,0 Хлорид щелочно-земельно го металла2,0-4,0 Вода 12,0-16,0 Анионактивное поверхностное вещество 0,08-0,1 9-11%-ный водный растi вор щелочи 2,0-8,0 Огнеупорный наполнитель Остальное (Л

10 Хлорид щелочноземельно1го металла 10 Шлак феррохромового производства водньй раствор 1 щелочи 0,05 76,95 Огнеупорньш наполнитель 1317202218 23455 1214161815 25810 0,050,050,050,050,05 70,9560,9551,9544,9561,45 Предел прочности при статическом изгибе при комнатной температуре после отделения образца от модели (без выплавления) , кгс/см 43 59 Предел прочности в сыром состоянии (после вьшлавки модели в воде) при статическом изгибе при 20 С, КГС/СМ244 57 Деформации оболочки при за 2 ч выдержки, мм 0,5 Живучесть суспензии при 20-25°С, сут45 41 Время отверждения слоя 1,0 покрытия, ч

Предел прочности при

статическом изгибе при

900С, КГС/СМ237

АХФС

X

Хлорид щелочноземельного металла

Вода

9%-ный раствор щелочи

ПАВ (КЧНР)

Таблица 2

44

44

0,7

43

1,2

28

26

30

33 31

Та.б лица 3

17

20

22

13 73 60 47 71 61 47 0,6 0,6 0,7 . 0,7 40 37 28 0,60 0,5 0,62 0,9

Предел прочности при статическом изгибе при 20°С

Время отверждения слоя покрытия , ч

Предел прочности при статическом изгибе при 900°С

Таблица 4

42/44 55/57 69/71 63/61 -48/44

1,2/1,1 0,75/0,60 0,55/0,53 0,60/0,64 0,91/0,85

35/38 34/34 30/32 28/29 27/24