Суспензия для изготовления литейных оболочковых форм по выплавляемым моделям Советский патент 1986 года по МПК B22C1/16 

1

Изобретение относится к изготовлению оболочковых форм по выплавляемым моделям и может быть использовано также при изготовлении литейных красок и керамических форм по постоянным моделям.

Целью изобретения является повышение прочности литейных форм.

Сущность изобретения состоит в том, что суспензию для изготовления литейных форм по выплавляемым моделям, включающую этилсиликат, разбави тель, минеральные кислотыj поверхностно-активное вещество, огнеупорный наполнитель, вводят в коллоидную дисперсию кремнезема в виде пасты коллоидного кремнезема, стабилизированную полиэлектролитами и содержащей 65-90% SiOj.

Пасту приготавливают введением в кремнезоль сульфированной полиакриловой кисмюты или полиакрнламида из расчета 0,005-0,01 г на 1 ч. SiOj, с последующим центрифугированием для отделения воды. Стабилизированная такими полиэлектролитами паста способна диспергироваться в воде и органических растворителях. Она морозоустойчива (после размораживания сохраняет свои технологические свойства) ,

Разбавителем в суспе нзии служит вода или смесь ее с органическими растворителями (ацетоном, спиртами). В качестве катализаторов применяют кислоты - серную, соляную, азотную, ортофосфорную или их смеси.

В качестве огнеупорного наполнителя используют пылевидный кварц (плавленый или кристаллический), шамот, циркон, электрокорунд.

Вводимые поверхностно-активные вещества являются функциональными добавками, Их вводят для улучшения смачивания или в качестве депрессоров испарения органических растворителей в суспензии.

Суспензию готовят следующим образом.

Стабилизированную полиэлектролитами пасту коллоидного кремнезема диспергируют в воде, затем при перемешивании вводят кислоты, поверхностно-активные вещества, огнеупорный наполнитель, этилсиликат. Общее время перемешивания 30-60 млн. Если гидролиз этилсиликата проводят в среде органических растворителей, то пред56846

варительно диспергированную в подкисленной воде пасту вводят в суспензию после этилсиликата и органических растворителей.

5 Составы суспензий и прочностные характеристики форм по примерам I- 13 приведены в табл. 1 и 2.

Пример 1, В емкость смесителя наливают- 1,94 л воды, затем

10 туда же вводят 80 г пасты коллоидного кремнезема, стабилизированной производными полиакриловой кислоты. Смешивают до получения однородной дисперсии. Затем последовательно

5 добавляют 7,33 кг пьшевидного кристаллического кварца, 42 мл соляной кислоты плотностью .1,19 г/см, 37 мл ортофосфорнрй кислоты плотностью 1,87 г/см , 0,49 л этилсили20 ката-40, 10 г метаупона. Время смешивания суспензии 45 мин. Прочность при изгибе для этого и всех приведенных ниже примеров определяют на трехслойных образцах. Время сушки

25 каждого слоя на воздухе 3 ч.

Пример 2, Осуществляют аналогично примеру I. Пример иллюстрирует возможность получения технологически приемлемой прочности при

30 низком содержании этил силиката в суспензии.

Пример 3. Порядок приготовления суспензии аналогичен примеру 1, но вместо смеси НС и (водят

22 серную кислоту (плотность 1,83 г/мл). В качестве поверхностно активного вещества использован сульфанол.

Пример 4. Проводят аналогично примеру 1. В качестве разбави4Q теля использована смесь воды и ацетона в соотношении по массе 1:4. Порядок приготовления суспензии: в бак смесителя вводят 2,0 л ацетона, 5 г жирных спиртов фракции Cjj-C |g

4 (ПАВ), 849 мл этилсиликата, 6,9 кг огнеупорного наполнителя (плавленного кварца). Затем в суспензию вводят 400 мл воды, в которой предварительно диспергировано 150 г пасты коллоидного кремнезема и введено 29,7 мл соляной и 8,2 Nin серной кислоты.

Пример 5. Проводят по примеру. 1, Иллюстрирует повьш1ение прочности форм по сравнению с прототипом (пример 7) при равном суммарном количестве связующего SiO и том же соотношении в суспензии двуокиси кремния пасты и этилсиликата.

3

Пример 6. Аналогичен примеру 5, Отличие заключается в том, что паста коллоидного кремнезема предварительно дважды подвергнута замораживанию при (-12 С) и оттаиванию при .

Пример 7 (прототип), В смеситель.заливают 2,295 л кремнезо ля (пл. 1,05 г/мл), предварительно обработанного соляной кислотой до рН 2,2 ад., вводят 7,193 кг кристаллического пылевидного кварца, 7 г сульфонола, 368 мл этилсиликата-40. Разбавителем суспензии служит вода, содержащаяся в кремнезоле.

Пример 8. Порядок приготовления суспензии аналогичен примеру Соотношение компонентов в составе, а также отношение в суспензии SiO от пасты к SiO от этилсилика- та находится за пределами предлагаемых значений. Введение в ;,состав суспензии пасты кремнезема менее 0,8% при неверно выбранном со- .отношении между SiOj пасты и этилси- ликата не дает ожидаемого эффекта..

Пример 9. Проводят аналогично примеру 8. Паста с концентрацией SiO менее 65% сходна по свойствам с кремнезолями: неморозоустойчива, не обеспечивает получения агломератов оптимального размера. При введении ее в количестве, превышающем 6%, при неоптимальном отношении SiOj пасты и этилсиликата, она не дает эффекта упрочнения.

Примеры 10 и II иллюстрируют свойства оболочки за пределами предлагаемого состава, составляющие которых по соотношению SiOj от пасты и SiO от кремнезоля близки к граничным условиям.

Пример 12 иллюстрирует возможность использования в качестве разбавителя смеси воды и этилового спирта, а пример 13 - циркона в качестве огнеупорного наполнителя.

Сопоставление примеров 5 и 10 показывает, что при прочих равных условиях нецелесообразно увеличивать количество SiO от пасты при сохранении концентрации этилсиликата на

568464

прежнем уровне (т.е. выходить за пределы соотношения 1:0,6), так как это сопровождается снижением наполнения суспензии и уменьшением как абсолют- 5 ной, так и относительной (отнесенной к единице содержания этилсиликата) прочности.

Сопоставление примеров 4 и Ы свидетельствует, что при прочих рав10 ных условиях изменение соотношения между SiOj от пасты и от этилсиликата за пределы 1:3 нецелесообразно, так как при этом SiO пасты недостаточно для модифицирования всего этилсили15 катного связующего. Прочность формы (абсолютная и относительная) снижается.

Введение в состав суспензии коллоидных дисперсий кремнезема в виде

20 пасты, стабилизированной полиэлектролитами, содержащей 65-90% SiOj, обеспечивает повьш1ение прочности форм, причем эффект этот достигается в интервале соотношений между двуо25 кисью кремния, вводимой в суспензию с пастой и с этилсиликатом, равном 1:(0,6-3),.

Повьш1ение прочности при вьш1е указанном соотношении достигается

0 благодаря тому, что частицы SiO, образующиеся после диспергирования пасты, представляют собой удерживаемые полиэлектролитом рыхлые агломераты с активной поверхностью, 5 имекщке оптимальный размер 200- 500 нм.

Применение предлагаемой суспензии с коллоидной дисперсией кремнезема не изменяет технологических режимов 0 изготовления оболочковых форм. Прочность форм в холодном состоянии и при 900 С повьш ается в среднем на 28%, что позволяет снизить содержание этилсиликата в суспензии на 30%, 5 Введение пасты коллоидного кремнезема в суспензию расширяет область использования составов суспензии с пониженным содержанием этилсиликата, так как паста в отличие от 0 кремнезолей морозоустойчива, что значительно упрощает транспортировку и хранение исходного продукта.