Суспензия для изготовления керамических оболочковых форм Советский патент 1992 года по МПК B22C1/16 B22C1/18 

Изобретение относится к литейному производству, в частности, к изготовлению керамических форм по выплавляемым моделям.

Цель изобретения - ускорение сушки и повышение прочности керамических форм. Цель достигается тем, что в суспензию, содержащую этилсиликат, воду, соляную кислоту, поверхностно-активное вещество и пылевидный кварц, дополнительно введен аморфный кремнезем - пыль электрофильтров кремниевого производства при следующем соотношении компонентов, мас.%: Этилсиликат9,0-14,0

Вода21.0-26,0

Соляная кислота0,3-2,0

Поверхностно-активное вещество Аморфный кремнезем

0,05-0.3 07-7.0

Пылевидный кварцОстальное,

Аморфный кремнезем - пыль электрофильтров кремниевого производства - представляет собой тонкодисперсный порошок следующего химсостава, мас.% Оксид кремния75-95

Оксид алюминия0,5-0,8

Оксиды кальция и магния0,8-2,2

Оксид железа0.6-0,7

Углерод свободный4,5-5,0

и дисперсного распределения частиц: размер, мкмсодержание, %

доЗ85

до 1010

более 105

Аморфный кремнезем,обладач развитой поверхностью,усиливает тиксогропные свойства суспензий. Образующаяся при

J Ч

-«J,

оо сь

iCO

этом объемная структура легко удерживает огнеупорный наполнитель во взвешенном состоянии, придавая суспензии повышенную седиментационную устойчивость. Повышение прочностных показателей керамики обусловлено образованием в суспензии кремнекислоты при взаимодействии тонкодисперсной части кремнезема и воды. Образовавшаяся таким образом кремнекислота усиливает совместно с этил- силикатом связующие свойства суспензии.

Ускорение сушки керамики объясняется присутствием в аморфном кремнеземе оксидов кальция и магния, которые ускоряют переход золя связующего в гель, образующаяся при этом вода быстрее удаляется из керамики, тем самым уменьшая время сушки керамики.

При введении аморфного кремнезема в количестве 0,7%, время сушки и прочность керамики остаются на уровне прототипа. При введении аморфного кремнезема более 7 мас.% ухудшаются технологические свойства суспензии из-за высоких тиксотропных свойств, уменьшается ее подвижность, что приводит к неравномерному распределению ее по поверхности модели. Кроме того, уменьшается прочность, вероятно за счет нарушения оптимального гранулометрического состава огнеупорного наполнителя.

Пример. Составы суспензий приведены в табл, 1. В смесительный бак наливали расчетные количества воды, кислоты, насыпали половину расчетного количества огнеупорного наполнителя, представляющего собой смесь аморфного кремнезема и пылевидного кварца и перемешивали в течение 30 мин мешалкой с числом оборотов 2800 об/мин. Затем вводили этилсиликат, оставшееся количество огнеупорного наполнителя, поверхностно-активное вещество и перемешивали суспензию 30-40 мин. Вязкость суспензии по вискозиметру ВЗ-4 для первого слоя 40-60 с, для последующих слоев 30-40 с. Суспензия после нанесения 1 слоя разбавляется до нужной вязкости гидролизованным раствором этилсиликата с вязкостью не выше 14 с Сушку каждого слоя проводили в камере сушки при температуре 27 ± 1°С и относительной влажности 50-70% в течение 2 ч. Выплавку модельного состава проводили в автоклаве при 120°С, давлении 2 атм., в течение 20 мин. Керамику прокаливали в электропечи при температуре 950 ± 10°С в течение 1 ч, Определение прочности на изгиб после сушки, вытопки модельного состава, прокалки проводили на разрывной машине ТМ-30-1 по известной методике НИИ автопрома на 4-х слойных керамических образцах, размером 20x75 мм. Прочность при 950°С определяли на установке 123IV-10 по методике, разработанной в НИИТМе.

5О седиментационной устойчивости суспензии судили по величине расслоения суспензии в мерном цилиндре в течение 3 ч по следующей формуле

10

V1

V06

100%,

где S - величина расслоения суспензии, %; Vi - объем выделившейся жидкости,

см3;

V06 - общий объем суспензии, см3. Кинетику сушки проводили для керамики, сформированной из суспензии с аморфным кремнеземом и для сравнения готовили

суспензии по прототипу. Кинетика сушки снижалась для 1, 3 и 5 слоев керамики. Интервал отбора проб на влажность составлял 0,5 ч. Влажность определялась по ГОСТ 2642.1-86.

Данные по свойствам суспензии и керамики представлены в табл. 2. Из табл. 2 видно, что увеличение седиментационной устойчивости суспензии по сравнению с прототипом в 2,5 раза наблюдается при введении 0,7% аморфного кремнезема. При большем его содержании суспензия не расслаивается в течение 5 сут. Прочность керамики увеличивается в 1,2-2 раза. В керамике с добавками 0,7-7% аморфного

кремнезема остаточная влажность после 1.5 ч сушки и остаточная влажность в керамике, приготовленной по прототипу, после 2 ч сушки практически одинакова во всех исследованных слоях. Кинетика сушки керамики с содержанием аморфного кремнезема выше 7% не проводилась из-за нетехнологичности суспензии.

Таким образом, введение в суспензию аморфного кремнезема в количестве 0,77% позволяет сократить время сушки каждого слоя на 0,5 ч увеличить прочность керамики в 1,2-2 раза.

Формула изобретения Суспензия для изготовления керамических оболочковых форм, используемых при получении литья по выплавляемым моделям, включающая этилсиликат, воду, соляную кислоту, поверхностно-активное вещество и искусственный пылевидный кварц, отличающася тем, что, с целью ускорения сушки и повышения прочности, она дополнительно содержит аморфный кремнезем - пыль электрофильтров кремниевого производства при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Этилсиликат9,0-14,0

Вода21,0-26,0

Соляная кислота0,3-2,05

Поверхностно-активное

вещество

Аморфный кремнезем - пыль электрофильтров кремниевого производства Пылевидный кварц

Использование: изобретение относится к литью по выплавляемым моделям. Сущность: суспензия содержит, мас.%. этилсиликат 9,0-14,0; вода 21,0-26,0; соляная кислота 0,3-2,0; поверхностно-активное вещество 0,05-0,3; аморфный кремнезем - пыль электрофильтров кремниевого производства 0,7-7,0; пылевидный кварц - остальное Аморфный кремнезем, обладая развитой поверхностью, усиливает тиксогропные свойства суспензий. Повышение прочностных показателей керамики обусловлено образованием в суспензии кремнекислоты при взаимодействии тонкодисперсной части кремнезема и воды. Кроме того ускоряется сушка керамики ввиду присутствия в аморфном кремнеземе оксидов кальция и магния, которые ускоряют переход золя СЗР- зующего в гель, а образовавшаяся при это1 вода быстро удаляется из керамики 3 счет этого ускоряется сушка керамика 2 табл. 1Л

Таблица I

Таблица 2