Связующее для самотвердеющих противопригарных покрытий Советский патент 1992 года по МПК B22C1/18 

Изобретение относится к области литейного производства, в частности, к связующим для самотвердеющих противопригарных покрытий. И может быть использовано, например, в качестве связующего для противопригарных покрытий на пенополистироловых моделях при литье по газифицируемым моделям с локальным регулируемым отводом продуктов деструкции (ДИВ - процесс).

Известно связующее, включающее окись натрия, фосфорный ангидрид, окись алюминия и воду. Однако оно содержит зна- чительное количество легкоплавкого фосфата натрия и имеет недостаточную огнеупорность, а его состав и свойства нестабильны из-за выпадения в осадок гидроокиси алюминия. Кроме того, покрытие с этим связующим обладает длительным временем отверждения.

Наиболее близким по технической сущности, составу ингредиентов является связующее, в котором повышение огнеупорности и стабильности свойств, а также сокращение времени затвердевания достигнуто за счет введения закиси железа и сокращения количества окиси натрия при следующих соотношениях ингредиентов. мас.%:

Фосфорный ангидрид 40,0-60,0 Окись алюминия6,0-8,0

Окись натрия2,0-3,0

Закись железа1,0-3,0

ВодаОстальное

Однако известное связующее характеризуется недостаточной прочностью, способностью к отслаиванию и растрескиванию покрытий на его основе, в результате чего образуется пригар на поверхности отливок. Кроме того, известное свяаующее имеет высокую стоимость основного компонента - фосфорного ангидрида.

Целью данного изобретения является создание связующего самотвердеющих противопригарных покрытий, при помощи которого исключается отслаивание и

XS

о ел

трескивание противопригарного покрытия, улучшается качество поверхности отливок. Указанная цель достигается тем, что связующее для самотвердеющих противопригарных покрытий, включающее фосфор- ный ангидрид, окись натрия и воду, дополнительно содержит продукт отходов электролитического рафинирования никеля - железистый кек, при следующем соотношении ингредиентов,чиас.%:

Фосфорный ангидри 30,0-38,0 ОКись алюминия « 3,0-5,0 Окись натрия- 1,5-2,5

Железистый кек15,0-20,0

ВодаОстальное

Указанный железистый кек является отвальным продуктом, получаемым в процессе вторичной очистки анолита от железа при электролитическом рафинировании никеля, и имеет кристаллическое строение с величиной кристаллов от до см и химический состав, вес.%: 10,5 Ni; 0,1 Со; 4.2 Си; 29,5 Ре(на сухой вес).

Эти отходы, получаемые в настоящее время в достаточном количестве, практически не используются, а стоимость их не превышает 1,5 руб за тонну, что значительно удешевляет связку.

За счет высокой дисперсности частиц кека ( - см) предлагаемое связующее имеет высокую седиментационную устойчивость (не расслаивается в течение суток) и хорошую нулевую газопроницаемость и создает прочную керамикоподоб- ную корочку, которая не растрескивается, не отслаивается на готовых к заливке окрашенных пенополистироловых моделях даже при очень длительном их хранении (более 3 месяцев).

Прочность покрытия предлагаемого связующего проверялась по ГОСТ 10772-78; после пропускания через вискозиметр 20 кг отмытого песка разрушить покрытие не удалось. Поверхность покрытия в точке удара только шлифуется. При увеличении в 50 раз под микроскопом наблюдалась гладкая поверхность. Примерная прочность покрытия не менее 40 кг/мм.

При опытно-промышленных испытаниях покрытия на пенополистироловых моделях литьем по газифицируемым моделям с локальным регулируемым отводом продуктов деструкции (ДИВ - процесс) установлено, что после заливки металла в форму, покрытие не разрушается и не трескается, обеспечивая высокое качество поверхности отливок.

Сравнительные составы и характеристики самотвердеющих противопригарных связующих приведены в табл 1 и табл. 2. где

1 - предлагаемый состав, 2 - прототип- ный состав,

В табл. 3 рассмотрены характеристики покрытий на связующем в зависимости от

весового соотношения составляющих его ингредиентов.

Оптимальное содержание кека в связующем должно быть в пределах от 15 до 20 мас.%, чем гарантируется получение качественного самотвердеющего покрытия. При содержании в связующем кека менее 15 мас.% ухудшается его седиментацион- ная устойчивость и кроющая способность. При содержании кека в связующем более 20 мас,% ухудшается чистота поверхности крупных чугунных отливок.

Требуемые физико-механические свойства связующего обеспечиваются при содержании в нем фосфорного ангидрида от

30 до 38 мас.%. При уменьшении содержания фосфорного ангидрида ниже 30 мас.% наблюдается резкое снижение абразивной прочности, трещиноустойчивости иувеличе- ние вязкости, содержа нете фосфорного ангидрида выше 38 мас.% приводит к его удорожанию без существенного улучшения свойств.

Содержание окиси алюминия в связующем в пределах от 3 до 5 мас.%

обеспечивает хорошую седиментационную устойчивость алюмофосфатного связующего и кроющую способность покрытия. Количество окиси алюминия в связующем менее 3 мас.% снижает плртность алюмофосфатного связующего до/9 1,5 г/см3, что ухудшает и седиментационную устойчивость и кроющую способность. Увеличение содержания окиси алюминия более 5 мас.% также неблагоприятно влияет на качество

покрытия, приводит к увеличению вязкости, трещинообразованию.

Содержание окиси натрия в связующем определено из соображения обеспечения кислотности алюмофосфатного связующего

в пределах рН 2,0-2,3. Таким образом, при содержании фосфорного ангидрида от 30,0 д 38,0 мас.% количество окиси натрия составляет 1,5-2,5 мас.%.

Пример. При приготовлении связующего, в отдельных кислотостойких емкостях получают алюмофосфатное связующе плотностью 1,5-1,65 г/см3, рН 0,1-0,5 и кекфос- фатное плотностью 1,-6-1,80 г/см3, при ph

1,3-1,5. Для этого в ортофосфорно 1 кислоте с плотностью 1,33-1,35 г/см3 в реакторе с водяной рубашкой растворяют алюминиевую стружку, и в обычной кислотостойкой емкости - водный раствор железис-oro кека.

С точки зрения технологичности, процесс растворения водного раствора кека значительно проще, чем чугунной или стальной стружки в известном прототипе. Готовые растворы смешивают в весовом отношении 1:1 и получают алюмокекфос- фатное связующее, которое затем разводят и нейтрализуют едким натром до плотности 1,35-1,45 г/см3 и рН 2,0-2,3. Связующее готово.

Предлагаются, например, следующие составы покрытий на связующем, мас.%:

1) Связующее 36,0-40,0

Циркон26,0-30,0

Графит2,0-8,0

Глина огнеупорнаяБура Вода

2) Связующее Маршалит Глина огнеупорнаяВода

1.0-1.5

0,5-0,7

Остальное

48,0-54.0

18,0-23,0

14,0-16,0 Остальное Отсутствие отслаивания и растрескивания покрытий на основе предлагаемого связующего, высокое качество отливок, получаемых с ровной и гладкой поверхностью, без пригара, песчаных раковин, гре0

5

0

5

0

бешков, уменьшающийся объем брака, очистных и обрубных работ, позволяют сделать вывод о целесообразности применения с технико-экономической точки зрения предлагаемого изобретения в промышленном производстве.

Формула изобретения Связующее для самотвердеющих противопригарных покрытий при получении литья, включающее фосфорный ангидрид, окись алюминия, окись натрия, воду, отличающееся тем, что, с целью предотвращения отслаивания и растрескивания покрытия на его основе, а также улучшения качества поверхности отливок, оно дополнительно содержит отход электролитического рафинирования никеля-железистый кек с содержанием в нем в качестве основы гидроксида железа при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Фосфорный ангидрид 30-38; Оксид алюминия3-5;

Оксид натрия1,5-2,5;

Отход электролитического рафинирования никеля - железистый кек15-20; Вода Остальное

Использование: в литейном производстве, в связующих для самотвердеющих противопригарных покрытий литейных форм и стержней пенополистироловых моделей. Сущность изобретения: связующее имеет следующий состав, мас.%: фосфорный ангидрид 30,0-38,0; окись алюминия 3,0-5,0; окись натрия 1.5-2,5; отход электрод тиче- ского рафинирования никеля - железистый кек 15,0-20,0; вода - остальное. Введение е состав связующего отхода электролитического рафинирования никеля -железистого кека позволяет исключить отслаивание и растрескивание покрытий на его основе, улучшает качество отливок.

Плотность, г/см31,35-1,45

Седиментационная устойчивость,% 98-100 Кроющая способность

Хорошая,по теков нет

Качество слоя после высыхания

Таблица 1

Таблица2

1,35-1,ч5 80-85

Удовлетворительная, есть подтеки

Есть растрескивание и отслаивание

Толщина покрытия, мм

Противопригарные свойства покрытий на основе связующего и качество получаемой отливки

Стойкость покрытия на основе связующего к истиранию, кг/мм,ГОСТ 10772-78

Технология нанесения

краска густея, «а толстая прочная корочка, несение затруднено растрескивания ист

53031,51550,5

62831,3(552,7

8302,51,51551,0

17718658

Продолжение табл.2

I

I

1,0-1,3

0,4-0,6

Сеть пригар до , нередки случаи завала формы

10-15

Только кисть и пульверизатор

Таблица 3

есть характер- не рекомсн ньй для избытка дуется железа пригар красного цвета