1
Изобретение относится к области литейного производства, а именно к составам смесей для изготовления водорастворимых стержней.
Известны составы на основе карбамида, содержащие кроме карбамида борную кислоту до 2% (состав КбБк 98-2), нитрат калия до 20% (состав КбНк 80-20); поливиниловый спирт 1-5%, воду 2-20%, хлористый кальций 1,5-4%.
Наряду с приемлемыми характеристиками - низкая температура плавления, высокое качество поверхности модели или стержня, применяемые составы имеют существенный недостаток, связанный с разложением карбамида. Разложение жидких карбамндных соетавов приводит к выделению токсичного аммиака.
Особенно опасным в этом отнощении является перегрев карбамидных смесей, так как количество образовавшегося аммиака резко возрастает с температурой. Газовыделение аммиака карбамидных смесей зависит не только от температурного режима, но и от химического состава применяемых смесей.
Наличие гигроскопичной соли повыщает способность готовых моделей (стержней) поглощать влагу из окружающей среды. В результате наряду с токсичностью ухудшается качество поверхности, нарущается технологический режим самого литейного производства
(хранение готовых изделий и стержней). Этот недостаток особенно ощутим при изготовлении больших партий. Чтобы его устранить, необходимо предусматривать специальные меры по хранению.
Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является смесь на основе технической мочевины с добавками растворимой соли.
В качестве соли известиый состав содерл ит азотнокислые соли калия и натрия или сернокислые соли алюминия и аммония.
Однако эта смесь обладает пониженной термостойкостью, что приводит к значительному выделению аммиака при нагревании смеси, следствием чего является образование газовых раковин в стержнях и ее повыщенная температура плавления. Стержни (модели), полученные из смеси, имеют повышенную гигроскопичность за счет содержания в пей солей кислородсодерл ащих кислот.
С целью уменьщения токсичности и гигроскопичности смесь в качестве соли аммопия содержит галогенид аммония, а именно хлорид аммония или бромид аммония, при следующем соотнощении ингредиентов, вес. %; Галогенид аммопия10-50
Техническая мочевина50-90
Действие предлагаемых добавок основано на изменении равновесия гидролиза карбамида. При контакте с водой, содержащейся в карбамиде, происходит реакция
NH2CONH2 + 2H20:(NH4)2C03,(1)
в результате которой образуется карбонат аммония. Это соединение уже при сравнительно невысоких температурах {70°С) способно разлагаться с выделением аммиака, воды и углекислого газа
(ЫН4)2СОзч: 2МНз + С02+Н20(2)
При этом аммиак легкого удаляется в атмосферу и равновесие сдвигается вправо. Таким образом, происходит непрерывное разложение карбамида, и вода играет роль катализатора
разложения. Повышение температуры облегчает удаление аммиака и увеличивает скорость разложения карбамида. Если же карбамид содержит соли аммония, то равновесие реакции (1) сдвигается влево тем сильнее,
чем больше концентрация галогенида аммония.
В таблице приведены составы смеси.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВОДОРАСТВОРИМЫХ СТЕРЖНЕЙ | 2014 |
|
RU2591886C2 |
| Смесь для изготовления водорастворимыхВСТАВОК и МОдЕлЕй | 1979 |
|
SU835596A1 |
| Смесь для изготовления водорастворимых стержней и моделей | 1983 |
|
SU1105271A1 |
| СВЯЗУЮЩЕЕ ДЛЯ МИНЕРАЛОВАТНЫХ ИЗДЕЛИЙ | 1992 |
|
RU2045491C1 |
| КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО УДОБРЕНИЯ НА ОСНОВЕ КАРБАМИДА | 2021 |
|
RU2772944C1 |
| Способ химико-термической обработки изделий из стали и чугуна | 1979 |
|
SU922176A1 |
| Связующее для изготовления литейных стержней и ферм | 1979 |
|
SU876256A1 |
| Смесь для изготовления водорастворимых стержней | 1977 |
|
SU742031A1 |
| Способ получения сложного удобрения | 1980 |
|
SU962280A1 |
| Способ получения гранулированного карбамида,содержащего микроэлементы | 1986 |
|
SU1421728A1 |
Физико-механические свойства смеси приведены ниже:
Механическая прочность, кг/см
Термическое расширение, 1/град
Линейная усадка, 96 Теплостойкость, С° Зольность, % Удельный вес, г/см Температура плавления, °С Выделение аммиака, мл/мин
Состав смеси с содержанием галогенида аммония 10-50% является оптимальным, так как в указанном интервале темцератур выделение аммиака практически не наблюдается, при увеличении количества галогенида больше 50% приводит к увеличению выделения аммиака, при уменьшении галогеиида меньше 10% гигроскопичность смеси повышается.
Испытания на гигроскопичность были выполнены путем сравнительного взвешивания карбамил;галогенидсодержаш,их водорастворимых композиций по изобетению и известного состава. Для проверки из указанных соетавов были изготовлены образцы стержней цилиндрической формы. Образцы помещали в боксы с известной постоянной влажностью 75%. Привес определяли через 30 мин после заливки в форму и через 48 час. В известных смесях наблюдается заметное увеличение веса, что характеризует их более высокую гигроскопичность.
Привес на известных смесях составил, вес. %:
Через 30 мин0,1
Через 48 час3,6
120
80 Нет
160 Нет Нет
У предлагаемой смеси привес составил, вес. %:
Через 30 мин0,05-0,06
Через 48 час1,2
Время удаления сокращается в 1,5 раза по сравнению с известными смесями. Причиной сокращения времени удаления может быть следующее: в известных кар|бамидсодержащих смесях происходит накопление продуктов термического разложения (биурет, меламин и др.), растворимость которых значительно ниже как карбамида, так и галогенидов аммония.
В смеси по изобретению накопления указанных веществ не происходит, так как увеличивается их температурный интервал химической устойчивости карбамида, т. е. его разложение .подавляется.
Формула изобретения
Смесь для изготовления водорастворимых стержней на основе мочевины, включающая соль аммония, отличающаяся тем, что, с 5 целью уменьшения токсичности и гигроскопичности, в качестве соли аммония она содержит галоген.ид аммония, а именно хлорид аммония 6 или бромид аммония при следующем соотношении ингредиентов, вес. %: Галогенид аммонияJn nA Техническая мочевина50-90.
