Раствор для поверхностной обработки керамических литейных форм Советский патент 1980 года по МПК B22C3/00 

Изобретение относится к литейному производству и может быть примене но при изготовлении керамических форм на этилсиликатном связующем. Известно фосфатное связующее,содержащее ортофосфорную кислоту, гидрат окиси алюминия и воду, обычно используемое как самостоятельное пок рытие, так и в различных смесяхЩ . Недостатком фосфатных связующих является повышенная гигроскопичность что сдерживает их применение при изготовлении керамических форм. Наиболее близким по техническому руществу и достигаемому результату является алюмохромофосфатная связка, содержащая ортофосфорную кислоту,ангидрид хрома, гидрат окиси алюминия и дистиллированную воду 2 . К недостаткам указанной связки от носится гидрофильность керамики после обработки ее связкой и недостаточ ная стойкость керамическойформы,обработанной этой связкой, к расплавленному глеталлу. Цель изобретения - повышение термической стойкости и гидрофобности форм, обработанных раствором, в кото ром содержится фосфатное связующее. Для достижения цели раствор, .включающий ортофосфорную кислоту, ангидрид хрома, гидрат окиси алюминия, дистиллированную воду, дополнительно содержит окись магния и тетраборат натрия при следующем соотношении, вес.%: Ортофосфорная кислота 52-54 Ангидрид хрома .5-10 Гидрат окиси алюминия 18-20 Окись магния0,2-2,0 Тетраборат натрия 0,2-0,4 Дистиллированная вода Остальное Раствор для поверхностной обработки керамических форм готовят следующим образом. Ангидрид хрома растворяют в воде, затем вводят ортофосфорную кислоту и в полученный раствор добавляют гидрат окиси алюминия. После тщательного перемешивания приготовленную композицию устанавлива-ют-аа песчаную баню, доводят до кипения, при постоянном перемешивании добавляют окись магния, затем после растворения окиси магния в полученный раствор вводят тетраборат натрия. Общее время кипения композиции составляет 30 мин. Таким образом, приготовленный раствор охлаждгиот до комнатной температуры и оно готово к использованию при изготовлении керамических форм, а также клеевой ком позиции для задержки дефектов и при сборке форм и стержней. Для определения влияния состава связующего на физико-механические свойства керамики были приготовлены три предлагаемых состава(1-3} и известный состав (4). Результаты испытаний приведены в табл, 1 и 2. В табл. 3 приведены свойства стан дартных керамических образцов после обработки упрочняющим раствором с тепловой обработкой при различных температурах. Окись магния в уп|)очнякицем раство ре уменьшает гидрофильность керамики После обработки керс1мической формы предлагаемым упрочнякидим раствором и последующей сушки при гидрофильность керамики формы в 5-10 раз выше по сравнений с известным и зави сит от срока хранения керамики {табл,3).Керамическая форма получена из следующего состава: гидролизованный этилсиликат 1л, огнеупорный наполнитель (маршалит+кварцевый песок) 3-4 Krj NaOH или триэтаноломин 2060 см., Свойства образцов, обработанных предлагаемым и известным составами, приведены в табл.4. Присутствие в растворе тетрабора натрия способствует повышению термо стойкости форм за счет е.го раскисля ющего действия на заливаемый в форм металл. На границе метгшл-форма уст раняются окислы Fe, что снижает хим ческое взаилюдействие металла с фор мой, при этом бор способствует получению мелкокристаллической структуры поверхностного слоя отливки. При опрыскивании или смачивании форм раствор проникает на небольшую глубину и Зсшечивает дефекты форм типа трещин. Это способствует повышению эрозионной и термической стойкости у керамики. Повьлдение химической устойчивости рабочей поверхности керамической формы достигается модифицированием керамики окислсцли алюминия и магния, выделяющимися из связующего в процессе тепловой обработки формы. Например, рентгенографическое исследование керамики, упрочненной алюмохромофосфатным связующим показало, что окисел алюминия AEgOj находится.в керамической смеси в виде сЯ -ACij Cij,, имеющем температуру плавления . Для сравнения температура плавления S102 - основы керамической формы 1700°С. Результаты микроструктурного анализа показывают, что применение предлагаемого раствора повышает плотность керамического слоя и уменьшает растрескивание зерен кварца за счет подавления процессов тридимитизации, что позволяет повысить термостойкость .форм на 50-100°С. Увеличение плотнос.ти поверхностного слоя, микромодифицирование тугоплавкими окислами и подавление модификационных,приводит к повышению термостойкости керамической формы. Упрочняющий раствор применим при изготовлении отливок любой сложности из конструкционных и нержавеющих сталей типа 35ХГСЛ, 27ХГСНМЛ, ВНЛ-3, 10Х18Н12МЗТЛ и др.

Таблица 1

Увеличение веса образцов,обработанных упрочняющим раствором при сроке хранения керамики в течение

1сут

2сут

3сут

Таблица 2

Таблица 4

1,26 2,0

2,36

Формула изобретения Раствор для поверхностной обработки керамических литейных форм, включгиощий ортофосфорную кислоту, ангидрид хрома гидрат окиси алюминия и дистиллированную;воду,о т л и ч а root и и с я тем, что-, с целью по вышения термической стойкости и гвдрофобнодти форм, раствор дополнительно содержит окись магния и тетраборат натрия при следующем соотношении ингредиентов, масс.%;

Ортофосфорная кислота 52-54 Ангидрид хрома 5-10

Гидрат окиси алюминия18-20

Окись магния0,2-2,0

Тетраборат натрия0,2-0,4

Дистиллированная водаОстальное

Источники информации,

приня гые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР 424844, кл. С 04 В 41/06, 1972.