專利名稱：碳酸氫銨在熔模鑄造中用途及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碳酸氫銨在熔模鑄造中的用途及其使用方法，屬于金屬加工成型技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
熔模鑄造(又稱熔模精密鑄造、失蠟鑄造)是一種先進(jìn)的金屬成型工藝，它是一種近凈形成形工藝，其鑄件精密、復(fù)雜，接近于零件最后形狀，可不經(jīng)加工或很少加工即能直接使用，能生產(chǎn)高質(zhì)量或形狀復(fù)雜的精密鑄件，除了應(yīng)用于傳 統(tǒng)民用工業(yè)部門外，在國防及航空、航天領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用，其應(yīng)用前景十分廣闊，近年來國內(nèi)外一直呈現(xiàn)著一種高速發(fā)展的態(tài)勢。熔模鑄造的鑄型通常稱為型殼。根據(jù)熔模鑄造型殼所采用粘結(jié)劑及制殼工藝的不同，熔模鑄造可分為硅酸乙酯型殼、硅溶膠型殼和水玻璃型殼三種。其中水玻璃型殼由于有水玻璃價格低廉、涂料性能穩(wěn)定、使用方便等優(yōu)勢，雖然存在著鑄件表面質(zhì)量和尺寸精度等方面的不足，但仍是我國目前應(yīng)用最廣、鑄件產(chǎn)量最大的一種熔模鑄造工藝，特別是對表面質(zhì)量要求不高的碳鋼、低合金鋼、鑄鐵、銅、鋁合金等熔模鑄件，國內(nèi)廠家大多都是采用水玻璃型殼工藝生產(chǎn)的。水玻璃型殼制殼工藝每制一層需有上涂料、撒砂、空干、硬化和晾干五個步驟，其中硬化是制殼工藝中重要的一環(huán)。型殼中水玻璃粘結(jié)劑只有經(jīng)過化學(xué)硬化才能形成硅凝膠，使型殼獲得足夠的濕強(qiáng)度。硬化過程采用的方法是將型殼放入到硬化劑溶液中硬化，通過硬化劑與涂料中的硅酸鈉反應(yīng)使生成二氧化硅凝膠達(dá)到硬化工藝的要求。水玻璃型殼目前采用的硬化劑主要有氯化銨、結(jié)晶氯化鋁、氯化鎂、聚合氯化鋁等。機(jī)械工業(yè)出版社2000年10月出版的《熔模鑄造手冊》(姜不居主編，索引號ISBN7-111-08174-9)第229 232較詳細(xì)的介紹了上述4種硬化劑的工藝參數(shù)、硬化反應(yīng)及各自特點。上述4種硬化劑是現(xiàn)應(yīng)用廣泛、使用工藝成熟、穩(wěn)定的化學(xué)硬化劑，均能很好的滿足水玻璃型殼制殼工藝的要求。但是，當(dāng)制殼完成進(jìn)入型殼焙燒階段時，型殼中殘余的這4種硬化劑在高溫下(型殼焙燒溫度一般為850 900°C左右)均能分解產(chǎn)生HCl氣體
NH4Cl 全 NH3 個+HCl 個
2A1C13 6H2O = AI2O3 + 9H20 個 +6HC1 個
MgCh. 6H2O = MgO + 5H20 個 +2HC1 個Al2(OH)nCl6 - n = AhO3 + (n - 3)H2O 個 +(6 - n)HCl 個(3 < n < 6)所以，上述四種硬化劑制殼工藝在焙燒階段均存在著因殘余硬化劑分解放出HCl氣體的問題，而HCl氣體作為一種強(qiáng)酸強(qiáng)腐蝕性的氣體，既會腐蝕工廠廠房、設(shè)備，更會對大氣環(huán)境帶來嚴(yán)重的損害。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明擬解決的問題是提供一種熔模鑄造水玻璃型殼硬化劑，該種硬化劑在硬化、焙燒階段均不會產(chǎn)生強(qiáng)酸強(qiáng)腐蝕性如HCl之類的氣體，以達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的要求。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種碳酸氫銨在熔模鑄造中的用途，所述碳酸氫銨作為水玻璃型殼的硬化劑。具體使用方法在水玻璃型殼制殼工藝每一層的上涂料、撒砂、空干、硬化和晾干五個步驟中，用碳酸氫銨作硬化劑，制殼工藝硬化過程工藝參數(shù)為(I)硬化劑濃度15 20% ; (2)硬化溫度20 25°C ;(3)硬化時間3 IOmin ；(4)干燥時間30 45min.采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明所采用的硬化劑NH4HCO3是通過下述反應(yīng)生成二氧化硅凝膠實現(xiàn)硬化作用的Na2O nSi02+NH4HC03+(nx-l)H20 — nSi02 xH20 I +Na2C03+NH3我們可以與NH4Cl的硬化劑反應(yīng)比較Na2O nSi02+2NH4Cl+(nx_l) H2O — nSi02 xH20 I +2NaCl+2NH3顯然，使用NH4HCO3硬化劑與NH4Cl硬化劑的情況基本相同，但NH4HCO3加熱分解不會產(chǎn)生HCl氣體
NH4HCO3 = NH3 個 +H2O 個 +CO2 個所以，用NH4HCO3作硬化劑既能達(dá)到使型殼硬化的作用，型殼焙燒時又不會產(chǎn)生強(qiáng)酸強(qiáng)腐蝕的HCl類氣體。同時，從上面硬化反應(yīng)的方程式中可以看出，I份NH4HCO3在硬化反應(yīng)中可相當(dāng)于2份NH4Cl的量，再考慮到工業(yè)NH4HCO3比工業(yè)氯化銨廉價的多，所以，用NH4HCO3作型殼硬化劑不僅在環(huán)境保護(hù)上優(yōu)于NH4Cl及其他含Cl—硬化劑，而且在硬化劑成本上也大大優(yōu)于其他幾種硬化劑。據(jù)初步估算，用NH4HCO3作硬化劑與現(xiàn)行硬化劑相比，可使精鑄廠節(jié)約硬化劑成本約20 40%，所以，本發(fā)明的技術(shù)方案在環(huán)保和節(jié)約成本上的優(yōu)勢十分明顯。
具體實施例方式從前述內(nèi)容可知，本發(fā)明的NH4HCO3硬化劑其硬化機(jī)理、性能等均與NH4Cl硬化劑很接近，所以下述實施例采用對這二種硬化劑作對比進(jìn)行試驗來驗證。實施例I 4(I)、按CICBA/B02. 07-1998《涂料配制》的規(guī)定要求配制涂料，涂料粘度取工藝規(guī)
定上限。(2)、按CICBA/B02. 08-1998《制殼》的規(guī)定要求制殼。(3)、制殼的硬化與干燥工藝參數(shù)按下表要求執(zhí)行
權(quán)利要求
1.一種碳酸氫銨在熔模鑄造中的用途，其特征在于碳酸氫銨作為水玻璃型殼的硬化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的碳酸氫銨在熔模鑄造中的使用方法，其特征在于在水玻璃型殼制殼工藝每一層的上涂料、撒砂、空干、硬化和晾干五個步驟中，用碳酸氫銨作硬化劑，制殼工藝硬化過程工藝參數(shù)為 (1)硬化劑濃度15 20%； (2)硬化溫度20 25°C; (3)硬化時間3 IOmin； (4)干燥時間30 45min。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種碳酸氫銨在熔模鑄造中的用途，所述碳酸氫銨作為水玻璃型殼的硬化劑。具體使用方法在水玻璃型殼制殼工藝每一層的上涂料、撒砂、空干、硬化和晾干五個步驟中，用碳酸氫銨作硬化劑，制殼工藝硬化過程工藝參數(shù)為硬化劑濃度15～20％；硬化溫度20～25℃；硬化時間3～10min；干燥時間30～45min。采用上述技術(shù)方案，用NH4HCO3作硬化劑既能達(dá)到使型殼硬化的作用，型殼焙燒時又不會產(chǎn)生強(qiáng)酸強(qiáng)腐蝕的HCl類氣體。而且在硬化劑成本上也大大優(yōu)于其他硬化劑本發(fā)明的技術(shù)方案在環(huán)保和節(jié)約成本上的優(yōu)勢十分明顯。
文檔編號B22C1/10GK102672097SQ20121016449
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月14日
發(fā)明者章浩龍 申請人:浙江宇達(dá)化工有限公司