專利名稱：熔模鑄造耐火材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熔模鑄造技術(shù)，尤其是涉及一種在制造耐火鑄型中使用的新的耐火材料。
熔模鑄造鑄型通常是通過準(zhǔn)備一個(gè)具有預(yù)定金屬鑄件形狀的由多個(gè)模型組成的樹狀物或模組來制造的，模型是由臘、塑料或別的一次性使用材料制作的。樹狀物或澆道系統(tǒng)和模型的結(jié)合稱為組裝。為了制作鑄型，將一個(gè)或多個(gè)模型放入砂箱，然后在砂箱中填充耐火的耐火漿料。這種漿料在砂箱中圍繞著模型硬化而形成鑄型。在耐火漿料硬化之后，通過在烘爐，加熱爐或自動(dòng)脫膜罐中加熱將模型熔化而排出鑄型。然后將這個(gè)鑄型烘烤到很高的溫度例如1350°F，以便除去水份并將殘留在鑄件型腔中的任何模型材料燒光。在許多情況下，為了達(dá)到最佳鑄造條件，在用熔融金屬注入鑄型之前先要將鑄型冷卻到一個(gè)較低的溫度。例如，在鑄鋁件時(shí)，在將熔融金屬注入模型之前通常將鑄型從室溫冷卻至到約400°-500°F區(qū)間中的任一溫度。
用于非鐵類的鑄型用的一般制殼材料組份由粘結(jié)劑與粗、細(xì)?；斐傻哪突鸩牧辖M成。這種耐火材料通常全部或至少部分是硅石，如石英、方英石或鱗石英，別的耐火材料如鍛煉莫來石，和葉蠟石亦可用作上述耐火材料的一部分。粘結(jié)劑通常是細(xì)石膏粉(鈣硫酸鹽半水化合物)。
粘結(jié)劑和耐火材料與控制凝固和硬化特性的少量化學(xué)添加劑一起以干燥狀態(tài)混合而制成干耐火粉料。這種干耐火材料然后通過與足夠數(shù)量的液體如水混合制成漿料以供使用。漿料可以圍繞著熔模組件傾注入砂箱。為了消除空氣氣泡并促進(jìn)充填砂箱，真空處理漿料和振動(dòng)砂箱是經(jīng)常被采用的措施。
傳統(tǒng)的熔模鑄造鑄型遇到的嚴(yán)重問題是在加熱和/或冷卻過程中以及在金屬澆鑄作業(yè)期間經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生開裂，如果在澆注融熔金屬期間對(duì)鑄型施加真空，鑄型會(huì)經(jīng)受附加應(yīng)力，這種應(yīng)力會(huì)使裂紋加大，鑄型開裂使鑄件上出現(xiàn)飛邊，這種飛邊必須用昂貴的精整作業(yè)來除去，并會(huì)使微粒或鑄型粉片脫落而掉入型腔。這樣就可能使鑄件中出現(xiàn)夾雜物而使鑄件報(bào)廢。在一些實(shí)例中，開裂得特別厲害，使熔融金屬從鑄型壁泄漏出來而使整個(gè)鑄型報(bào)廢。
使用石膏粘結(jié)的耐火材料的第二個(gè)問題是在包漿操作完成之后但耐火材料硬化之前，耐火材料顆粒有從這一次性使用的模型材料表面下沉掉的趨勢(shì)。這種形式的缺限是使鑄件報(bào)廢的一個(gè)原因，并被認(rèn)為是耐火材料仍然是相對(duì)為液態(tài)時(shí)會(huì)在模型表面和漿料之間出現(xiàn)一多水份層的原因。
還有一個(gè)與鑄件報(bào)廢有關(guān)的另一個(gè)因素是尺寸公差超差。有許多與尺寸問題有關(guān)的可變因素，包括由突然的體積變化所引起的那些可變因素在內(nèi)，這些變化是由于在烤型期間粘結(jié)劑的脫水、耐火材料的熱膨脹特性、以及鑄型不同截面之間的溫度差引起的。所有這些因素均促使在模型除去之后產(chǎn)生型腔變形。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種耐火的熔模鑄造包覆材料，這種材料比現(xiàn)有提供的任何材料更少使鑄型開裂。這種材料是觸變性的，而且在包漿作業(yè)后這材料會(huì)圍繞型模變稠，結(jié)果是基本上消除了有時(shí)候在模型和鑄型材料之間的多水層。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種熔模鑄造包覆材料，這種材料在加熱至澆鑄溫度時(shí)的線熱膨脹系數(shù)很低，因此在從室溫加熱至最高烤烘溫度或在烤烘工序中的冷卻和收縮期間不會(huì)出現(xiàn)急的膨脹和收縮。本申請(qǐng)人已發(fā)現(xiàn)，一種具有比較低的熱膨脹和并不出現(xiàn)急速的體積膨脹和收縮的觸變性耐火漿料會(huì)大大地減小熱沖擊，從而使鑄型基本不開裂，鑄型型腔變形較小，以及幾乎不因型芯失效而報(bào)廢。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，上述發(fā)明目的通過使用一種新的含水的熔模鑄造包覆粉料的耐火漿料而達(dá)到。這種材料含有耐火材料、粘結(jié)劑，以包覆粉料重量為基礎(chǔ)，以重量計(jì)百分比含量為0.01-0.04%的一種硫酸鹽(SulfateSalt)和至少為0.5%的氯化物鹽(chloridesalte)以及以水重量為基礎(chǔ)的以重量計(jì)百分比含量約為3%-6%的膠態(tài)氧化硅。這種含水漿料的優(yōu)選配方由選自至少莫來石和葉蠟石中的一種，至少從氯化鈉，氯化鎂，氯化鈣中選出的一種氯化物鹽，以及至少從明砜，硫酸鎂和硫酸鉀中選出的一種硫酸鹽的耐火材料制得。
根據(jù)本發(fā)明的新穎的含水漿料的一種特定配方具有基本上至少是有莫來石和葉蠟石中的一種組成的包覆粉料，和以包覆粉料總重量為基礎(chǔ)的從25%左右至35%左右的α石膏(alphagupsum)，約0.01%至約0.04%的硫酸鹽，約0.07%至約0.15%的凝固劑。這種漿料包含以水重量為基礎(chǔ)的為約3%至約6%的膠態(tài)氧化硅及以包覆粉料為基礎(chǔ)的以重量計(jì)的百分比為約0.5%至約2.0%的氯化物鹽。一種特別合適的硫酸鹽是硫酸鋁，推薦的一些漿料含有從氯化鈣、氯化鈉和氯化鎂中選出的含量約從0.5%至1.0%的一種氯化物鹽。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提供了一種用于制作耐火鑄型的包覆粉料，它包括耐火材料、粘結(jié)劑、硫酸鹽，后者以包覆粉料重量為基礎(chǔ)、以重量計(jì)的為約0.01%至約0.04%，在一種推薦的包覆粉料中，耐火材料至少是從莫來石和葉蠟石中選出的一種，硫酸鹽至少是從明礬，硫酸鎂和硫酸鉀中選出的一種。在耐火材料主要是由葉蠟石組成時(shí)，硫酸鹽至少是從明礬和硫酸鎂中選出的一種。在耐火材料主要是莫來石時(shí)，在一個(gè)推薦的實(shí)施例中，硫酸鹽是硫酸鋁。
在另一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種制備用于制作耐火鑄型的耐火材料漿料的方法，此方法具有將至少是莫來石和葉蠟石的一種，以包覆粉料重量計(jì)的為約25%至35%的α石膏，0.01%左右至0.04%左右的硫酸鹽，0.07%左右至0.15%左右的凝固劑混合在一起的步驟，和通過添加含以水重量計(jì)的含膠體氧化硅量約3%至約6%的硅溶膠的水溶液和以包覆粉料重量計(jì)的量為0.5%左右的氯化物鹽來制備這種包覆粉料的漿料的步驟。
在一個(gè)推薦的實(shí)施例中，將包覆粉料和溶液以溶液約28份至48份左右與100份粉料的比例混合。在耐火材料主要是莫來石時(shí)，添加以重量計(jì)的28份至33份左右溶液到100份粉料中是合乎希望的。在耐火材料主要是葉蠟石時(shí)，希望添加以重量計(jì)的約44份至48份溶液到100份粉料中。在耐火材料莫來石和葉蠟石的混合物時(shí)，推薦的是將以重量計(jì)的約38至約42份的溶液添加到100份粉料中。
經(jīng)過下面對(duì)本發(fā)明詳細(xì)介紹之后會(huì)對(duì)本發(fā)明及其各種優(yōu)點(diǎn)更充分地理解。
附圖簡(jiǎn)介。


圖1是本發(fā)明的耐火材料熱膨脹和收縮曲線;
圖2是一種現(xiàn)有技術(shù)的耐火材料的熱膨脹和收縮曲線;
圖3是另一種現(xiàn)有技術(shù)耐火材料的熱膨脹和收縮曲線;
圖4是本發(fā)明的另一種耐火材料的熱膨脹和收縮曲線。
圖5是又一種本發(fā)明的耐火材料的熱膨脹和收縮曲線。
如上述一般介紹的那樣，本發(fā)明提供一種新穎干包覆粉料，此粉料含有耐火材料，及以粉料重量計(jì)的百分比為約25至約35的粘結(jié)劑和約0.01至約0.04的硫酸鹽，以及少量的傳統(tǒng)的控制凝固用的添加劑。合適的添加劑有白土、Sodate等本領(lǐng)域公知的物質(zhì)。干包覆粉料與含以水重量計(jì)的約含3%至約6%的膠體氧化硅SiO2的水基硅溶液制備成漿料，這種漿料還包含有以干包覆粉料重量計(jì)的至少為0.5%左右的氯化物鹽。
推薦的耐火材料是莫來石、葉蠟石及其混合物。在耐火材料是鍛煉莫來石時(shí)，粗、細(xì)粒料是通常使用的。采用一些粗粒耐火材料可降低包覆材料中液體對(duì)粉料的比例，并可增加鑄型材料的強(qiáng)度。粗粒耐火材料約構(gòu)成包覆粉料的20%，不過根據(jù)材料的性能和將用于鑄型的特殊用途，粗粒耐火材料的量可以從0%變化至約20%。細(xì)粒耐火材料約占包覆粉料的50%，但是這種材料的含量亦可高達(dá)75%。推薦的細(xì)粒鍛煉莫來石是由CombustionEngineeringInc(商標(biāo)名為Mulgrain60-200IC)供應(yīng)的，推薦的一種粗莫來石是Mulgrain47-25×80s，可由同一供應(yīng)商提供。
鍛煉莫來石很貴，而且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)這種鍛燒莫來石的一部分或全部用葉蠟石來代替時(shí)，在許多應(yīng)用場(chǎng)合中能待到滿意的結(jié)果。葉蠟石是一種經(jīng)濟(jì)的，天然出產(chǎn)的水合鋁硅酸鹽礦物，由R.TVanderbiltco，IncNorwalkCt.以商標(biāo)名Pyrax供應(yīng)。通常在不使用鍛燒莫來石時(shí)葉蠟石在包覆粉料中的含量約為65%-74%。
使用葉蠟石作為部分或全部耐火材料填料的熔包覆材料比全部使用莫來石呈現(xiàn)出更大的熱膨脹。但是這個(gè)熱膨脹仍然比目前市場(chǎng)供應(yīng)的實(shí)際用于商業(yè)的石膏粘結(jié)的包覆材料的白硅石或石英的更小，更平緩，更均勻。葉蠟石還有在加熱之后有一個(gè)永久性膨脹的獨(dú)特性能，因此即使冷卻時(shí)它有一些收縮也不會(huì)產(chǎn)生劇烈的體積或膨脹變動(dòng)。當(dāng)這種包覆材料配方用葉蠟石作為全部耐火材料組份時(shí)，在烤烘并冷卻至室溫后，在大多數(shù)情況之下，其熱膨脹要大于烘烤前。
推薦的粘結(jié)劑是α石膏，其量為包覆粉料重的大約25%-35%，在含量為30%左右時(shí)可獲得最佳效果。Hydrocal是一種推薦的α石膏，由美國Gypsumcompany供應(yīng)，具有足夠含量的粘結(jié)劑以使鑄型在制作期間不發(fā)生物理性毀壞是十分必要的。根據(jù)被熔去的模型的尺寸、形狀和砂箱尺寸等具體情況改變粘結(jié)劑的含量是合乎需要的。
包覆粉料中使?jié){料產(chǎn)生獨(dú)特的觸變性的一個(gè)重要組份是硫酸鹽。合適的硫酸鹽是硫酸鉀，硫酸鎂和明礬如硫酸鋁以及類似物。在用莫來石作耐火材料時(shí)，明礬，特別是硫酸鋁(Al2SO4)3nH2O(其中的n為12-14)，用量范圍應(yīng)是干包覆粉料重量的0.01%至0.04%。在使用葉蠟石作為耐火材料時(shí)，推薦的硫酸鹽是硫酸鎂(MgSO4·7H2O)，加入量約為干包覆粉料重量的0.01%至約0.04%。
用作控制凝固特性的添加劑有白土和Sodate。白土是一種加速劑或凝固穩(wěn)定劑，其用量是粉料重量的約0.05%至約0.10%。Sodate緩凝劑根據(jù)所想要的凝固時(shí)間進(jìn)行添加，其用量通常約為粉料重量0.02%至0.05%左右。
將干包覆粉料與稱之為硅溶膠的水基膠體氧化硅和氯化物鹽一起制成漿料。氯化物鹽推薦從氯化鈣，氯化鈉和氯化鎂中選用。推薦的氯化物是氯化鈣CaCl2·2H2O或氯化鎂MgCl2·6H2O，雖然氯化鈉與葉蠟石，一起功效很好，但在與莫來石一起使用時(shí)，如果烘烤溫度超過1100°F，其傳給予體系的良好的熱性能受到限止。氯化物鹽添加到硅溶膠和水溶液中的量至少約為包覆粉料重量的0.5%。推薦的氯化物鹽用量范圍是從0.5%左右至1.0%左右。漿料的觸變性能取決于硅溶膠、氯化物鹽和硫酸鹽的存在。如果缺少這些組份中的任何一種，漿料就不會(huì)有觸變性。
硅溶膠與氯化物鹽無兼容性，要析出，所以用硅溶膠制的漿料無觸變性。因此，為了維持所希望的本發(fā)明的觸變性能，所使用的硅溶膠在添加氯化物鹽之后不應(yīng)該析出。但是發(fā)現(xiàn)，新析出的SiO2使得漿料具有相當(dāng)好的懸浮性，從而使用其中的氧化硅，已被部分析出的硅溶膠溶液做出了令人滿意的鑄件。這種凝膠析出的出現(xiàn)防止了耐火材料的凝結(jié)，雖然觸變性已失去，但這種材料仍然能提供相當(dāng)好的鑄件。
推薦的硅溶膠是由Dupont生產(chǎn)的Ludox LS.Ludox LS具有約0.10%的低NaO2含量，而且在加入氯化鈣之后膠體氧化硅也不析出。這種溶液組份在添加氯化鈣之后幾個(gè)小時(shí)之內(nèi)均是穩(wěn)定的，而這種溶液約5小時(shí)后就會(huì)完全凝膠。因此希望在包覆粉料添加入這種液體組份中之前，即時(shí)為每槽漿料生產(chǎn)制備這種溶液組份。以水重量計(jì)的百分比約為3%至6%的膠體氧化硅濃度已取得了令人滿意的結(jié)果。
根據(jù)本發(fā)明的方法，耐火材料漿料是通過混合，耐火材料，粘結(jié)劑、硫酸鹽和任何凝固控制添加劑形成干粉包覆粉料來制取的。硅溶膠的水溶液是通過稀釋硅溶膠以提供以水重量計(jì)的含量約3%至約6%膠體氧化硅并添加以干包覆粉料重量計(jì)的百分比至少為0.5的氯化物鹽來制備的。以重量計(jì)的約28-48份這種溶液與100份干包覆粉料混合制成包覆漿料。在包覆粉料中的耐火材料是莫來石時(shí)，推薦以重量計(jì)的約28至33份溶液與100份干包覆粉料粉混合。在葉蠟石用作包覆粉料耐火材料時(shí)，將以重量計(jì)的約44-48份這種溶液與100份包覆粉料混合。當(dāng)干包覆粉料中的耐火材料是莫來石和葉蠟石的混合物時(shí)，推薦的方法是將約38-42份溶液與100份包覆粉料混合。
實(shí)例1一種熔模鑄造包覆材料是由充分混合45磅alpha石膏，30磅粗的及75磅細(xì)的煅燒莫來石、34克白土，13克明礬和27克Sodate緩凝劑于螺條混合器中以形成一種干的包覆粉料。alpha石膏是Hydrocal，由美國Gypsum Co.供應(yīng)的。白土是一種市售的加速劑CaSO4·2H2O，也由美國Gypsum Co.供應(yīng)。煅燒莫來石Mulgrain來自Combustion Enginering Inc.，King of Prussia，Pa。粗莫來石是Mulgrain 47-25×80s，細(xì)莫來石是Mulgrain 60-200Ic.。
Mulgrain4725×80s的典型篩號(hào)和化學(xué)分析如下篩號(hào)分析U.S.S.篩號(hào)%200-55077-837011-17
底盤2(最大值)化學(xué)分析以重量計(jì)的百分比含量氧化鋁(Al2O3) 47.8氧化硅(SiO2) 49.3氧化鈦(TiO2) 1.78三氧化二鐵(Fe2O3) 0.98CaO0.03MgO0.04Na2O 0.04K2O 0.03Mulgrain60-200IC的典型篩號(hào)和化學(xué)分析如下篩號(hào)分析U.S.S.篩號(hào)%100痕跡20015-25底盤Pan75-85化學(xué)分析以重量計(jì)的百分比含量氧化鋁(Al2O3) 60.5氧化硅(SiO2) 35.8氧化鈦(TiO2) 2.25三氧化二鐵(Fe2O3) 1.31CaO0.04MgO0.05Na2O 0.02
K2O 0.03用水基溶液Ludox LS 9磅，水36磅和680克CaCl2·2H2O與干包覆粉料混合成漿料。其液體對(duì)粉的比例是30∶100，即約45磅溶液對(duì)150磅干粉。
準(zhǔn)備了三個(gè)模組用于鑄造。將砂箱用上述的耐火材料組份和硅溶膠溶液填充。真空混合和填充是在美國專利3719214中公開了的自動(dòng)化填充設(shè)備中完成的。該文件用作本文的參考文件，所選用的型模是考慮到了一些更為復(fù)雜的用市售的耐火材料難以鑄造的形狀。兩個(gè)砂箱直徑9英寸高10英寸，第三個(gè)砂箱直徑12英寸高10英寸。這些砂箱被填充上料，并在原始凝固發(fā)生之后，在室溫下硬化一個(gè)小時(shí)。
這種包覆材料有足夠的觸變性，從而使得在被填充之后，漿料立即稠化。沒有有害的水層出現(xiàn)在模型表面與鑄型材料之間，粗粒耐火材料不沉下。
之后將鑄型中的模型熔化掉，并進(jìn)行烘烤和冷卻工序。模型在450°F四小時(shí)之內(nèi)被熔化掉即脫蠟，接下來鑄型被燒烤，先在550°F烘2小時(shí)，然后在750°F烘烤2小時(shí)，再在950°F烘烤30分鐘，在1250°F烘烤7小時(shí)，最后使之冷卻到550°F以便澆鑄。1300°F的融熔的356鉆合金，用重力澆注加真空輔助的方法澆注入鑄型中，在澆鑄后內(nèi)在鑄型腔內(nèi)維持5分鐘真空，而大壓力則作用在金屬的壓頭上。
將砂箱冷卻至室溫，并用錘擊加水沖的方法將耐火鑄型材料除去。經(jīng)檢驗(yàn)，這種鑄件各方面均很好。全部表面光潔，沒有飛邊。
實(shí)例1中的所用材料的熱膨脹和收縮的測(cè)量是用由ThetaIndustriesInc。制造的手動(dòng)膨脹計(jì)(I.E.型)測(cè)量的。這種膨脹計(jì)裝備有674型測(cè)量頭和一個(gè)熔融石英管和推桿。溫度測(cè)量是由隨儀器配置的熱電偶和溫度指示器進(jìn)行的。圖1中所示的曲線A表示了這種材料在達(dá)到1350°F時(shí)的熱膨脹。最大的熱膨脹0.175%出現(xiàn)在850°F，接下來隨著加熱而收縮，在1000°F時(shí)膨脹為0.10%。繼續(xù)加熱導(dǎo)致進(jìn)一步的熱膨脹，在1350°F時(shí)達(dá)到約0.13%。熱收縮曲線B展示了從1350°F熱膨脹為0.13%至在200°F處的-0.23%的一種平緩收縮情況。圖2和圖3分別表示了兩種市售的石膏粘結(jié)鑄型材料的熱膨脹曲線A′、A″和收縮曲線B′、B″。如從對(duì)這些曲線的比較可以看到的，本發(fā)明的鑄型材料明顯地表現(xiàn)出較小但更平緩、更均勻的熱膨脹和收縮。
實(shí)例2一種干耐火粉料是由5磅11盎司石膏粘結(jié)劑(Hydrocal)、13磅5盎司葉蠟石(Pyrax RG-20)、4克白土、3.5克MgSO4·7H2O及5克Sodate制備的。用一磅13盎司硅溶膠溶液(Ludox LS)、7磅2盎司水和71克CaCl2·2H2O將干粉料制成漿料。液體對(duì)粉的比是46∶100，也就是8磅3盎司溶液對(duì)17磅12盎司粉。對(duì)Pyrax RG-20的一般的化學(xué)分析及篩號(hào)分析如下篩號(hào)分析U.S.S.篩號(hào)%200.09306.664013.995011.47708.011007.631406.42
底盤45.73化學(xué)分析以重量計(jì)的百分比含量氧化鋁(Al2O3) 19.77氧化硅(SiO2) 75.0氧化鐵(Fe2O3) 0.7CaO0.1MgO0.1K2O+Na2O 0.3灼燒損失(LossonIgnition)3.9準(zhǔn)備好不同尺寸、形狀的多個(gè)蠟?zāi)５慕M件。將這些蠟?zāi)Ｏ灪冈诟鶕?jù)美國專利US3443627制備好的一個(gè)中心蠟樹上，該美國專利用作本申請(qǐng)的參考文件。硬紙板管和涂蠟折成波形的硬紙板(瓦楞形紙板)高12英寸，直徑為21/8英寸。金屬砂箱高10英寸，直徑為7英寸。將料加入溶液中，然后在一個(gè)Hobart混合器中用金屬絲的搖動(dòng)對(duì)它進(jìn)行攪拌。混合工作持續(xù)約一分鐘。制得的漿料在一個(gè)鐘形罩中進(jìn)行真空處理，然后將之傾注入砂箱并再次進(jìn)行真空處理。填充后的砂箱在室溫中硬化一個(gè)小時(shí)。然后如前實(shí)例一樣，進(jìn)行將臘溶去、烘烤、和澆鑄等工序。鑄出的鑄件各方面均好，其表面光潔無飛邊。
在包覆材料中使用葉蠟石是早就公開在美國專利US4106945中的。市售的葉蠟石耐火材料的熱膨脹曲線展示在圖3中。在加熱過程中，劇烈的膨脹之后出現(xiàn)顯著的收縮。有證據(jù)表明在一些實(shí)例中市售的葉蠟石包覆材料確定很少使鑄型開裂而產(chǎn)生飛邊。但是鑄型開裂仍然是個(gè)問題。圖4展示了實(shí)例2中使用的材料的熱膨脹和收縮曲線。如可以看到的那樣，在650°F以內(nèi)，并無如市售材料那樣的劇烈的膨脹尖鑄存在。
在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)例中，將葉蠟石的好處同與氯化物鹽和硫酸鹽結(jié)合的硅溶膠的創(chuàng)造性應(yīng)用結(jié)合了起來。這種結(jié)合產(chǎn)生了一種石膏粘結(jié)的耐火包覆材料，這種材料在烘烤期間減少了收縮，且很少使鑄型開裂。這種材料的觸變性能促使環(huán)繞一次性使用的模型更好地形成耐火鑄型材料，并且，硅溶膠還有助于稍微提高濕型強(qiáng)度和附加的烘烤強(qiáng)度。附加的烘烤強(qiáng)度在確保細(xì)弱的型芯在澆鑄期間穩(wěn)固地保持定位是有用的。
實(shí)例3一種干包覆粉料是通過混合6磅alpha石膏(Hydrocal)，7磅葉蠟石(Pyrax RG-20)，7磅煅燒莫來石(Mulgrain 60-200IC)，4.5克白土，1.8克明礬和3.6克Sodate來制備的。將這種干粉與一磅10盎司硅溶膠溶液(Ludox LS)、6磅6盎司水和64克CaCl2·2H2O一起制成漿料。其中的液體與粉之比為40∶100，即8磅溶液比20磅粉。
將這種材料和鑄造如上述實(shí)例那樣準(zhǔn)備。這種材料導(dǎo)致了沒有飛邊的良好鑄件。這種材料的熱膨脹和收縮曲線展示于圖5。
實(shí)例4通過混合6磅10盎司alpha石膏(Hydrocal)，4磅6盎司煅燒莫來石(Mulgrain-47 25×80s)、11磅煅燒莫來石(Mulgrain 60-200IC)、5克白土，2克明礬和3克Sodate來制備干包覆粉料。將這種干粉與一磅6盎司硅溶膠溶液(Ludox LS)，5磅7盎司水和100克氯化鎂(MgCl2·6H2O)制成漿料，其液體與粉之比是32∶100，即約7磅溶液對(duì)22磅粉。
制備一個(gè)不同尺寸、形狀的各種蠟?zāi)５慕M件。如前述實(shí)例那樣進(jìn)行填充和澆鑄。將砂箱裝入預(yù)熱、脫蠟爐并在450°F處脫蠟4小時(shí)。然后將砂箱在550°F處烘烤2小時(shí)，750°F處烘烤2小時(shí)，在950°F處烘烤30分鐘，在1350°F處烘烤7小時(shí)。然后將砂箱冷卻至500°F并用356鋁合金熔液進(jìn)行充填澆鑄。將鑄件如同前面實(shí)例那樣檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)鑄件各方面均好。
實(shí)例5通過充分混合6磅10盎司alpha石膏(Hydrocal)，4磅6盎司煅燒莫來石(Mulgrain25×80s)，11磅煅燒莫來石(Mulgrain60-200IC)5克白土，1克明礬和5克Sodate制備干包覆粉料、將這種干粉與1磅6盎司硅深膠溶液(LudoxLS)，5磅水和100克氯化鈉(NaCl)一起制成漿料。其液體與粉之比約為30∶100，即約6磅10盎司溶液對(duì)22磅粉。
準(zhǔn)備一個(gè)由不同尺寸和形狀的蠟?zāi)５慕M件。包漿和澆鑄作業(yè)如上述實(shí)例那樣施行。將模型于預(yù)熱至450°F的爐子經(jīng)4小時(shí)熔去。然后將砂箱在550°F處烘烤2小時(shí)，在750°F處烘烤2小時(shí)和在1100°F處烘烤6小時(shí)。由于其熱力方面的優(yōu)點(diǎn)受到氯化鈉的限制，對(duì)這種材料的烘烤不能超過1150°F。在砂箱冷卻至500°F時(shí)，將365鋁合金熔液進(jìn)行燒鑄。將砂箱冷卻至室溫后，將鑄件敲出并用水噴射清理。檢驗(yàn)表明，這種鑄件各方面都好，其表面光潔無飛邊。
對(duì)于本領(lǐng)域的普通熟練人員來說，根據(jù)上述詳細(xì)披露的內(nèi)容對(duì)發(fā)明的許多變化和改進(jìn)將是顯而易見的。因此可以明白，在權(quán)利要求的精神范圍內(nèi)，本發(fā)明可以以不同于專門說明的實(shí)例方式加以實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種用于制造熔模鑄造鑄型的包覆粉料的含水漿料，包覆粉料中有耐火材料和粘結(jié)劑，其改進(jìn)在于，還具有以包覆粉料重量計(jì)的約0.01%至約0.04%的一種硫酸鹽，至少約為0.5%的一種氯化物鹽，以及以水重量計(jì)的從約3%至6%的膠體氧化硅。
2.如權(quán)利要求1所述漿料，其特征在于，耐火材料至少是從莫來石和葉蠟石中選出的一種。
3.如權(quán)利要求1或2所述漿料，其特征在于，氯化物鹽至少是從氯化鈉，氯化鎂和氯化鈣中選出的一種。
4.如權(quán)利要求1或2所述漿料，其特征在于，硫酸鹽至少是從明礬，硫酸鎂及硫酸鉀中選出的一種。
5.如權(quán)利要求1所述漿料，其特征在于，其耐火材料基本是由莫來石組成的。
6.如權(quán)利要求5所述漿料，其特征在于，硫酸鹽是明礬。
7.如權(quán)利要求5所述漿料，其特征在于，硫酸鹽是硫酸鋁。
8.一種用于制作耐火鑄型的含水漿料具有a)一種包覆粉料，它至少具有從莫來石和葉蠟石中選出的一種耐火材料，以及以包覆粉料總量計(jì)的25%左右至35%左右的alpha石膏，0.01%左右至0.04%左右的硫酸鹽及0.07%左右至0.15左右的凝固劑;b)以水重量計(jì)的3%左右至6%左右的膠體氧化硅;c)以包覆粉料重量計(jì)的0.5%左右于2.0%左右的氯化物鹽。
9.如權(quán)利要求8所述漿料，其特征在于，耐火材料主要是由葉蠟石組成，硫酸鹽至少是明礬和硫酸鎂中選出的一種。
10.如權(quán)利要求8所述漿料，其特征在于，耐火材料主要是由莫來石組成，且硫酸鹽是明礬。
11.如權(quán)利要求9或10所述漿料，其特征在于，硫酸鹽是硫酸鋁。
12.如權(quán)利要求8所述漿料，其特征在于，氯化物鹽含量是從約0.5%至約1.0%，而且是從氯化鈣、氯化鈉和氯化鎂中選出的。
13.一種制備用于制造熔模鑄造型的耐火漿料的方法具有下列步驟a)通過將至少從莫來石和葉蠟石中選出的一種耐火材料，以粉料重計(jì)的25%左右至35%左右的alpha石膏，約為粉料重的0.01%至約0.04%的硫酸鹽和0.07%左右至0.15%左右的凝固劑混合在一起制備包覆粉料;b)制備以水重量計(jì)的含3%左右至6%左右的膠體氧化硅的硅溶膠和以粉料重量計(jì)的至少為約0.5%的氯化物鹽的水溶液;c)將包覆粉料和溶液以28左右至48左右份溶液對(duì)100份粉料的比例混合在一起。
14.如權(quán)利要求13所述方法，其特征在于，耐火材料主要是由莫來石組成的，加入粉料中的溶液量是28左右至33左右份重的溶液對(duì)100份重的粉料。
15.如權(quán)利要求13之方法，其特征在于，耐火材料主要是由葉蠟石組成，加入粉料中的溶液量是44份左右至48份左右重的溶液對(duì)100份重的粉料。
16.如權(quán)利要求13所述方法，其特征在于，耐火材料是莫來石與葉蠟石的混合物，加入粉料中的溶液量是約38份至約42份重的溶液的對(duì)100份重的粉料。
全文摘要
一種用于制作耐火鑄型的改進(jìn)了的耐火熔模鑄造耐火材料。這種材料含有一種包括粘結(jié)劑、從莫來石和葉蠟石中選中的耐火材料、控制凝固的添加劑和以重量計(jì)的百分比含量約0.01至約0.04的硫酸鹽的包覆粉料。該粉料與含有以水重量計(jì)的含約3％至6％的膠體氧化硅及以粉料重計(jì)的約至少是0.5％的氯化物鹽的水基膠體氧化硅溶液一起配制成漿料。
文檔編號(hào)B22C1/18GK1089195SQ9311962
公開日1994年7月13日 申請(qǐng)日期1993年9月21日 優(yōu)先權(quán)日1992年9月21日
發(fā)明者克洛德·瓦特斯 申請(qǐng)人:克洛德·瓦特斯