isenmetalle)。
[0080] 本發(fā)明進(jìn)一步涉及了制備金屬加工用鑄型的方法，其中使用本發(fā)明的模制料混合 物。本發(fā)明方法包括以下步驟：
[0081] -制備上述的模制料混合物；
[0082]-成型（Formen)該模制料混合物；
[0083]-通過加熱所述模制料混合物使該經(jīng)成型的模制料混合物固化，從而獲得經(jīng)固化 的鑄型。
[0084] 本發(fā)明模制料混合物的制備中，通常如此進(jìn)行：首先預(yù)置入耐火模制基料，隨后在 攪拌的同時(shí)加入粘結(jié)劑。水玻璃和顆粒狀金屬氧化物、特別是合成的無定形二氧化硅，和磷 酸鹽（酯）原則上可以任意次序加入。依據(jù)一種優(yōu)選實(shí)施方式，粘結(jié)劑以雙組份體系的形 式來提供，第一液體組分含有水玻璃而第二固體組分含有顆粒狀金屬氧化物、磷酸鹽（酯） 以及適當(dāng)情況下的潤(rùn)滑劑（優(yōu)選片狀潤(rùn)滑劑）和/或有機(jī)組分。在模制料混合物的制備中， 將耐火模制基料預(yù)置入混合器中，并隨后優(yōu)選地首先加入粘結(jié)劑的固體組分且使其與耐火 模制基料混合。選擇混合的持續(xù)時(shí)間，使得耐火模制基料與固體粘結(jié)劑組分緊密混合。混合 的持續(xù)時(shí)間取決于將制得的模制料混合物的量，以及使用的混合設(shè)備。優(yōu)選地，所選的混合 持續(xù)時(shí)間為1~5分鐘。優(yōu)選地在進(jìn)一步使該混合物運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，隨后加入粘結(jié)劑的液體 組分，且繼續(xù)混合該混合物，直到在耐火模制基料的顆粒之上形成均勻的粘結(jié)劑層。在此， 混合持續(xù)時(shí)間也取決于將制得的模制料混合物的量，以及所用的混合設(shè)備。優(yōu)選地選擇混 合過程的持續(xù)時(shí)間為1~5分鐘。
[0085] 但是，依據(jù)另一實(shí)施方式，也可以首先將粘結(jié)劑的液體組分加到耐火模制基料之 中，隨后才向混合物中導(dǎo)入固體組分。依據(jù)另一實(shí)施方式，首先將0.05~0.3%的水（基于 模制基料的重量）加到耐火模制基料中，且隨后才加入粘結(jié)劑的固體和液體組分。對(duì)于這 種實(shí)施方式，能夠在模制料混合物的加工時(shí)間方面獲得令人吃驚的積極效果。本發(fā)明人認(rèn) 為，以此方式降低了粘結(jié)劑固體組分的除水效果，由此延緩了固化過程。
[0086]隨后將模制料混合物制成期望的形狀。在此采用傳統(tǒng)方法用于模制成型。例如， 可以將模制料混合物借助于壓縮空氣通過芯模注入機(jī)注入模制工具中。隨后通過導(dǎo)入熱量 使模制料混合物固化，以使粘結(jié)劑中含有的水蒸發(fā)。加熱時(shí)，從模制料混合物中除去水。猜 測(cè)，通過水的去除也引發(fā)了硅烷醇基團(tuán)之間的縮合反應(yīng)，使得水玻璃開始交聯(lián)。在現(xiàn)有技術(shù) 所述的冷固化工藝中，例如通過二氧化碳的導(dǎo)入或者通過多價(jià)金屬陽離子，而致使難溶性 化合物沉淀且由此使得鑄型凝固。
[0087] 模制料混合物的加熱例如可以在模制工具中進(jìn)行。能夠使鑄型在模制工具中即已 徹底固化。但是也能夠僅使鑄型只是在其邊緣區(qū)域被固化，使得其具有足以從模制工具中 取出的強(qiáng)度。隨后可以通過從中進(jìn)一步排除水而使鑄型徹底固化。這點(diǎn)例如可以在爐中進(jìn) 行。水的排除也可以例如通過在減壓下使水蒸發(fā)來進(jìn)行。
[0088] 鑄型的固化可以通過將經(jīng)加熱的空氣吹入模制工具中來得以促進(jìn)。該方法的這種 實(shí)施方式中，實(shí)現(xiàn)了粘結(jié)劑中含有的水的快速去除，由此使得在適用于工業(yè)應(yīng)用的時(shí)間段 之內(nèi)該鑄型被凝固了。吹入的空氣的溫度優(yōu)選為100~180°C，特別優(yōu)選為120~150°C。 優(yōu)選地設(shè)定經(jīng)加熱的空氣的流速，使得在適應(yīng)于工業(yè)應(yīng)用的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行鑄型的固化。該 時(shí)間段取決于所制得的鑄型的尺寸。努力使得在小于5分鐘、優(yōu)選小于2分鐘的時(shí)間內(nèi)固 化。但是，在極大鑄型的情形下，也可能需要更長(zhǎng)的時(shí)間段。
[0089] 從模制料混合物中除去水也可以通過微波輻射加熱該模制料混合物來進(jìn)行。但 是，微波輻射優(yōu)選地在從模制工具中取出鑄型之后進(jìn)行。但是，鑄型必須為此已經(jīng)具有了足 夠的強(qiáng)度。如上所述，這點(diǎn)可以例如通過在模制工具中至少固化鑄型的外殼來實(shí)現(xiàn)。
[0090] 通過采用水的除去使模制料混合物進(jìn)行熱固化，避免了在金屬鑄造期間鑄型后凝 固的問題。在現(xiàn)有技術(shù)所述的冷固化工藝中一一其中引導(dǎo)著使二氧化碳從模制料混合物中 通過一一碳酸鹽會(huì)從水玻璃中沉淀出來。但是在固化后的鑄型中，保持有較大量的被束縛 的水，其隨后在金屬鑄造期間被驅(qū)趕出且導(dǎo)致極高水平的鑄型凝固。另外，通過二氧化碳的 引入而凝固的鑄型不能達(dá)到通過除去水而熱固化的鑄型的穩(wěn)定性。碳酸鹽的形成破壞了粘 結(jié)劑的結(jié)構(gòu)，使得其由此喪失強(qiáng)度。由此，采用基于水玻璃的冷固化鑄型，并不能夠制得鑄 型（如果合適其也可能具有復(fù)雜幾何形狀）的薄部分。由此，通過二氧化碳的引入而冷固 化的鑄型并不適用于制備具有非常復(fù)雜幾何形狀和有著多個(gè)轉(zhuǎn)向的窄通道（如內(nèi)燃機(jī)中 的油路）的鑄件，因?yàn)樵撹T型并沒有達(dá)到必需的穩(wěn)定性，并且該鑄型在金屬鑄造之后只能 以非常高的成本從鑄件中完全除去。在熱固化期間，從鑄型中很大程度地除去水，且在金屬 鑄造時(shí)，觀察到顯著更低的鑄型的后固化。在金屬鑄造之后，該鑄型相對(duì)于通過引入二氧化 碳而固化的鑄型顯示出顯著更好的崩解性。由于熱固化，甚至能夠制得適用于制作具有高 度復(fù)雜幾何形狀和窄通道的鑄件的鑄型。
[0091] 如上所述，通過加入優(yōu)選是片狀的潤(rùn)滑劑、特別是石墨和/或MoSjP/或滑石，可 以改進(jìn)本發(fā)明模制料混合物的流動(dòng)能力。類似于滑石的礦物如葉蠟石也可以改進(jìn)模制料混 合物的流動(dòng)能力。在制備中，可以將片狀潤(rùn)滑劑、特別是石墨和/或滑石，與兩種粘結(jié)劑組 分分開地加到模制料混合物中。但是，同樣能夠?qū)⑵瑺顫?rùn)滑劑、特別是石墨，與顆粒狀金屬 氧化物、特別是合成的無定形二氧化硅預(yù)先混合，隨后才與水玻璃和耐火模制基料混合。
[0092] 如果該模制料混合物包含有機(jī)添加劑，原則上可以在制備該模制料混合物期間的 任意時(shí)間點(diǎn)加入該有機(jī)添加劑。在此，該有機(jī)添加劑可以本體地或者以溶液形式進(jìn)行添加。
[0093] 水溶性有機(jī)添加劑可以以水溶液形式使用。如果該有機(jī)添加劑可溶于粘結(jié)劑，且 在其中穩(wěn)定達(dá)數(shù)月而不分解，則也可以將它們?nèi)芙庥谡辰Y(jié)劑中并由此與其一起加到模制基 料中。不溶于水的添加劑可以以分散體或膏劑形式使用。該分散體或膏劑優(yōu)選地含有水作 為分散劑。有機(jī)添加劑的溶液或膏劑本身也可以在有機(jī)溶劑中制備。但是，如果為了添加 有機(jī)添加劑而使用溶劑，則優(yōu)選使用水。
[0094] 有機(jī)添加劑優(yōu)選地以粉末或短纖維形式添加，優(yōu)選地選擇平均粒徑或纖維長(zhǎng)度， 使得其不超過耐火模制基料顆粒的尺寸。有機(jī)添加劑特別優(yōu)選地可以通過篩孔寬約〇. 3mm 的篩子篩選。為了減少加到耐火模制基料中的組分?jǐn)?shù)量，優(yōu)選地并不將顆粒狀金屬氧化物 和有機(jī)添加劑或多種添加劑分開地加到型砂中，而是將其預(yù)先混合。
[0095] 如果模制料混合物含有硅烷或硅氧烷，通常如此地將硅烷添加到模型中，即實(shí)現(xiàn) 將它們引入粘結(jié)劑中。但也可以將硅烷或硅氧烷作為單獨(dú)組分加到模制基料中。但是，特 別有利的是使顆粒狀金屬氧化物硅烷化，即將金屬氧化物與硅烷或硅氧烷混合，使得其表 面具有薄硅烷層或薄硅氧烷層。若使用如此預(yù)處理過的顆粒狀金屬氧化物，則發(fā)現(xiàn)相對(duì)于 未處理過的金屬氧化物具有增加的強(qiáng)度以及改進(jìn)的抗高空氣濕度性能。如果，如所述的，將 有機(jī)添加劑加到模制料混合物或者顆粒狀金屬氧化物之中，則有利地使其在硅烷化之前進(jìn) 行。
[0096] 本發(fā)明的方法本身適用于制備所有用于金屬鑄造的常規(guī)的鑄型，即例如芯和型。 在此，特別有利地也可以制備包含極薄壁段的鑄型。特別是添加絕熱耐火模制基料或者添 加放熱材料到本發(fā)明的模制料混合物中時(shí)，本發(fā)明的方法適用于制備進(jìn)料器。
[0097] 由本發(fā)明模制料混合物或者借助于本發(fā)明方法制得的鑄型在將它們制得之后立 刻具有高強(qiáng)度，并且固化之后鑄型的強(qiáng)度不會(huì)變得如此高，使得制得鑄件之后在除去該鑄 型時(shí)產(chǎn)生困難。在此已發(fā)現(xiàn)，該鑄型在輕金屬鑄造、特別是鋁澆鑄中，以及在鐵澆鑄中具有 非常好的崩解性能。另外，這些鑄型在提高的空氣濕度下具有高穩(wěn)定性，即該鑄型可以令人 吃驚地也毫無問題地儲(chǔ)存更長(zhǎng)時(shí)間。作為另一優(yōu)點(diǎn)，該鑄型具有在機(jī)械負(fù)荷下極高的穩(wěn)定 性，使得也可以實(shí)現(xiàn)鑄型的薄壁段，同時(shí)它們?cè)跐茶T過程期間不會(huì)由于金屬靜力學(xué)壓力而 變形。本發(fā)明的進(jìn)一步內(nèi)容因此在于通過上述的本發(fā)明方法獲得的鑄型。
[0098] 本發(fā)明的鑄型通常適用于金屬鑄造、特別是輕金屬鑄造。在鋁澆鑄中獲得特別有 利的結(jié)果。
【附圖說明】
[0099] 下面借助于實(shí)施例并參照附圖來闡述本發(fā)明。附圖為：
[0100] 圖 1 顯不了BCIRA熱變形儀（HotDistortionApparatur) (G.C.Fountaine，K. B.Horton, "Hei0verformungvonCold-Box-Sanden",Giesserei-Praxis,Nr. 6，第 85 ~ 93頁，1992)的示意結(jié)構(gòu)；
[0101] 圖2顯示了含磷酸鹽（酯）的試樣和無磷酸鹽（酯）成分的試樣的BCIRA熱變形試 驗(yàn)的圖表（Morgan,A.D.，F(xiàn)ashamE.W.，"TheBCIRAHotDistortionTesterforQuality ControlinProductionofChemicallyBondedSands,AFSTransactions,第 83 卷，第 73 ~80 頁（1975) "）；
[0102] 圖3顯示了鑄件斷面的示意再現(xiàn)圖，其中一種情形下（a)不采用磷酸鹽（酯）和 一種情形下（b)添加磷酸鹽（酯）來制備該鑄型。
[0103] 實(shí)施例1
[0104] 合成制得的無定形二氧化硅和含磷組分對(duì)含有石英砂作為模制基料的成形體的 強(qiáng)度的影響。
[0105] 1.制備和測(cè)試模制料混合物。
[0106] 為了測(cè)試模制料混合物，制得所謂的Georg-Fischer-測(cè)試梁（PrUfriegel)。 Georg-Fischer-測(cè)試梁理解為是具有尺寸150mmX22. 36mmX22. 36mm的長(zhǎng)方體形的測(cè)試 梁。
[0107] 表1中給出了模制料混合物的組成。為了制備該Georg-Fischer-測(cè)試梁，采用如 下工序：
[0108] 將表1中所不的組分在實(shí)驗(yàn)室葉片式攪拌機(jī)（來自Vogel&SchemmannAG，Hagen， DE)中混合。為此，首先預(yù)置入石英砂并在攪拌的同時(shí)加入水玻璃。使用含有鉀組分的鈉水 玻璃作為水玻璃。由此，下表中顯示了Si02:M20模數(shù)，其中M為鈉和鉀的總和。將該混合物 攪拌1分鐘之后，繼續(xù)攪拌的同時(shí)加入無定形二氧化硅（如果使用）和/或含磷組分。隨 后再攪拌混合物1分鐘；
[0109] 將模制料混合物轉(zhuǎn)移到Rdperwerki-Gie0ereimaschinenGmbH，Viersen，DE 公司