一种易清理的氯化铝硬化水玻璃精铸型壳的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及精密铸造领域，尤其是涉及一种易清理的氯化铝硬化水玻璃精铸型壳的制备方法。采用结晶氯化铝饱和水溶液硬化水玻璃型壳进行浇注大型铸钢件后的残壳易脱落、清理快捷的工艺方法。
【背景技术】
[0002]水玻璃型壳熔模铸造工艺是引进前苏联的一种低成本熔模铸造方法，该方法是采用石蜡、硬脂酸低温模料，制壳涂料粘结剂为水玻璃，采用热水或低压蒸汽脱蜡，以生产低合金钢和普通碳钢铸件为主。
[0003]目前，国内大部分在精密铸造生产中采用水玻璃作为粘结剂，采用结晶氯化铝代替氯化铵用于熔模铸造型壳硬化，具有质量稳定、型壳强度高、无氨气污染、改善工人操作条件和综合经济效益好等优点。但其在生产应用中还存在一些问题，主要有:一是氯化铝硬化的型壳表面存在的缺陷较多，铸件的表面粗糙度较差；二是由于氯化铝硬化的型壳的残留强度高和溃散性差，导致铸件清砂难。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种易清理的氯化铝硬化水玻璃精铸型壳的制备方法，该方法的特点在于:在焙烧后的水玻璃型壳表面增加涂层，并对表面喷涂完成后的水玻璃型壳进行二次焙烧，浇注出铸件后的残壳易脱落，达到了清砂易的目的，且铸件表面质量得到明显改善。
[0005]本发明的目的是这样实现的:
一种易清理的氯化铝硬化水玻璃精铸型壳的制备方法，特征是:
A、配制涂层混合液:按体积百分比，取硅酸乙酯水解液85-95%，工业酒精5-15%，在硅酸乙酯水解液中加入工业酒精，进行搅拌，得到精铸铸造用的涂层混合液，静置16小时以上待用；
B、制作型壳表面涂层:将脱蜡及焙烧后的水玻璃型壳的温度冷却到300-400°C时，倒入所配制的涂层混合液，型壳的内表面均须浸渗或涂覆均匀，静置2-5分钟后，倒出涂层混合液，用热风机吹型壳的内表面10-20分钟，连续重复上述过程三次，在型壳的表面制作好了涂层；
C、将制作好表面涂层的型壳进行二次焙烧，型壳的二次焙烧工艺:将制作好表面涂层的型壳放入焙烧炉中，不再进行低温预热，直接加热至800°C，保温30分钟，就得到涂有硅酸乙酯涂层的型壳。
[0006]本发明针对脱蜡焙烧完成后的水玻璃型壳，增加制作表面涂层，此涂层表面成膜机理是:
涂层配方由硅酸乙酯水解液及工业酒精组成，其中加入的酒精是基于它能与硅酸乙酯水解液任意比混合，主要是因为它易挥了，使型壳快速干燥。硅酸乙酯水解反应就是硅酸乙酯中乙氧基(-C2H5O)逐步被水中的氢氧根(-0H)所置换，又不断缩聚反应生成有机硅聚合物，此物在遇热脱水过程中，基本上都转变成二氧化硅凝胶。
[0007]增加制作型壳表面的涂层主要是基于此S12凝胶，能够均匀附着在经过脱蜡、焙烧后的型壳表面，经过三次S12凝胶重复涂挂及热风机干燥，最后对型壳进行二次800°C焙烧，保温30分钟，二氧化硅凝胶脱水固化成表面涂层膜。此表面涂层阻隔原有氯化铝硬化水玻璃精铸型壳表面，与浇注的高温金属液的接触，所以浇注出的铸件易清理，较原有型壳浇注出铸件的表面质量更优。
[0008]其化学式为:
Si(OC2H5)4 + 4H20 = Si(0H )4 + 4C2H50H (I)
H4S14= S12 +2 H2O(2)
本发明的特点在于:增加制作焙烧后的水玻璃型壳表面涂层，对表面喷涂完成后的水玻璃型壳进行二次焙烧，浇注出铸件后的残壳易脱落，达到了清砂易的目的，且铸件表面质量得到明显改善，从而解决了氯化铝硬化的型壳表面质量差、浇注铸件后清砂困难的问题，并且改善了铸件表面质量，而且增加表面涂层及二次焙烧对整个工艺的成本增加非常有限。
[0009]本发明的制备工艺成本低，制作表面涂层及二次焙烧对整个工艺的成本增加少，无污染气体氨气排放的优点，而且所制型壳浇注的铸件易清理，表面质量好。
【具体实施方式】
[0010]下面结合实施例对本发明作进一步阐述，需要说明的是二次焙烧的时间可根据不同尺寸的型壳而设定:实施例1:
一种易清理的氯化铝硬化水玻璃精铸型壳的制备方法，首先配制精铸铸造用的涂层混合液，静置16小时以上待用。按体积百分比的配置，取硅酸乙酯水解液95%，加入5%工业酒精，进行搅拌。再将所配制的涂层混合液倒入，脱蜡及焙烧完成并冷却到300°C水玻璃型壳内，涂层混合液必须接触到所有型壳内表面，静置2分钟后，倒出涂层混合液，用热风机吹型壳内表面10分钟，此过程连续重复三次。然后将制作好表面涂层的型壳放入焙烧炉中，不再进行低温预热，直接控制温度到80(TC，保温30分钟，最后进行金属浇注。
[0011]实施例2:
一种易清理的氯化铝硬化水玻璃精铸型壳的制备方法，首先配制精铸铸造用的涂层混合液，静置16小时以上待用。按体积百分比的配置，取硅酸乙酯水解液90%，加入10%工业酒精，进行搅拌。再将所配制的涂层混合液倒入，脱蜡及焙烧完成并冷却到350°C水玻璃型壳内，涂层混合液必须接触到所有型壳内表面，静置3分钟后，倒出涂层混合液，用热风机吹型壳内表面15分钟，此过程连续重复三次。然后将制作好表面涂层的型壳放入焙烧炉中，不再进行低温预热，直接控制温度到800°C，保温30分钟，最后进行金属浇注。
[0012]实施例3:
一种易清理的氯化铝硬化水玻璃精铸型壳的制备方法，首先配制精铸铸造用的涂层混合液，静置16小时以上待用。按体积百分比的配置，取硅酸乙酯水解液85%，加入15%工业酒精，进行搅拌。再将所配制的涂层混合液倒入，脱蜡及焙烧完成并冷却到380°C水玻璃型壳内，涂层混合液必须接触到所有型壳内表面，静置4分钟后，倒出涂层混合液，用热风机吹型壳内表面18分钟，此过程连续重复三次。然后将制作好表面涂层的型壳放入焙烧炉中，不再进行低温预热，直接控制温度到800°C，保温30分钟，最后进行金属浇注。
[0013] 实施例4:
一种易清理的氯化铝硬化水玻璃精铸型壳的制备方法，首先配制精铸铸造用硅酸乙酯水解液，静置16小时以上待用。按体积百分比的配置，取硅酸乙酯水解液92%，加入8%工业酒精，进行搅拌。再将所配制的涂层混合液倒入，脱蜡及焙烧完成并冷却到400°C水玻璃型壳内，涂层混合液必须接触到所有型壳内表面，静置5分钟后，倒出涂层混合液，用热风机吹型壳内表面20分钟，此过程连续重复三次。然后将制作好表面涂层的型壳放入焙烧炉中，不再进行低温预热，直接控制温度到800°C，保温30分钟，最后进行金属浇注。
【主权项】
1.一种易清理的氯化铝硬化水玻璃精铸型壳的制备方法，其特征在于: A、配制涂层混合液:在硅酸乙酯水解液中加入工业酒精，进行搅拌，得到精铸铸造用的涂层混合液，静置16小时以上待用； B、制作型壳表面涂层:将脱蜡及焙烧后的水玻璃型壳的温度冷却，倒入所配制的涂层混合液，型壳的内表面均须浸渗或涂覆均匀，静置2-5分钟后，倒出涂层混合液，用热风机吹型壳的内表面10-20分钟，连续重复上述过程三次，在型壳的表面制作好了涂层； C、将制作好表面涂层的型壳进行二次焙烧，型壳的二次焙烧工艺:将制作好表面涂层的型壳放入焙烧炉中，不再进行低温预热，直接加热至800°C，保温30分钟，就得到涂有硅酸乙酯涂层的型壳。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:涂层混合液是按体积百分比计，硅酸乙酯水解液:85-95%，工业酒精:5-15%。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:步骤B中脱蜡及焙烧后的水玻璃型壳的冷却温度为300-400°C。
【专利摘要】本发明公开了一种易清理的氯化铝硬化水玻璃精铸型壳的制备方法，它先是以硅酸乙酯水解液和工业酒精为原料配制涂层混合液，再制作型壳表面涂层，最后将制作好表面涂层的型壳进行二次焙烧，就得到涂有硅酸乙酯涂层的型壳。本发明是在增加制作焙烧后的水玻璃型壳表面涂层，对表面喷涂完成后的水玻璃型壳进行二次焙烧，浇注出铸件后的残壳易脱落，达到了清砂易的目的，且铸件表面质量得到明显改善，从而解决了氯化铝硬化的型壳表面质量差、浇注铸件后清砂困难的问题，并且改善了铸件表面质量，而且增加表面涂层及二次焙烧对整个工艺的成本增加非常有限。
【IPC分类】B22C9/04
【公开号】CN104959536
【申请号】CN201510460182
【发明人】万红, 徐志锋
【申请人】南昌航空大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年7月31日