水玻璃砂改性劑的研制及其對水玻璃砂性能的影響.pdf

1、水玻璃作為砂型鑄造的粘結(jié)劑能夠減少鑄造工業(yè)污染，實現(xiàn)綠色鑄造，符合我國目前的綠色發(fā)展理念。但是，在水玻璃砂使用過程中，一直存在如水玻璃加入量高、型（芯）潰散性差等問題，因此，研制水玻璃砂改性劑，通過添加改性劑改善水玻璃砂的力學(xué)性能具有重要意義。
　　本文采用CO2硬化水玻璃砂的砂型鑄造工藝，首先選取Al2O3、ZrO2、Si3N4作為無機(jī)物改性劑的主要成分，研究無機(jī)物對水玻璃砂性能的影響，確定其成分配比、加入量和無機(jī)物粉末粒度；選

2、取十六烷酸甲酯、硬脂酸甲酯、鄰苯二甲酸二辛酯、芥酸酰胺、二十烷醇和環(huán)己酮作為有機(jī)物改性劑的主要成分，研究有機(jī)酯（十六烷酸甲酯、硬脂酸甲酯、鄰苯二甲酸二辛酯）對水玻璃砂性能的影響，以及酰胺、醇、酮對有機(jī)酯改性效果的影響，并借助XRD、SEM、EDS等分析手段分析改性原理。
　　研究結(jié)果表明，當(dāng)添加水玻璃6％（占砂重），加入無機(jī)物改性劑1.5%（占砂重），Al2O3、ZrO2、Si3N4的成分配比為1.5:1:0.67，粒度為1~50

3、μm時，改性效果較好。制備的水玻璃砂試樣的即時強(qiáng)度、24h強(qiáng)度和800℃殘留強(qiáng)度分別為1.26MPa、2.64MPa、6.67MPa，比只添加6%水玻璃的試樣即時強(qiáng)度提升174%、24h強(qiáng)度提升38%、800℃殘留強(qiáng)度降低42%。
　　加入Al2O3、ZrO2、Si3N4粉末的同時，加入占水玻璃含量2%的硬脂酸甲酯、6%的十六烷酸甲酯、4%的鄰苯二甲酸二辛酯，可將水玻璃加入量降低至3%，并能很大程度的改善水玻璃砂性能，制備的水玻璃

4、砂試樣即時強(qiáng)度、24h強(qiáng)度和800℃殘留強(qiáng)度分別為0.65MPa、2.77MPa、2.83MPa，試樣的發(fā)氣量為13.7ml/g。
　　加入Al2O3、ZrO2、Si3N4粉末的同時，加入3%水玻璃，以及占水玻璃含量10%的有機(jī)酯、1%的芥酸酰胺、2%的環(huán)己酮，制備的水玻璃砂試樣的即時強(qiáng)度、24h強(qiáng)度和800℃殘留強(qiáng)度分別為0.72MPa、2.79MPa、1.62MPa，試樣的發(fā)氣量為11.7ml/g。該種改性劑能夠在保證砂型具有

5、很好的即時強(qiáng)度和24h強(qiáng)度的同時降低其殘留強(qiáng)度，有效改善了水玻璃砂的潰散性，且發(fā)氣量低，符合水玻璃砂型（芯）在生產(chǎn)中的要求。
　　通過XRD、SEM、EDS分析表明，加入的改性劑彌散分布于水玻璃粘結(jié)劑中，提高了砂型即時強(qiáng)度和24h強(qiáng)度；試樣在800℃加熱30min和隨爐冷卻過程中，無機(jī)物粉末由于線膨脹系數(shù)小在砂粒表面和粘結(jié)橋上起到割裂作用形成裂紋，有機(jī)物充分揮發(fā)，導(dǎo)致砂粒間粘結(jié)橋上形成大量的氣孔，導(dǎo)致砂型的殘留強(qiáng)度大幅度降低。