Суспензия для изготовления литейных оболочковых форм по выплавляемым моделям

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (111 (594 В 22 С 1 16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Остальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3797180/22-02 (22) 26.06.84 (46) 15,09.86. Бюл. 9 34 (71) Московский автомобильный завод имени И. А. Лихачева и Московский химико-технологический институт им, Д. И, Менделеева (72) В. Н, Иванов, А. Д. Чулкова, Н. А. Шабанова, Н. Г. Медведкова, Ю. Г. Фролов, Д. И. Шинкарь и В. В. Петров (53) 621.742.4:621.74.045(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 863141, кл. В 22 С 1 /16, 1979, Авторское свидетельство СССР

Р 616039, кл. В 22 С 1/16, 19?4. (54) (57) СУСПЕНЗИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ЛИТЕИНЬИ ОБОЛОЧКОВЫХ ФОРМ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ, включающая этилсиликат, органический разбавитель, минеральную кислоту, поверхностно-активное вещество, огнеупорный наполнитель, коллоидную дисперсию кремнезема,отличающаяся тем, что, с целью повышения прочности литейных Форм, в качестве коллоидной писперсии кремнезема суспензия содержит пасту коллоидного кремнезема с

65-90Х двуокиси кремния, при этом соотношение в суспензии двуокиси кремния, внесенной пастой, и двуокиси кремния, введенной этилсиликатом, составляет 1:(0,6-3), а компоненты имеют следующее соотношение, мас.Ж:

Этилсиликат 2-9

Органический разбавитель .17-21

Минеральная кислота 0,5-1,2

Поверхностно-активное вещество 0,05-0,1

Паста коллоидного кремнезема с

65-90Х двуокиси кремния 0,8-6,0

Огнеупорный наполнитель

1256846

Изобретение относится к изготовлению оболочконых форм по ныпланляемым моделям и может быть использовано также при изготовлении литейных красок и керамических форм по постоянным моделям.

Целью изобретения является повышение прочности литейных форм.

Сущность изобретения состоит в том, что суспензию для изготовления литейных форм по выплавляемым модеJISM> включающую этилсиликат, раэбавитель, минеральные кислоты, поверхностно-активное вещестно, огнеупорный наполнитель, вводят и коллоидную дисперсию кремнезема н виде пасты коллоидного кремнезема, стабилизированную полиэлектролитами и содержащей 65-90K SiO .

Пасту приготавливают введением в кремнезоль сульфиронанной полиакриловой кислоты или полиакриламида иэ расчета 0,005-0,01 r на 1 ч. SiO< с последующим центрифугиронанием для отделения воды. Стабилизированная такими полиэлектролитами паста способна диспергиронаться н воде и органических растворителях. Она морозоустойчина (после размораживания сохраняет свои технологические свойства), Разбавителем в суспензии служит вода или смесь ее с органическими растворителями (ацетоном, спиртами).

В качестве катализаторов применяют кислоты — серную, соляную, азотную, ортофосфорную или их смеси.

В качестве огнеупорного наполнителя используют пылевидный кварц (плавленый или кристаллический), шамот, циркон, электрокорунд.

Вводимые поверхностно-активные вещества являются функциональными добавками. Их вводят для улучшения смачинания или н качестве депрессоров исгарения органических растворителей в суспензии.

Суспензию готовят слецующим образом.

Стабилизированную полиэлектролитами пасту коллоидного кремнезема диспергируют н воде, затем при перемешинании вводят кислоты, поверхностно-активные вещества, огнеупорный наполнитель, этилсиликат, Общее время перемешинания 30-60 мин. Если гидролиз этилсиликата проводят н среде органических растворителей, то пред5

2О

ЗО

55 варительно диспергированную н подкисленной ноде пасту вводят в суспензию после этилсиликата и органических растворителей, Составы суспенэий и прочностные характеристики форм по примерам 113 приведены в табл. 1 и 2, Пример 1. В емкость смесителя наливают. 1,94 л воды, затем туда же вводят 80 г пасты коллоидного кремнезема, стабилизированной производными полиакриловой кислоты.

Смешивают до получения однородной дисперсии. Затем последовательно добавляют 7,33 кг пылевидного крис" таллического кварца, 42 мл соляной кислоты плотностью 1,19 г/смз, 37 мл ортофосфорной кислоты плотностью 1,87 г/см, 0,49 л этилсилиэ ката-40, 10 г метаупона. Время смешивания суспенэии 45 мин, Прочность при изгибе для этого и всех приведенных ниже примеров определяют на трехслойных образцах, Время сушки каждого слоя на воздухе 3 ч.

Пример 2. Осуществляют аналогично примеру I. Пример иллюстрирует возможность получения технологически приемлемой прочности при низком содержании этилсиликата в суспенэии.

Пример 3. Порядок приготовления суспензии аналогичен примеру 1, но вместо смеси НС1 и Н РО (водят серную кислоту (плотность 1,83 г/мл).

В качестве поверхностно активного вещества использован сульфанол.

Пример 4, Проводят аналогично примеру 1. В качестве разбавителя использована смесь воды и ацетона в соотношении по массе 1:4. Порядок приготовления суспензии: в бак смесителя вводят 2,0 л ацетона, 5 r IEHpHaix спиртов фракции С, -С (8 (ПАВ), 849 мл этилсиликата, 6,9 кг огнеупорного наполнителя (плавленного кварца). Затем в суспенэию вводят

400 мл воды, в которой предварительно диспергировано 150 г пасты коллоидного кремнезема и введено 29,7 мл соляной и 8,2 мл серной кислоты, Пример 5. Проводят по примеру 1 ° Иллюстрирует повьппение прочности форм по сравнению с прототипом (пример 7) при равном суммарном количестве связующего $1.0 и том же соотношении н суспенэии двуокиси кремния пасты и этилсиликата, 1256

Пример 6. Аналогичен примеру 5, Отличие заключается в том, что паста коллоидного кремнезема предварительно дважды подвергнута замораживанию при (-12 С) и отта- 5 иванию при 20 С.

Пример 7 (прототип), В смеситель.заливают 2,295 л кремнеэоля (пл. 1,05 г/мл), предварительно обработанного соляной кислотой до рН 2,2 ед., вводят 7,193 кг кристаллического пылевидного кварца, 7 г сульфонола, 368 мл этилсиликата-40.

Разбавителем суспензии служит вода, содержащаяся в кремнезоле. 15

Пример 8. Порядок приготовления суспензии аналогичен примеру 1.

Соотношение компонентов в составе, а также отношение в суспензии 8 0 от пасты к SiO от этилсиликата находится за пределами предлагаемых значений. Введение в

:состав суспензии пасты кремнезема менее 0,8Х при неверно выбранном со,отношении между SiO пасты и этилси ликата не дает ожидаемого эффекта..

Пример 9. Проводят аналогично примеру 8. Паста с концентрацией SiO менее 65% сходна по свойствам с кремнеэолями: неморозоустой- Зр чива, не обеспечивает получения агломератов оптимального размера.

При введении ее в количестве, превышающем 6Х при неоптимальном отношеHHH $ 0й пасты H этилсиликата, она не дает эффекта упрочнения, Примеры 10 и 11 иллюстрируют свойства оболочки за пределами предлагаемого состава, составляющие которых по соотношению SiO от пасты и SiO 4р от кремнезоля близки к граничным условиям.

Пример 12 иллюстрирует возмож.ность использования в качестве разбавителя смеси воды и этилового спир-45 та, а пример 13 — циркона в качестве огнеупорного наполнителя.

Сопоставление примеров 5 и 10 показывает, что при прочих равных условиях нецелесообразно увеличивать количество SiOI от пасты при сохранении концентрации этилсиликата на

846 4 прежнем уровне (т.е, выходить за пределы соотношения 1:0,6), так как это сопровождается снижением наполнения суспензии и уменьшением как абсолютной, так и относительной (отнесенной к единице содержания этилсиликата) прочности.

Сопоставление примеров 4 и 1-1 свидетельствует, что при прочих равных условиях изменение соотношения между SiO от пасты и от этилсиликата за пределы 1:3 нецелесообразно, так как при этом 810 пасты недостаточно для модифицирования всего этилсиликатного связующего. Прочность формы (абсолютная и относительная) снижается.

Введение в состав суспензии колло идных дисперсий кремнезема в виде пасты, стабилизированной полиэлектролитами, содержащей 65-90% SiO, обеспечивает повышение прочности форм, причем эффект этот достигается в интервале соотношений между двуокисью кремния, вводимой в суспензию с пастой и с этилсиликатом, равном

1:(0,6-3).

Повышение прочности при выше указанном соотношении достигается благодаря тому, что частицы SiO образующиеся после диспергирования пасты, представляют собой удерживаемые полиэлектролитом рыхлые агло" мераты с активной поверхностью, имеющие оптимальный размер 200500 нм, Применение предлагаемой суспензии с коллоидной дисперсией кремнезема не изменяет технологических режимов изготовления оболочковых форм. Прочность форм в холодном состоянии и о при 900 С повышается в среднем на

28Х, что позволяет снизить содержание этилсиликата в суспензии на 30%.

Введение пасты коллоидного кремнезема в суспензию расширяет область использования составов суспензии с пониженным содержанием этилсиликата, так как паста в отличие от кремнезолей морозоустойчива, что значительно упрощает транспортировку и хранение исходного продукта, а Ф л 1 ф м а ф

Оь

° О

CII

1 о о а ф

Л с1 л м

O бЪ

cll л а

Ф,еч о л Я сО

М\ а о

ФО О

Ф л о

О О

A a ф м

М О

CO л а а

° О

CJ 1

1»

1 О

OI а м

° а! а ! й О

Оь а м

Ф

Ю

Q а

1 а

Оь а м

М и

l5 и

Cl а

О в

CI о

ФЧ ф а о

СЧ

О а о а

Ма

О

Ф л. а О

3!

III

CII

IO а м о ф а

СЧ о м

Ь OI

О и !!

О CI

w e ф а

cv в

3 I I арком

Ф ACI Ф $5 (а"!

256846

1:

ii ! а

1"

3 Р (й ! и

I

Ф

2 3пй

У1 аф а а 0С

4а) М1 ф е ф ° а ф о ф а а а1 м сс

Сп о ф а о ф РЪ О а а ф

Р1 л

С 3 сО а а ч ф

l м а а

О Е л