Патент на изобретение №2222409

(54) СИЛИКАТНОЕ СВЯЗУЮЩЕЕ

(57) Реферат:

Изобретение может быть использовано в литейном производстве при изготовлении оболочковых форм по выплавляемым моделям. Силикатное связующее содержит, мас. %: кремнезоль 65-75, полиакриламид 0,005-0,015, пеногаситель 0,015-0,1, поверхностно-активное вещество 0,05-0,85, обессоленную воду остальное. Использование в составе связующего полиакриламида совместно с пеногасителем и поверхностно-активным веществом позволяет повысить прочность и качество оболочковых форм. Обеспечивается получение отливок с качественной поверхностью.

Изобретение относится к производству связующих на основе кремнезоля и может найти применение в литейном производстве при изготовлении оболочковых форм в литье по выплавляемым моделям.

Известна суспензия, включающая, мас.%: кремнезоль – 41,0-44,0, этилсиликат – 1,1-2,0, сульфанол – 0,05-0,06, бутанол – 0,3-0,6, пылевидный кварц – 51,0-51,5 и воду (патент РФ 2185260, кл. В 22 С 1/16, опубл. 2002.07.20).

Известна суспензия для изготовления оболочковых форм по выплавляемым моделям, включающая, мас.%: основной кремнезоль 34,3-29,75, этилсиликат 0,7-5,25, поверхностно-активное вещество 0,1-6,2 и огнеупорный наполнитель – остальное (патент РФ 2191656, кл. В 22 С 1/16, опубл. 2002.10.27 – прототип).

Известные суспензии не обеспечивают необходимую прочность прокаленных оболочек форм, что не позволяет использовать их для изготовления всех слоев оболочковых форм. Кроме того, поверхность получаемых отливок не всегда получается качественной.

В изобретении решается задача повышения прочности прокаленных оболочек форм, полученных с применением связующего.

Задача решается тем, что силикатное связующее, включающее кремнезоль и поверхностно-активное вещество, согласно изобретению дополнительно содержит полиакриламид, пеногаситель и обессоленную воду, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Кремнезоль – 65-75
Полиакриламид – 0,005-0,015
Пеногаситель – 0,015-0,1
Поверхностно-активное вещество – 0,05-0,85
Обессоленная вода – Остальное.

Признаками изобретения являются качественный и количественный состав заявленного связующего.

Связующее представляет собой коллоидный раствор высокомодульного силиката натрия – кремнезоля с загустителем, стабилизированный поверхностно-активным веществом.

Связующее обладает следующими свойствами: внешний вид – жидкость слабо-желтого цвета без видимых примесей, массовая доля диоксида кремния – 20-22%, плотность при температуре 20^oС, 1,133-1,138 г/см³, значение рН – 9,5-12, кинематическая вязкость – не более 10 мм³/с, угол смачивания – не более 90^o, время падения пены – 10-15 с.

Связующее применяется при изготовлении форм для литья по выплавляемым моделям.

Для приготовления связующего используют следующие материалы:
– кремнезоль – коллоидный силикат натрия (ТУ 2145-001-43811938-97) с массовой долей диоксида кремния 26,6-30,8%, массовой долей оксида натрия 0,36-0,85%, силикатным модулем 35-65 и плотностью при 20^oС 1,185-1,205 г/см³;
– полиакриламид с массовой долей основного компонента не менее 90%;
– пеногаситель 139-282 (ТУ 6-02-1-529-86) – жидкий полиметилсилоксан;
– пеногаситель ПГКО-1001 – жидкий полиметилсилоксан;
– вода обессоленная с pH не менее 6,2, жесткостью не более 0,006 мг экв/л и удельной электропроводностью порядка 1 Оммм²/м;
– поверхностно-активное вещество сульфонол (СТП 00204872-15-96П) с массовой долей алкилбензолсульфонатов натрия не менее 30%;
– поверхностно-активное вещество бис(алкилполиоксиэтилен)фосфат-оксифос КД-6 (ТУ 6-02-1148-78) с плотностью при 20^oС 1,0-1,1 г/см³.

Процесс получения связующего состоит из следующих стадий:
– приготовление рабочего раствора поверхностно-активного вещества;
– приготовление рабочего раствора полиакриламида;
– приготовление связующего;
– структурообразование.

Рабочие растворы поверхностно-активного вещества и полиакриламида готовят их растворением в обессоленной воде. Раствор поверхностно-активного вещества готовят его растворением в обессоленной воде до его концентрации 7,4-12,75%. Раствор полиакриламида готовят его растворением в обессоленной воде до его концентрации 0,038-0,042%.

При приготовлении связующего вначале в реактор загружают кремнезоль. Затем при работающей мешалке вводят раствор полиакриламида. Содержимое перемешивают в течение 25-35 мин. После этого при работающей мешалке в реактор загружают раствор поверхностно-активного вещества. Все перемешивают в течение 25-35 мин. В последнюю очередь при работающей мешалке добавляют пеногаситель. Содержимое перемешивают в течение 25-35 мин.

Структурообразование проводят в реакторе при выдержке в течение 15-20 ч. После этого проверяют плотность, вязкость, смачиваемость.

Использование в составе связующего полиакриламида совместно с пеногасителем и поверхностно-активным веществом позволяет получить оболочки форм, отличающиеся повышенной прочностью и качеством. Изготавливаемые в формах отливки обладают ровной, гладкой, без шероховатостей и подтеков, т.е. бездефектной поверхностью.

Примеры конкретного выполнения
Пример 1. Готовят связующее, включающее, мас.%:
Кремнезоль – 65
Полиакриламид – 0,005
Пеногаситель – 139-282 – 0,015
Поверхностно-активное вещество оксифос КД-6 – 0,05
Обессоленная вода – 34,93
Пример 2. Готовят связующее, включающее, мас.%:
Кремнезоль – 70
Полиакриламид – 0,01
Пеногаситель – 139-282 – 0,05
Поверхностно-активное вещество сульфонол – 0,4
Обессоленная вода – 29,54
Пример 3. Готовят связующее, включающее, мас.%:
Кремнезоль – 75
Полиакриламид – 0,015
Пеногаситель – ПГКО-1001 – 0,1
Поверхностно-активное вещество оксифос КД-6 – 0,85
Обессоленная вода – 24,035
Готовят связующее смешением компонентов согласно описанному выше. В готовое связующее вводят необходимое количество пылевидного кварца и наносят послойно на модель образца, присыпают каждый слой грубодисперсной фракцией наполнителя и проводят сушку каждого слоя при температуре 25-30^oС, влажности воздуха 45-50% и обдуве 1-3 м/с. Время сушки облицовочного слоя составляет 2-3 ч, последующих слоев до 4-5 ч до значения остаточной влажности оболочки не более 2%. С помощью изготовленных 5-слойных образцов выплавляют модельные массы и прокаливают в течение 30 мин при температуре 850^oС.

Определяют прочность при изгибе образцов оболочковых форм. Прочность при изгибе непрокаленных образцов после выплавления модельной массы в кипящей воде составляет по прототипу 0,8-1,0 МПа, по примерам 1-3 составляет 2,3-3,4 МПа. Прочность при изгибе прокаленных образцов после выплавления модельной массы в кипящей воде составляет по прототипу 2,2-2,5 МПа, по примерам 1-3 составляет 3,0-5,5 МПа.

Применение предложенного связующего позволит повысить прочность изготавливаемых на его основе изделий, повысить их качество.

Формула изобретения

Силикатное связующее, включающее кремнезоль и поверхностно-активное вещество, отличающееся тем, что дополнительно содержит полиакриламид, пеногаситель и обессоленную воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Кремнезоль 65-75

Полиакриламид 0,005-0,015

Пеногаситель 0,015-0,1

Поверхностно-активное вещество 0,05-0,85

Обессоленная вода Остальное