磷酸鹽無機(jī)鑄造粘結(jié)劑研究.pdf

1、磷酸鹽無機(jī)鑄造粘結(jié)劑，由于其優(yōu)良的潰散性和環(huán)保性，是很有應(yīng)用價值的一類新型鑄造粘結(jié)劑，但其粘結(jié)劑穩(wěn)定性不好，粘結(jié)劑砂抗吸濕性差，粘結(jié)力偏低是這類粘結(jié)劑的主要缺點(diǎn)，從而影響了其應(yīng)用。本文在綜述現(xiàn)有鑄造粘結(jié)劑優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了研究新型磷酸鹽無機(jī)鑄造粘結(jié)劑的必要性及該粘結(jié)劑存在的問題，通過試驗(yàn)研究了粘結(jié)劑中和度及改性劑M、改性劑B等因素對粘結(jié)劑性能的影響，重點(diǎn)探討了粘結(jié)劑自硬砂和熱硬砂的一些規(guī)律。 試驗(yàn)表明，粘結(jié)劑的穩(wěn)定性、抗吸濕

2、性與其中和度、密度及改性劑的加入量有密切的關(guān)系。低中和度粘結(jié)劑的穩(wěn)定性比高中和度粘結(jié)劑的穩(wěn)定性好，但低中和度粘結(jié)劑砂抗吸濕性差；粘結(jié)劑的穩(wěn)定性除與中和度有關(guān)外，還與其密度和成分或改性有關(guān)，密度高的粘結(jié)劑，穩(wěn)定性差；過量的改性劑M、改性劑B的加入也會降低粘結(jié)劑的穩(wěn)定性，改性劑M和改性劑B同時對粘結(jié)劑改性比它們各自單獨(dú)改性對改善粘結(jié)劑的穩(wěn)定性更有利。 通過實(shí)驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)，無機(jī)粘結(jié)劑熱硬化產(chǎn)物比自硬化產(chǎn)物更容易吸濕。 特定條件下

3、的正交試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對磷酸鹽粘結(jié)劑自硬砂性能有顯著影響的因素是改性劑M，有一定影響的因素是改性劑B，磷酸濃度和氫氧化鋁。 通過改性劑B對粘結(jié)劑自硬砂的性能影響試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，改性劑B能顯著提高粘結(jié)劑自硬砂的強(qiáng)度，在0℃左右很低的環(huán)境溫度下改性劑M有利于提高自硬砂的反應(yīng)速度和砂型強(qiáng)度外，但在較高環(huán)境溫度下，改性劑M均降低粘結(jié)劑自硬砂的強(qiáng)度，但是適量的改性劑M有利于改善自硬砂的抗吸濕性，而改性劑B對于改善自硬砂的抗吸濕性的作用不如改性劑M明顯

4、，電鏡觀察發(fā)現(xiàn)抗吸濕性較好的自硬砂在高濕度下存放一定時間后，在粘結(jié)膜裂紋處會形成一種絨毛狀物質(zhì)，該物質(zhì)對裂紋具有愈合作用，這種絨毛狀物質(zhì)中具有改性劑M中的某種成分，且含量很高，由此說明改性劑M對提高抗吸濕性有利。 研究了固化劑的種類，固化劑加入量，環(huán)境溫度，粘結(jié)劑的組成等對自硬砂反應(yīng)速度的影響。通過測試型砂可使用時間得知，使用不同類型固化劑，自硬砂的反應(yīng)速度是不同的，以冶金鎂砂為固化劑的自硬砂反應(yīng)速度是電熔鎂的2倍：固化劑加入量

5、的影響是：固化劑加入量不足時，型砂硬化不足，且硬化強(qiáng)度低，砂型抗吸濕性很差；固化劑加入量很高時，型砂硬化速度快，硬化強(qiáng)度低，但抗吸濕性較好；固化劑加入量中等時，砂型有較好的綜合性能。改性劑M改性的粘結(jié)劑，在環(huán)境溫度較低時，有利于提高自硬砂固化反應(yīng)速度，從而有利于環(huán)境溫度低的情況下自硬砂的硬化，減少固化劑的加入量，但在較高環(huán)境溫度下，改性劑M使自硬砂反應(yīng)速度很快，嚴(yán)重降低型砂固化強(qiáng)度。改性劑B對型砂自硬化反應(yīng)速度沒有影響。熱硬砂的強(qiáng)度和抗

6、吸濕性主要決定于中和度大小及粘結(jié)劑中的改性劑M和改性劑B的量，改性劑B單獨(dú)改性粘結(jié)劑能顯著提高粘結(jié)劑熱硬砂的烘干強(qiáng)度，并且熱硬砂在RH70％濕度以下有足夠的抗吸濕性，但在RH80％～RH90％的高濕度下的抗吸濕性較差，再加入改性劑M改性且二者加入量較高時，熱硬砂在高濕度下也有良好的烘干強(qiáng)度和抗吸濕性。 熱硬砂的烘干硬化速度，型砂硬化強(qiáng)度，抗吸濕性等與烘干溫度，烘干時間，粘結(jié)劑改性情況等有密切的關(guān)系。烘干溫度和烘干時間對熱硬砂性能

7、的影響及其與粘結(jié)劑改性的關(guān)系是：未經(jīng)改性劑B和改性劑M改性的粘結(jié)劑砂，脫水速度較慢，烘干溫度越高，時間越長，則硬化強(qiáng)度也越高，但未經(jīng)改性的粘結(jié)劑熱硬砂的抗吸濕性較差；經(jīng)改性劑B而不經(jīng)改性劑M改性的粘結(jié)劑熱硬砂，烘干硬化速度較快，強(qiáng)度也高，但在高濕度下的抗吸濕性不好；經(jīng)改性劑M改性而不經(jīng)改性劑B改性的粘結(jié)劑熱硬砂，烘干時強(qiáng)度先隨烘干時間升高至最大值后，繼續(xù)烘干時強(qiáng)度又出現(xiàn)下降；經(jīng)改性劑B和經(jīng)改性劑M共同改性的粘結(jié)劑熱硬砂能在短時間和較低的

8、烘干溫度下就可烘干到最高強(qiáng)度，即烘干脫水的速度較快，但試樣的抗吸濕性差，若在更高溫度和更長時間下烘干，試樣的抗吸濕性得到改善，綜合考慮烘干強(qiáng)度和抗吸濕性要求，對于φ30×30mm試樣，理想的烘干溫度是200℃，烘干時間20分鐘。 電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，自硬砂“粘結(jié)橋”的斷裂屬于附著破裂的破壞形式，因此改善型砂的硬化強(qiáng)度應(yīng)主要從砂子表面質(zhì)量著手；熱硬砂縮頸處損傷斷口呈現(xiàn)光滑和粗燥并存，“粘結(jié)橋”的斷裂屬于附著破裂和縮頸斷裂的復(fù)合破壞形式，