铸钢用水溶性型芯砂的开发

铸造小虎

加拿大安大略省的温泽大学开发成功一种铸钢用的水溶性芯砂。
其原料为：刚玉砂和铝矾土为原砂（基本矿物组成经ＸＲＤ分析为α-Ａｌ２Ｏ３和
３Ａｌ２Ｏ３•２ＳｉＯ２）。颗粒尺寸要求ＡＦＳ细度№－７０和№－１４０目。刚玉砂成分（％）：９９.４４Ａｌ２Ｏ３；０.１８ＭｇＯ；０.２１ＣａＯ。铝矾土成分（％）：                  ８５.５９Ａｌ２Ｏ３；９.２０ＳｉＯ２；１.３０Ｆｅ２Ｏ３；３.４７ＴｉＯ２；   ０.３０ＭｇＯ；０.３０ＣａＯ。粘结刘用商用氢氧化钡（Ｂａ（ＯＨ）２•８Ｈ２Ｏ），质量要求，纯度 >９８％，ＢａＣＯ３<２％，氯化物<０.１５％。
, ~- \6 ?, W8 O经过初步试验和正交对比试验，选定优化配方如下：原砂７０、１４０目刚玉砂各     ３０％;７０、１００目铝矾土各占２０％。粘结剂：Ｂａ（ＯＨ）２•８Ｈ２Ｏ，１５％，溶剂（使固态的氢氧化钡溶成液态后加入型砂）８％。混砂程序：原砂干混二分钟，加入粘结剂后继续混制四分钟然后出碾待用。
砂芯试样用手工或三锤试验机捣制，然后烘干到２００℃，按３.５～４ｍｉｎ／ｍｍ要求保温均热。性能测试表明：湿强度高于油砂、水玻璃砂，类似于粘土砂。室外温下各项性能为（ＭＰａ）：湿压０.０２２，干拉８.２６，剪切强度２.７７。高温下的热压强度     １２００℃时可达到３ＭＰａ，经受得住包围钢液的压应力、支撑得住坭芯。发气量为     １３ｍｌ／ｇ，大大低于各类有机粘结剂型砂。
粘结机理：ＡＲＤ和ＤＴＡ分析结果表明，原砂组织为α-Ａｌ２Ｏ３和 3Ａｌ２Ｏ３•   ２ＳｉＯ２，粘结剂　为Ｂａ（ＯＨ）２•８Ｈ２Ｏ和ＢａＣＯ３（杂质）。经２００℃烘干２小时后，型砂中Ｂａ（ＯＨ）２•８Ｈ２Ｏ消失，即已失去结晶水而形成Ｂａ（ＯＨ）２，其过程是〈Ｂａ（ＯＨ）２•８Ｈ２Ｏ→Ｂａ（ＯＨ）２→Ｂａ（ＯＨ）２。在１５０－２００℃时Ｂａ（ＯＨ）２可形成牢固粘结砂粒网络，赋于型芯很高的干强度。铸件浇注、凝固后检测砂芯，结果已形成ＢａＯ•６Ａｌ２Ｏ３新相。根据平平衡图ＢａＯ•６Ａｌ２Ｏ３是高温热稳定相（熔点为１９００℃），使坭芯具有高热稳定性，另外ＢａＯ•６Ａｌ２Ｏ３在水中的溶解度很高，因此铸后坭芯在水中有很好的溃散心血来潮攻注后型砂中产生如下变化：　　　　Ｂａ（ＯＨ）２达到其熔点（３６８℃）后就熔化并分解为ＢａＯ。熔融的Ｂａ（ＯＨ）２和新产生的ＢａＯ可达到砂粒表面并与砂粒产生反应：４００－５００℃时，６Ａｌ２Ｏ３＋Ｂａ（ＯＨ）２熔融→ＢａＯ•６Ａｌ２Ｏ３＋Ｈ２Ｏ↑；在８００－１１５０℃时，　　　　　　６Ａｌ２Ｏ３＋ＢａＯ→ＢａＯ•６Ａｌ２Ｏ３。
, X! W( c* u. `' N  n& `5 K* F试验、实践表明这种水溶性芯砂在制作精致复杂的铸钢砂芯方面，具有极好的开发、应用前景。
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