鹽基型芯、其制備方法及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及型芯，其在壓鑄金屬工件時插入模具中，以在用熔體充填該模具時留出工件中預(yù)定的空腔，在該型芯的形狀穩(wěn)定性和從空腔中的可去除性方面對這種型芯提出了高的要求。因此，本發(fā)明提供鹽基型芯，該型芯可通過成型和壓實(shí)型芯材料-混合物來制備，其型芯材料選自至少一種鹽、至少一種粘合劑/粘結(jié)劑的粘合劑體系和任選的助劑如添加劑、填料、潤濕劑和催化劑，其中該型芯材料-混合物的鹽、粘合劑體系和任選使用的助劑是無機(jī)的，并且這些型芯材料可用作為溶劑的水去除。
【專利說明】鹽基型芯、其制備方法及其應(yīng)用
[0001]本發(fā)明涉及鹽基型芯、鹽基型芯的制備方法、以及這種型芯在制備金屬鑄件時，優(yōu)選在金屬型鑄造技術(shù)中，作為空腔定位件的應(yīng)用，這種型芯可通過溶劑從工件中完全和順利地去除而不留固態(tài)殘渣。
[0002]對在澆注金屬工件時插入模具中以在用熔體充填該模具時留出工件中預(yù)定的空腔的型芯提出了高的要求。該型芯必需能易于制備、形狀穩(wěn)定和外形精確以及其制備所用的材料和溶解該型芯的溶劑不應(yīng)對鑄造品質(zhì)和環(huán)境產(chǎn)生影響以及不應(yīng)造成健康危害。
[0003]如果對該工件的空腔的表面和外形精確度有特別的要求，則該型芯的表面必需特別光滑和外形精確，并且該型芯必需能完全溶于合適的溶劑中和易于從該工件的空腔中去除而不留固態(tài)殘渣。含有不可溶成分例如石英砂的型芯的殘渣可導(dǎo)致對待精制的表面受損或引起機(jī)組停機(jī)，例如在型芯殘渣導(dǎo)致柴油機(jī)組的共用軌道系統(tǒng)中噴嘴的堵塞時。
[0004]現(xiàn)時可借助于所謂的干式壓制法，無需隨后的燒結(jié)工藝或再結(jié)晶工藝制備不僅經(jīng)受外部熱應(yīng)力，還經(jīng)受用液態(tài)熔融金屬圍鑄(Umguss)時產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力的鹽基型芯，一方面具有高強(qiáng)度和另一方面可在澆鑄后易于從鑄件中去除以及在鑄件中留下盡可能好的光滑表面特性的型芯。
[0005]本發(fā)明的目的在于，制造具有小的孔隙度、好的表面品質(zhì)和盡可能高的強(qiáng)度的鹽基型芯，該型芯在工件澆鑄后可容易地和完全地從該工件中去除。
[0006]本發(fā)明的另一目的在于，以盡可能簡單的和低成本的成型法，優(yōu)選通過所謂的干式壓制法來制備這種型芯。
[0007]本發(fā)明的另一目的在于，改進(jìn)這種干式壓制法并提供強(qiáng)度有明顯改進(jìn)，并仍然可在澆鑄后容易地并完全地從該工件中去除，以及在鑄件中留下好的光滑的表面特性的型
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[0008]根據(jù)本發(fā)明，所述目的根據(jù)主權(quán)利要求以及權(quán)利要求31的方法得以實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的有利方案表征于從屬權(quán)利要求中。
[0009]本發(fā)明的型芯由鹽組成，該鹽可混有專用的粘合劑和選用的助劑如填料、添加劑，潤濕劑和催化劑。該型芯優(yōu)選用于金屬型鑄造技術(shù)中由有色金屬例如鋁、黃銅或銅所澆注的工件。本發(fā)明的型芯由多種物質(zhì)組成，這些物質(zhì)可用基于環(huán)保原因優(yōu)選作為溶劑的水從工件空腔中無殘渣地去除。
[0010]本發(fā)明的型芯的優(yōu)點(diǎn)在于，其由在妥善處理時絕不會有釋出氣體的反應(yīng)的物質(zhì)(=芯材)組成，這些物質(zhì)在其制備和澆注過程中時均對環(huán)境無害。因?yàn)樵跐沧r也不產(chǎn)生有機(jī)粘合劑的裂解產(chǎn)物，所以由于可避免由于產(chǎn)生的型芯氣所引起的澆注缺陷如鑄泡、氣孔等而改進(jìn)了鑄件的品質(zhì)。在從工件中去除型芯時不形成需特殊處置的殘渣。取決于組成可通過合適的方法由液相中回收這些物質(zhì)，例如通過噴霧干燥或蒸發(fā)來回收該鹽。
[0011]該型芯物質(zhì)的所有組分均可在常規(guī)的機(jī)械或水力壓機(jī)中通過壓實(shí)加工。該型芯的幾何復(fù)雜性決定了制造參數(shù)以及用于制備該型芯的工具和壓機(jī)的形狀和結(jié)構(gòu)設(shè)計。
[0012]堿金屬元素和堿土金屬元素的鹽如特別是氯化鈉、氯化鉀和氯化鎂，堿金屬元素和堿土金屬元素的硫酸鹽和硝酸鹽如特別是硫酸鉀、硫酸鎂，以及銨鹽如特別是硫酸銨均適合用作本發(fā)明的型芯的型芯材料。該型芯材料的水溶性的代表物是優(yōu)選的。這些物質(zhì)可單獨(dú)使用或也可作為混合物使用，只要其不相互起反應(yīng)和由此對所期望的特性產(chǎn)生不利影響，因?yàn)樵撔托静牧显谛托局苽鋾r不應(yīng)發(fā)生對其無殘渣去除產(chǎn)生不利影響的物質(zhì)轉(zhuǎn)變。通常分解點(diǎn)或熔點(diǎn)高于該液態(tài)金屬熔體溫度的所有易溶解的鹽均適用。與砂相比，該型芯材料可易于和簡單地分級成所希望的粒度或粒等級。該型芯的表面特性特別受所選擇的粒度分布和所選擇的壓實(shí)度的影響。粒度越小，表面越光滑。通常力求盡可能高的壓實(shí)度，這可通過混合具有不同分布曲線的不同的鹽和任選的附加物質(zhì)來實(shí)現(xiàn)，例如通過混合物中的雙峰或三峰的粒度分布實(shí)現(xiàn)。
[0013]取決于要澆注的工件的型芯材料、所希望的表面品質(zhì)和外形精確度，本發(fā)明的粒度優(yōu)選在0.01 -2 mm的范圍。取決于所希望的壓實(shí)度，以不同的比例混合0.01-0.29 mm,0.3-1.3 mm和/或1.31-2.0 mm的粒度級分。
[0014]同樣可被作為溶劑的水完全和無殘渣去除的填料可任選替代部分的鹽，只要由此對密度和強(qiáng)度無不利影響。本發(fā)明已表明，至多30重量％的鹽可被相應(yīng)的填料替代。該填料的粒度宜與該鹽的粒度或粒度分布相匹配。
[0015]為確保成型工藝后該型芯的必需的穩(wěn)定性，在壓實(shí)前向該鹽加入至少一種粘合劑。
[0016]基于本發(fā)明目的的本發(fā)明的解決方案是使用專用的粘合劑體系，該粘合劑體系由粘合劑/粘結(jié)劑和與其相匹配的干燥劑組成。
[0017]在本發(fā)明的這種粘合劑體系中，原則上可使用所有的在硬化過程后可用作為溶劑的水無殘渣地去除并且可有效濕潤該鹽和任選的附加物質(zhì)的粘合劑/粘結(jié)劑，由此這些物質(zhì)的混合物必需是可借助壓實(shí)成形為將消失的型芯。通常，無機(jī)磷酸鹽、無機(jī)硼酸鹽、硅酸鹽化合物或這些粘結(jié)劑的混合物適合作為粘合劑/粘結(jié)劑，只要其可用作為溶劑的水無殘渣地去除。例如堿金屬磷酸鹽或磷酸銨、磷酸單鋁、磷酸硼、磷酸三鈉、焦磷酸四鉀或多磷酸鈉可用作無機(jī)磷酸鹽。
[0018]可優(yōu)選使用由水溶性硅酸鹽如水玻璃模數(shù)為1-5的水溶性水玻璃構(gòu)成的粘合劑/粘結(jié)劑，其中具有不同水玻璃模數(shù)的水玻璃也可作為混合物存在。取決于所用的水玻璃模數(shù)，取決于潤濕特性，該加入量為0.5重量％-15重量％,優(yōu)選5重量％-8重量％。為達(dá)到后續(xù)的澆注法所需的特性如強(qiáng)度和形狀穩(wěn)定性，也可使用專用的粘合劑混合物。
[0019]為將該型芯材料進(jìn)一步加工成可用的型芯，最重要的是該型芯材料以何形式存在。如在本發(fā)明中，如果需要固態(tài)型芯材料，那么極為重要的是該型芯材料是否團(tuán)聚或解聚以及其是否以松散狀存在。僅松散的型芯材料-混合物才能在本發(fā)明所優(yōu)選的成型法即干式壓制法中自主地和完全地充滿所謂的充填槽(FUllschuhe)。因此，由鹽、所用的粘合劑體系和其它摻合物所組成的松散的混合物才可作為型芯材料用于干式壓制法中。
[0020]但為大大改進(jìn)可用于以本發(fā)明的方式的干式壓制法的型芯材料，重要的是進(jìn)一步提高該型芯材料的松散度，特別是在應(yīng)用上述的粘合劑/粘結(jié)劑的情況下。
[0021]根據(jù)本發(fā)明，這出人意外地通過根據(jù)所選的粘合劑/粘結(jié)劑，適量加入干燥劑得以實(shí)現(xiàn)。粘合劑/粘結(jié)劑和干燥劑的組合形成了本發(fā)明所提供的專用粘合劑體系。用這種粘合劑體系可令人意外地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。
[0022]所有能夠可逆地結(jié)合水即能夠通過合適的處理將所吸收的水再釋放出來的親水性物質(zhì)均適合作為本發(fā)明可用的干燥劑。根據(jù)本發(fā)明，例如高度分散的二氧化硅如Aerosil、硅膠、沸石、無水硫酸鈉和/或硫酸鎂均可用作這類干燥劑。由于其化學(xué)和結(jié)構(gòu)特性，這些干燥劑鎖閉水分子，并隨后通過分子間的力改變其空間分子結(jié)構(gòu)。由此，水分子不再能夠從該結(jié)構(gòu)中逸出，并在加工該型芯材料時保持結(jié)合。該結(jié)合的水通過熱作用可再次釋出。
[0023]根據(jù)本發(fā)明，該干燥劑的加入量總是取決于粘合劑/粘結(jié)劑的所用類型和量而定，并可通過簡單的試驗(yàn)容易地得出。該干燥劑的稍過量是容許的。
[0024]在使用例如基于所用的鹽量計1-5重量％的水玻璃作為粘合劑/粘結(jié)劑時，基于所用的鹽量計0.3-1.5重量％的高度分散的Ae1sil作為本發(fā)明中可用的干燥劑就足以不僅保證該型芯材料的松散度，而且與含基于所用的鹽量計1-5重量％的水玻璃作為粘合劑/粘結(jié)劑但不含干燥劑的型芯材料相比，其可改進(jìn)該型芯材料的松散度。
[0025]通過使用由粘合劑/粘結(jié)劑和干燥劑的組合構(gòu)成的本發(fā)明的專用粘合劑體系，首次也可在加工型芯材料時使用呈液態(tài)的粘合劑/粘結(jié)劑。通過使用液態(tài)的粘合劑/粘結(jié)齊U，明顯改進(jìn)了具有粘合劑/粘結(jié)劑的型芯材料組分的潤濕。由此可包覆該型芯材料組分，特別是被粘合劑/粘結(jié)劑包圍的鹽粒。結(jié)果是得到一種在其強(qiáng)度上明顯改進(jìn)的制成的鹽型芯。根據(jù)本發(fā)明，例如60%的焦磷酸四鉀水溶液可用作液態(tài)粘合劑?；谒玫柠}量計，在此方案中加入1-5重量％，優(yōu)選2-4重量％，特別優(yōu)選2.5重量％的60%的焦磷酸四鉀水溶液。但為確保該型芯材料的所希望的松散度，向以此方式用粘合劑包覆過的型芯材料中加入足夠量的本發(fā)明提供的干燥劑。在此情況下，該干燥劑的稍過量也是容許的。
[0026]如果在該60%的焦磷酸四鉀水溶液中額外加入等量的或更多量的固態(tài)的焦磷酸四鉀鹽是特別有利的。
[0027]可通過有針對性地加入添加劑影響由鹽、任選的助劑如添加劑、填料、潤濕劑和/或催化劑和專用的本發(fā)明的粘合劑體系所組成的本發(fā)明的混合物的特性。在此其前提也是，這些添加劑或這些添加劑與作為溶劑的水的反應(yīng)產(chǎn)物可易于完全和無殘渣地由工件的空腔中去除，并在澆注時不釋出對澆注過程有不利影響的可導(dǎo)致澆注缺陷的氣體。按該型芯材料的組成，這些添加劑可選自:潤濕劑如表面活性劑、影響該混合物的稠度的添加物、潤滑劑、解團(tuán)聚添加物、膠凝劑、改變型芯的熱物理特性如導(dǎo)熱性的添加物、防止金屬粘附在型芯上的添加物、導(dǎo)致更好的勻質(zhì)化和可混合性的添加物、提高可貯存性的添加物、防止過早硬化的添加物、澆注時防止冒煙和形成冷凝物的添加物以及導(dǎo)致硬化加速的添加物。這些添加物是常用型芯制備領(lǐng)域的專業(yè)人員所已知的。其加入量依該型芯材料的種類和組成而定。
[0028]為進(jìn)一步改進(jìn)干式壓制后所必需的強(qiáng)度，取決于該型芯材料的組成需要使用與該型芯材料相匹配的引發(fā)和加速該型芯材料硬化的催化劑。
[0029]令人意外地表明，加入特別細(xì)粒的鹽，優(yōu)選加入粒度小于100 nm的粉狀鹽產(chǎn)生了硬化催化劑的作用。
[0030]如果在本發(fā)明中使由氣態(tài)催化劑，則可在干式壓制后向仍閉合的模具中吹入對型芯材料起作用的氣體，優(yōu)選CO2或空氣，用于固化和干燥該型芯。壓力至多為5 bar。
[0031]也可在至多600°C的溫度下，優(yōu)選在500°C _600°C的溫度下，特別優(yōu)選在580°C的溫度下對該型芯進(jìn)行熱后處理。
[0032]該型芯材料由鹽和粘合劑體系以及，如果需要的話，附加物質(zhì)如填料、添加劑和催化劑組成，其中該填料和粘合劑體系是無機(jī)的。所有的物質(zhì)可用已知的混合機(jī)組進(jìn)行均勻混合。粘合劑體系和附加物質(zhì)的加入量需依該型芯的應(yīng)用目的來選擇，并決定了該型芯的表面品質(zhì)以及密度和強(qiáng)度。
[0033]該型芯材料的制備與生產(chǎn)過程分開進(jìn)行，在此，必須提供任選合適的保護(hù)措施以防止團(tuán)聚和過早硬化。例如根據(jù)該型芯材料的組成可以在保護(hù)氣或真空下實(shí)施制備、運(yùn)輸和貯存。
[0034]型芯的組成和特性對鑄件的品質(zhì)有顯著影響。
[0035]根據(jù)本發(fā)明制備的基于氯化鈉的鹽型芯的密度通常為1.5 g/cm3-l.9 g/cm3,優(yōu)選1.2 g/cm3-1.8 g/cm3，根據(jù)浮力法測定。相應(yīng)的孔隙度為10-35 %，優(yōu)選5_25 %。按VDG-標(biāo)記卡P73測定的抗彎強(qiáng)度為400 N/cm2-1500 N/cm2。
[0036]因此，下面借助實(shí)施例闡述最重重的特性。所給出的特性與未用鑄型涂料包覆的型芯有關(guān)。
[0037]使用由NaCl和下列附加物質(zhì)如水玻璃-粘合劑、作為干燥劑的高度分散的Aerosil和其它附加物如脫模劑，緩凝劑、潤濕劑等。該型芯在水力壓機(jī)上用50-120 bar的壓力成型。在580°C下經(jīng)受60 min的熱式后處理以硬化。該型芯特別適于在鋁金屬型鑄造中使用。為能耐受澆注時所出現(xiàn)的溫度和力，該型芯必需是形狀穩(wěn)定的。對尺寸為180 mm長、22 mm寬和22 mm高的試樣測定了該型芯的機(jī)械特性。根據(jù)VDG-標(biāo)記卡P73 (1996年2月)測定的抗彎強(qiáng)度為400-1500 N/cm2。
[0038]在金屬流入時，不允許沖掉該型芯的表面或使其受損。因此，該型芯必需具有相應(yīng)的表面強(qiáng)度。孔隙度也起決定性作用。在此實(shí)施例中孔隙比例為30 %。
[0039]在鑄件完全凝固后，必需去除該型芯。在此重要的是，該型芯可立刻和無固態(tài)殘渣地容易地完全溶解。(注:本發(fā)明范圍內(nèi)論及到“水溶性的”、“溶解”或“完全溶解”，因此對此并非一定指的是溶解的化學(xué)概念。十分重要的是，本發(fā)明的型芯的這些組分可通過作為溶劑的水容易地完全和無殘渣地從工件的空腔中去除)。該型芯的溶解速度當(dāng)然與該型芯材料及其預(yù)處理以及粒度有關(guān)。在純鹽情況下，溶解速度與含粘合劑和填料的組合物不同。用試件的實(shí)驗(yàn)表明，用熱水可在1-2 min內(nèi)完全從鑄件中洗出尺寸為22 mm x 22 mm x180 mm的型芯。
[0040]由上述得出，本發(fā)明的教導(dǎo)涉及鹽基型芯:
?該型芯可通過型芯材料-混合物的成型和壓實(shí)來制備，其型芯材料選自至少一種鹽、至少一種由粘合劑/粘結(jié)劑和干燥劑組成的粘合劑體系和任選的助劑如添加劑、填料、潤濕劑和催化劑，其中該鹽、粘合劑體系和任選使用的助劑是無機(jī)的，這些型芯材料可用水作為溶劑溶解，并且該型芯材料-混合物成型成型芯并以干式壓制法壓實(shí)。
[0041]該型芯優(yōu)選是由型芯材料-混合物制成，
?其中使用分解點(diǎn)或熔點(diǎn)高于圍鑄該型芯的液態(tài)金屬溫度的鹽。
?其中使用堿金屬元素和堿土金屬元素的氯化物，特別是氯化鈉、氯化鉀和/或氯化鎂，堿金屬元素和堿土金屬元素的硫酸鹽和硝酸鹽，特別是硫酸鉀和/或硫酸鎂，銨鹽，特別是硫酸銨或這些鹽的混合物作為鹽；
?其中該鹽為氯化鈉； ?其中所用鹽的粒度在0.0l mm -2 mm的范圍。
?其中所用鹽呈雙峰或三峰粒度分布存在；
?其中所用鹽以0.01-0.29 mm，0.3-1.3 mm和/或1.31-2.0 mm的粒度分布存在;
?其中在該粘合劑體系中使用可以用水無殘渣地去除的無機(jī)磷酸鹽、無機(jī)硼酸鹽、硅酸鹽化合物或這些粘合劑/粘結(jié)劑的混合物作為粘合劑/粘結(jié)劑；
?其中在該粘合劑體系中使用可以用水無殘渣地去除的堿金屬磷酸鹽或磷酸銨、磷酸單鋁、磷酸硼、磷酸三鈉、焦磷酸四鉀或多磷酸鈉或這些粘合劑/粘結(jié)劑的混合物作為粘合劑/粘結(jié)劑；
?其中在該粘合劑體系中使用水溶性的硅酸鹽化合物，優(yōu)選水玻璃作為粘合劑/粘結(jié)劑；
?其中在該粘合劑體系中，該粘合劑是水玻璃模數(shù)為1-5的水玻璃和/或具有不同水玻璃模數(shù)的水玻璃的混合物；
?其中該粘合劑/粘結(jié)劑的含量為基于所使用的鹽計0.5重量％-15重量％ ；
?其中該取決于潤濕劑特性和水玻璃模數(shù)，該粘合劑/粘結(jié)劑的含量為基于所使用的鹽計0.5重量％-15重量％ ；
?其中取決于粒度分布和與水玻璃的模數(shù)匹配，包含基于所使用的鹽計0.5重量％-15重量％的含量的水玻璃作為粘合劑/粘結(jié)劑；
?其中在該粘合劑體系中，該粘合劑是焦磷酸四鉀；
?其中在該粘合劑體系中，該粘合劑使用液態(tài)的焦磷酸四鉀；
?其中在該粘合劑體系中，該粘合劑使用焦磷酸四鉀的60%的水溶液；
?其中在該粘合劑體系中，該粘合劑使用焦磷酸四鉀的60%的水溶液，其用量是基于所用的鹽量計1-5重量％，優(yōu)選2-4重量％，特別優(yōu)選2.5重量％ ；
?其中在該粘合劑體系中，該粘合劑使用焦磷酸四鉀的60%的水溶液，其用量是基于所用的鹽量計1-5重量％,優(yōu)選2-4重量％,特別優(yōu)選2.5重量％,并額外使用相同量或更多量的固態(tài)焦磷酸四鉀；
?其中在該粘合劑體系中，包含基于所用的鹽量計1-15重量％的比例的粘合劑和基于所用的鹽量計0.3-4.5重量％的干燥劑；
?其中在該粘合劑體系中，使用能可逆地結(jié)合水的親水性物質(zhì)作為干燥劑；
?其中在該粘合劑體系中，使用高度分散的二氧化硅如Ae1sil、硅膠、沸石、無水硫酸鈉和/或硫酸鎂作為干燥劑；
?其中加入催化劑作為助劑；
?其中該催化劑是特別細(xì)粒的鹽，優(yōu)選是粒度小于100 nm的粉狀鹽；
?其中該鹽是氯化鈉，其優(yōu)選呈雙峰或三峰粒度分布存在，特別優(yōu)選以0.01-0.29 mm,0.3-1.3 mm和/或1.31-2.0 mm的粒度分布存在，該粘合劑體系由粘合劑水玻璃和干燥劑Aerosil的組合組成,該催化劑是特別細(xì)粒的鹽,優(yōu)選是粒度小于100 nm的粉狀鹽,任選含有其它助劑如添加劑、填料、潤濕劑和/或其它催化劑，并且該型芯材料的混合物是松散的；
?其中該型芯在成型后經(jīng)熱處理；
?其中該型芯在成型后在最高600°C的溫度下，優(yōu)選在500-600°C的溫度下，尤其在580°C的溫度下進(jìn)行熱處理；
?其中該成型的型芯的密度為1.5 g/cm3-2.1 g/cm3,優(yōu)選1.2 g/cm3-1.8 g/cm3;
?其中該成型的型芯的孔隙度為10%-40 %，優(yōu)選5%-25 % ；
?其中該成型的型芯的抗彎強(qiáng)度為400 N/cm2-1500 N/cm2。
[0042]本發(fā)明的教導(dǎo)還涉及:
?用于制備該鹽基型芯的方法，其中將型芯材料-混合物均勻混合、成型為型芯、以干式壓制法壓實(shí)和任選熱處理，該型芯材料-混合物的型芯材料選自至少一種鹽、至少一種由粘合劑/粘結(jié)劑和干燥劑組成的粘合劑體系和任選的助劑如添加劑、填料、潤濕劑和催化劑。
[0043]該方法優(yōu)選的是，其中:
?使用具有不同分布曲線，優(yōu)選呈雙峰或三峰粒度分布的鹽，并將其混合；
?選擇堿金屬元素和堿土金屬元素的氯化物，特別是氯化鈉、氯化鉀和/或氯化鎂，堿金屬元素和堿土金屬元素的硫酸鹽和硝酸鹽，特別是硫酸鉀和/或硫酸鎂，以及銨鹽，特別是硫酸銨或這些鹽的混合物作為鹽；
?使用可以用水無殘渣地去除的無機(jī)磷酸鹽、無機(jī)硼酸鹽、硅酸鹽化合物或這些粘合劑/粘結(jié)劑的混合物作為該粘合劑體系中的粘合劑/粘結(jié)劑；
?使用可以用水無殘渣地去除的堿金屬磷酸鹽或磷酸銨、磷酸單鋁、磷酸硼、磷酸三鈉、焦磷酸四鉀或多磷酸鈉或這些粘合劑/粘結(jié)劑的混合物作為該粘合劑體系中的粘合劑/粘結(jié)劑；
?使用水溶性的硅酸鹽化合物，優(yōu)選水玻璃作為該粘合劑體系中粘合劑/粘結(jié)劑；
?該粘合劑體系中的粘合劑是水玻璃模數(shù)為1-5的水玻璃和/或具有不同水玻璃模數(shù)的水玻璃的混合物；
?粘合劑/粘結(jié)劑的含量為基于所使用的鹽計0.5重量％-15重量％ ；
?取決于潤濕劑特性和水玻璃模數(shù)，該粘合劑/粘結(jié)劑的含量為基于所使用的鹽計0.5重量％-15重量％ ；
?取決于粒度分布和與水玻璃的模數(shù)匹配，包含基于所使用的鹽計0.5重量％-15重量％的含量的水玻璃作為粘合劑/粘結(jié)劑；
?使用能可逆地結(jié)合水的親水性物質(zhì)作為該粘合劑體系中的干燥劑；
?使用高度分散的二氧化硅如Aerosil、硅膠、沸石、無水硫酸鈉和/或硫酸鎂作為該粘合劑體系中的干燥劑；
?加入催化劑作為助劑；
?該催化劑是特別細(xì)粒的鹽，優(yōu)選是粒度小于100 nm的粉狀鹽；
?該鹽是氯化鈉，其優(yōu)選呈雙峰或三峰粒度分布存在，特別優(yōu)選以0.01-0.29 mm,0.3-1.3 mm和/或1.31-2.0 mm的粒度分布存在，該粘合劑體系由粘合劑水玻璃和干燥劑Aerosil的組合組成,該催化劑是特別細(xì)粒的鹽,優(yōu)選是粒度小于100 nm的粉狀鹽,任選含有其它助劑如添加劑、填料、潤濕劑和/或其它催化劑，并且該型芯材料的混合物是松散的；
?將該型芯材料-混合物均勻混合、成型為型芯和以干式壓制法壓實(shí)；
?取決于由金屬要澆注的工件的材料、所希望的表面品質(zhì)和外形精確度，使用粒度在0.0lmm -2 mm范圍的型芯材料,成型為型芯和以干式壓制法壓實(shí)；
?在成型后熱處理該型芯；
?該型芯在成型后在最高600°C的溫度下，優(yōu)選在500-600°C的溫度下，尤其在580°C的溫度下進(jìn)行熱處理。
[0044]本發(fā)明的型芯例如可在制備金屬鑄件時，優(yōu)選以金屬型鑄造技術(shù)用作空腔定位件。
【權(quán)利要求】
1.鹽基型芯，其可通過型芯材料-混合物的成型和壓實(shí)來制備，其型芯材料選自至少一種鹽、至少一種由粘合劑/粘結(jié)劑和干燥劑組成的粘合劑體系和任選的助劑如添加劑、填料、潤濕劑和催化劑，其中所述鹽、所述粘合劑體系和所述任選使用的助劑是無機(jī)的，所述型芯材料可用水作為溶劑溶解，并且所述型芯材料-混合物成型為型芯并以干式壓制法壓實(shí)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的鹽基型芯，其特征在于，使用分解點(diǎn)或熔點(diǎn)高于用于圍鑄所述型芯的液態(tài)金屬的溫度的鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的鹽基型芯，其特征在于，使用堿金屬元素和堿土金屬元素的氯化物，特別是氯化鈉、氯化鉀和/或氯化鎂，堿金屬元素和堿土金屬元素的硫酸鹽和硝酸鹽，特別是硫酸鉀和/或硫酸鎂，銨鹽特別是硫酸銨或這些鹽的混合物作為鹽。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)的鹽基型芯，其特征在于，所述鹽為氯化鈉。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)的鹽基型芯，其特征在于，所用鹽的粒度在0.0Imm-2 mm 的范圍。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)的鹽基型芯，其特征在于，所用鹽呈雙峰或三峰粒度分布存在。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)的鹽基型芯，其特征在于，所用鹽以0.01-0.29 mm,0.3-1.3 mm和/或1.31-2.0 mm的粒度分布存在。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)的鹽基型芯，其特征在于，在所述粘合劑體系中作為粘合劑/粘結(jié)劑使用可以用水無殘渣地去除的無機(jī)磷酸鹽、無機(jī)硼酸鹽、硅酸鹽化合物或這些粘合劑/粘結(jié)劑的混合物。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)的鹽基型芯，其特征在于，在所述粘合劑體系中作為粘合劑/粘結(jié)劑使用可以用水無殘渣地去除的堿金屬磷酸鹽或磷酸銨、磷酸單鋁、磷酸硼、磷酸三鈉、焦磷酸四鉀或多磷酸鈉或這些粘合劑/粘結(jié)劑的混合物。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)的鹽基型芯，其特征在于，在所述粘合劑體系中作為粘合劑/粘結(jié)劑使用水溶性的硅酸鹽化合物，優(yōu)選水玻璃。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)的鹽基型芯，其特征在于，在所述粘合劑體系中，所述粘合劑是水玻璃模數(shù)為1-5的水玻璃和/或具有不同水玻璃模數(shù)的水玻璃的混合物。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)的鹽基型芯，其特征在于，所述粘合劑/粘結(jié)劑的含量在0.5重量％-15重量％之間，基于所使用的鹽計。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)的鹽基型芯，其特征在于，取決于潤濕特性和水玻璃模數(shù)，所述粘合劑/粘結(jié)劑的含量在0.5重量％-15重量％之間，基于所使用的鹽計。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)的鹽基型芯，其特征在于，取決于粒度分布和適應(yīng)于水玻璃模數(shù)，包含基于所使用的鹽計含量為0.5重量％-15重量％的水玻璃作為粘合劑/粘結(jié)劑。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)的鹽基型芯，其特征在于，在所述粘合劑體系中，所述粘合劑是焦磷酸四鉀。
16.根據(jù)上述權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)的鹽基型芯，其特征在于，在所述粘合劑體系中，所述粘合劑使用液態(tài)形式的焦磷酸四鉀。
17.根據(jù)上述權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)的鹽基型芯，其特征在于，在所述粘合劑體系中，所述粘合劑使用焦磷酸四鉀的60%的水溶液。
18.根據(jù)上述權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)的鹽基型芯，其特征在于，在所述粘合劑體系中，所述粘合劑使用焦磷酸四鉀的60%的水溶液，并且其用量基于所用的鹽量計為1-5重量％，優(yōu)選2-4重量％，特別優(yōu)選2.5重量％。
19.根據(jù)上述權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)的鹽基型芯，其特征在于，在所述粘合劑體系中，所述粘合劑使用焦磷酸四鉀的60%的水溶液，并且其用量基于所用的鹽量計為1-5重量％，優(yōu)選2-4重量％，特別優(yōu)選2.5重量％，并以相同量或更多量額外使用固態(tài)焦磷酸四鉀。
20.根據(jù)上述權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)的鹽基型芯，其特征在于，在所述粘合劑體系中包含基于所用的鹽量計1-15重量％比例的粘合劑和基于所用的鹽量計0.3-4.5重量％的干燥劑。
21.根據(jù)上述權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)的鹽基型芯，其特征在于，在所述粘合劑體系中，使用能可逆地結(jié)合水的親水性物質(zhì)作為干燥劑。
22.根據(jù)上述權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)的鹽基型芯，其特征在于，在所述粘合劑體系中，使用高度分散的二氧化硅如Aerosil、硅膠、沸石、無水硫酸鈉和/或硫酸鎂作為干燥劑。
23.根據(jù)上述權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)的鹽基型芯，其特征在于，加入催化劑作為助劑。
24.根據(jù)上述權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)的鹽基型芯，其特征在于，所述催化劑是特別細(xì)粒的鹽，優(yōu)選是粒度小于100 nm的粉狀鹽。
25.根據(jù)上述權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)的鹽基型芯，其特征在于，所述鹽是氯化鈉，其優(yōu)選呈雙峰或三峰粒度分布存在，特別優(yōu)選以0.01-0.29 mm, 0.3-1.3 mm和/或1.31-2.0mm的粒度分布存在,所述粘合劑體系由粘合劑水玻璃和干燥劑Aerosil的組合組成,所述催化劑是特別細(xì)粒的鹽，優(yōu)選是粒度小于100 nm的粉狀鹽，任選含有其它助劑如添加劑、填料、潤濕劑和/或其它催化劑，并且所述型芯材料的混合物是松散的。
26.根據(jù)上述權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)的鹽基型芯，其特征在于，所述型芯在成型后經(jīng)熱處理。
27.根據(jù)上述權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)的鹽基型芯，其特征在于，所述型芯在成型后在最高600°C的溫度下，優(yōu)選在500-600°C的溫度下，尤其在580°C的溫度下經(jīng)熱處理。
28.根據(jù)上述權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)的鹽基型芯，其特征在于，所述經(jīng)成型的型芯具有1.5 g/cm3-2.1 8/0113,優(yōu)選1.2 g/cm3-l.8 g/cm3 的密度。
29.根據(jù)上述權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)的鹽基型芯，其特征在于，所述經(jīng)成型的型芯具有10%-40 %，優(yōu)選5%-30 %的孔隙度。
30.根據(jù)上述權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)的鹽基型芯，其特征在于，所述經(jīng)成型的型芯具有400 N/cm2-1500 N/cm2 的抗彎強(qiáng)度。
31.用于制備所述鹽基型芯的方法，其中型芯材料-混合物經(jīng)均勻混合、成型為型芯、以干式壓制法壓實(shí)并任選進(jìn)行熱處理，所述型芯材料-混合物的型芯材料選自至少一種鹽、至少一種由粘合劑/粘結(jié)劑和干燥劑組成的粘合劑體系和任選的助劑如添加劑、填料、潤濕劑和或催化劑。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的方法，其特征在于，使用具有不同分布曲線的粒度，優(yōu)選呈雙峰或三峰粒度分布的鹽，并將其混合。
33.根據(jù)權(quán)利要求31或32的方法，其特征在于，選擇堿金屬元素和堿土金屬元素的氯化物，特別是氯化鈉、氯化鉀和/或氯化鎂，堿金屬元素和堿土金屬元素的硫酸鹽和硝酸鹽，特別是硫酸鉀和/或硫酸鎂，以及銨鹽，特別是硫酸銨或這些鹽的混合物作為鹽。
34.根據(jù)上述方法權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征在于，作為所述粘合劑體系中的粘合劑/粘結(jié)劑使用用水可無殘渣地去除的無機(jī)磷酸鹽、無機(jī)硼酸鹽、硅酸鹽化合物或這些粘合劑/粘結(jié)劑的混合物。
35.根據(jù)上述方法權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征在于，作為所述粘合劑體系中的粘合劑/粘結(jié)劑使用用水可無殘渣地去除的堿金屬磷酸鹽或磷酸銨、磷酸單鋁、磷酸硼、磷酸三鈉、焦磷酸四鉀或多磷酸鈉或這些粘合劑/粘結(jié)劑的混合物。
36.根據(jù)上述方法權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征在于，使用水溶性的硅酸鹽化合物，優(yōu)選水玻璃作為所述粘合劑體系中的粘合劑/粘結(jié)劑。
37.根據(jù)上述方法權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征在于，所述粘合劑體系中的粘合劑是水玻璃模數(shù)為1-5的水玻璃和/或具有不同水玻璃模數(shù)的水玻璃的混合物。
38.根據(jù)上述方法方法權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征在于，使用能可逆地結(jié)合水的親水性物質(zhì)作為所述粘合劑體系中的干燥劑。
39.根據(jù)上述方法權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征在于，使用高度分散的二氧化娃如Aerosil、娃膠、沸石、無水硫酸鈉和/或硫酸鎂作為所述專用粘合劑體系中的干燥劑。
40.根據(jù)上述方法權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征在于，加入催化劑作為助劑。
41.根據(jù)上述方法權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征在于，所述催化劑是特別細(xì)粒的鹽，優(yōu)選是粒度小于100 nm的粉狀鹽。
42.根據(jù)上述方法權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征在于，所述鹽是氯化鈉，其優(yōu)選呈雙峰或三峰粒度分布存在，特別優(yōu)選以0.01-0.29 mm, 0.3-1.3 mm和/或1.31-2.0mm的粒度分布存在,所述粘合劑體系由粘合劑水玻璃和干燥劑Aerosil的組合組成,所述催化劑是特別細(xì)粒的鹽，優(yōu)選是粒度小于100 nm的粉狀鹽，任選含有其它助劑如添加劑、填料、潤濕劑和/或其它催化劑，并且所述型芯材料的混合物是松散的。
43.根據(jù)上述方法權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征在于，將所述型芯材料均勻混合、成型為型芯并以干式壓制法壓實(shí)。
44.根據(jù)上述方法權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征在于，根據(jù)要由金屬澆注的工件的材料、所希望的表面品質(zhì)和外形精確度，使用粒度在0.01_ -2 mm范圍的型芯材料,成型為型芯并以干式壓制法壓實(shí)。
45.根據(jù)上述方法權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征在于，對所述型芯材料在成型后進(jìn)行熱處理。
46.根據(jù)上述方法權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征在于，所述型芯在成型后在最高600°C的溫度下，優(yōu)選在500-600°C的溫度下，尤其在580°C的溫度下進(jìn)行熱處理。
47.根據(jù)權(quán)利要求1-20之一項(xiàng)或多項(xiàng)的鹽基型芯在制備金屬鑄件時，優(yōu)選在金屬型鑄造技術(shù)中，作為空腔定位件的應(yīng)用。
【文檔編號】B22C9/10GK104428082SQ201380030231
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月10日
【發(fā)明者】T.哈蒂希 申請人:埃米爾·米勒有限責(zé)任公司