發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用作用于形成模具的鑄造混合物的材料組合物和用于改進(jìn)從由鑄造澆鑄制備的金屬部件去除剩余或殘留的鑄造混合物的相關(guān)方法。

技術(shù)背景

本發(fā)明涉及：

(a)鑄造混合物，其由干燥的粒狀耐火材料(通常為砂)、粘合劑、任選的添加劑和清潔劑組成，以及

(b)用于在由所述鑄造混合物形成的模具中模鑄的金屬部件模鑄和/或電解清潔的方法。

制造金屬部件的常用制備方法是鑄造澆鑄。金屬澆鑄是在由常規(guī)鑄造混合物形成的模具或容器中澆鑄，所述常規(guī)鑄造混合物由粒狀鑄造砂和固化的粘合劑組成。粒狀砂獲得所需的模具的形狀，固化的粘合劑使所述粒狀砂得以保持模具的形狀。所述模具包括限定模具腔體的殼體。所述模具可任選地包括位于所述模具腔體內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)芯體以限定在澆鑄金屬部件中的空心元件或通道，所述殼體和芯體限定了澆鑄物的形狀。將液體金屬倒入模具腔體中并通過冷卻固化以形成所述澆鑄物。隨后從模具中移出固體澆鑄物。

一些粘合劑可包含粘合劑材料，所述粘合劑材料已經(jīng)過處理以將耐火材料保持或粘合在剛性粘合劑基質(zhì)中。其它粘合劑可包含粘合劑材料和相容性懸浮劑，其與粘合劑材料反應(yīng)或以其他方式合作以將鑄造砂保持或粘合在剛性粘合劑基質(zhì)中。

粘合劑的一種類型包括作為粘合劑材料的樹脂并可使用合適的催化劑作為懸浮劑。樹脂固化以形成固化的樹脂基質(zhì)。通常用作粘合劑材料的樹脂包括(但不限于)脲醛樹脂(uf)、酚醛樹脂(pf)和天然或合成膠。

本文中，形成固化的樹脂基質(zhì)的粘合劑稱為“樹脂粘合劑”。樹脂粘合劑可單獨(dú)使用樹脂(即樹脂粘合劑不包括懸浮劑)或可包括樹脂和作為懸浮劑的催化劑。

所述樹脂可以是在加熱時(shí)固化或交聯(lián)的熱固性樹脂或熱固化的樹脂，或所述樹脂可需要存在催化劑以誘導(dǎo)樹脂的固化或交聯(lián)。當(dāng)形成鑄造混合物時(shí)，處理樹脂以固化所述樹脂。具體樹脂使用不同類型的處理以形成基質(zhì)?！盁嵯?hot-box)”、“冷箱(cold-box)”和“無烘烤(no-bake)”是不同處理類型的例子。

熱箱處理利用熱固性樹脂粘合劑預(yù)加熱鑄造混合物。通常將鑄造混合物加熱至約35-300攝氏度的溫度以固化所述樹脂。在熱箱處理中使用的樹脂可包括呋喃樹脂和糠醇。通常，所述樹脂在潛在的酸固化催化劑的存在下固化。

冷箱處理利用將蒸氣或氣體催化劑通過鑄造混合物來誘導(dǎo)樹脂固化。使用的樹脂通常為酚氨基甲酸酯。將氣態(tài)叔胺固化催化劑通過成形的砂和樹脂混合物以固化所述混合物。催化劑可是tea(四乙胺)和dmea(二甲基乙胺)。砂和樹脂混合物可以一種模式成形并允許固化并變?yōu)樽灾我孕纬赡＞摺?/p>

無烘烤處理利用直接加入樹脂的催化劑在環(huán)境溫度下固化樹脂而不需要烘烤。使用的樹脂通常為酚氨基甲酸酯。懸浮劑包括在成形前與混合有砂和樹脂的液體固化催化劑反應(yīng)的溶劑。在溶劑中混合后，鑄造混合物通常固化30分鐘至幾小時(shí)。

本文中，不使用樹脂的粘合劑稱為“非樹脂粘合劑”。

非樹脂粘合劑的一些類型利用水或一些其它液體(例如植物油、海洋石油或其它本領(lǐng)域已知液體)作為懸浮劑將粘合材料粘合在一起。本文中利用水或其它液體作為懸浮劑的無樹脂粘合劑稱為“液體固化的粘合劑”。在本文中，利用水作為懸浮劑的液體固化的粘合劑稱為“水性粘合劑”，而本文中不利用水作為懸浮劑的粘合劑稱為“非水性粘合劑”。例如，熱固化或催化固化的樹脂粘合劑是非水性粘合劑。

一些類型的水性粘合劑包含粘土(例如膨潤土或高嶺土)或作為粘合劑材料的其它固體礦物劑。將砂、礦物劑和水一起混合?；旌虾笥凶銐虻乃蜁r(shí)間使粘合劑材料與水化合并形成砂漿。所述砂漿干燥并變?yōu)閯傂缘?，從而將砂保持在砂漿基質(zhì)中。

一些水性粘合劑使用氧化鈣，cao，作為前體粘合劑材料。氧化鈣與水懸浮劑反應(yīng)以形成氫氧化鈣砂漿。氧化鈣與水化合并且粘合劑固化后在鑄造混合物中實(shí)際上沒有氧化鈣。

一些類型的粘合劑包括通過加熱固化的非樹脂粘合劑材料。在本文中，這樣的粘合劑稱為熱固化非樹脂粘合劑。

一種熱固化的非樹脂粘合劑包含無機(jī)粘土組分，例如硅酸鋁、膨潤土或蒙脫石作為粘合劑材料。在一些實(shí)施方式中，將粘土加熱以形成粘土粘合劑基質(zhì)，其將砂保持在粘土基質(zhì)中。

其它類型的非樹脂粘合劑還包括硅酸鈉作為粘合劑材料。

在本文中，鑄造混合物中的粘合劑被稱為“固化粘合劑”，在所述鑄造混合物中所述粘合劑材料已被處理以形成粘合劑基質(zhì)。固化粘合劑包括固化的樹脂粘合劑(其中已通過加熱或催化劑反應(yīng)固化所述樹脂以形成樹脂粘合劑基質(zhì))、固化的液體固化粘合劑(其中將粘合劑材料與液體混合并反應(yīng)以形成固化的粘合劑基質(zhì))以及熱固化的粘合劑(其中已將粘合劑材料加熱以形成固化的粘合劑基質(zhì))。

鑄造混合物也可任選地包括一種或多種其它材料以改善澆鑄物表面的精整，模具的干燥強(qiáng)度、耐火性和“緩沖性”(模具中空隙的產(chǎn)生使得當(dāng)將金屬倒入模具時(shí)模具能夠膨脹)，或在精整的模具中提供其它所需性質(zhì)。

通常，可在鑄造混合物中加入最多至5％的還原劑，例如煤粉、瀝青、木餾油和燃料油，以防止?jié)櫇?液體金屬粘著于砂顆粒，從而在澆鑄物表面上留有砂顆粒)、改善表面精整、降低金屬擴(kuò)散和粘砂(burn-on)缺陷。這些添加劑通過在模具腔體的表面上形成氣體，防止液體金屬粘附在砂上來獲得這些性能。

通常，可將最多至3％的“緩沖材料”，例如木粉、鋸屑、殼粉、泥炭和稻草加入到鑄造混合物中以在澆鑄高溫金屬時(shí)減少疤痕、熱剪切和熱裂紋澆鑄缺陷。當(dāng)?shù)谷虢饘贂r(shí)這些材料被燒掉，從而在模具中形成允許模具膨脹的空隙。

通常，可在鑄造混合物中使用最多至2％谷物粘合劑(cerealbinders)，例如糊精、淀粉、亞硫酸鹽稠漿(sulphitelye)和糖蜜以增加干燥強(qiáng)度(固化后模具的強(qiáng)度)并改善表面精整。谷物粘合劑還改善了崩散性(collapsibility)并減少落砂時(shí)間，因?yàn)樗鼈冊(cè)诘谷虢饘贂r(shí)燒除。

通常，可在鑄造混合物中使用最多至2％的氧化鐵粉末以防止模具開裂和金屬滲透，顯著改善了耐火性。二氧化硅粉(精細(xì)二氧化硅)和鋯石粉也可改善耐火性。

本文中，加入鑄造混合物以改善澆鑄表面的精整、模具的干燥強(qiáng)度、耐火性和/或緩沖的材料被稱為“添加劑”。

澆鑄后，通常通過澆鑄物的機(jī)械攪動(dòng)、丸粒噴砂(shotblasting)或其它機(jī)械清潔方法來去除仍然粘附于澆鑄件表面的砂和粘合劑?；蛘?，可將澆鑄物浸入熔融浴中。

從澆鑄物上清除的使用過的砂具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值。使用過的鑄造砂例如用作制備混凝土中的細(xì)集料。

通常在澆鑄物的機(jī)械清潔或從熔融浴中移出澆鑄物后，一些砂和粘合劑仍然粘附于澆鑄表面上。這些剩余鑄造混合物的去除通常是困難且耗時(shí)的。

hathaway的美國專利申請(qǐng)公布20050087323和20050087321各自公開了一種鑄造混合物，其包含砂、樹脂粘合劑和報(bào)道稱有助于從澆鑄表面上去除鑄造混合物的崩解添加劑。將澆鑄物從模具移出后對(duì)其進(jìn)行電解清潔。崩解添加劑在電解清潔期間有助于去除粘附于澆鑄表面上的剩余的鑄造混合物。

崩解添加劑是鹽，其優(yōu)選是無機(jī)鹽且可溶于水。所述混合物的優(yōu)選實(shí)施方式包含崩解添加劑，所述崩解添加劑具有相對(duì)高的熔點(diǎn)(高于300攝氏度，其比常用澆鑄金屬，例如鐵、鋼、鈦或鋁的熔點(diǎn)低得多)。

崩解添加劑的具體例子在'323公布文本的第22段給出。崩解添加劑鹽的優(yōu)選陰離子包括碳酸根、硝酸根、硫酸根、磷酸根、氫氧根和鹵離子。某些優(yōu)選的鹽包括鈉、鉀、鈣、銨或鎂的陽離子，并包括鹽，例如：碳酸鈉、碳酸氫鈉、氯化鈉、氫氧化鈉、碘化鈉、硝酸鈉、磷酸鈉、磷酸氫二鈉、硫酸鈉、碳酸鉀、氯化鉀、氫氧化鉀、碘化鉀、硝酸鉀、磷酸鉀、硫酸鉀、碳酸鈣、氯化鈣、氫氧化鈣、碘化鈣、硝酸鈣、硫酸鈣、硫酸銨、碳酸銨、碳酸鎂、氯化鎂、氫氧化鎂、碘化鎂、硝酸鎂、磷酸鎂、硫酸鎂和等效物以及它們的混合物。崩解添加劑可選自下組：氯化鈉、氯化鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉、磷酸鈉和它們的混合物。所述崩解添加劑可包含氯化鈉。崩解添加劑可包含碳酸氫鈉、磷酸氫二鈉和它們的混合物。崩解添加劑可包含碳酸鈉、磷酸氫二鈉和它們的混合物。

hathaway在一些實(shí)施方式中公開了，據(jù)報(bào)道，當(dāng)澆鑄物與極性電解質(zhì)例如水接觸時(shí)，崩解添加劑提高了澆鑄物的電子離子傳導(dǎo)。水溶性鹽適用于這樣的崩解劑。

hathaway在其它實(shí)施方式中公開了，在金屬部件的澆鑄過程中崩解添加劑揮發(fā)，留下了多孔且稍不穩(wěn)定的模具結(jié)構(gòu)。因此，這樣的崩解劑的熔點(diǎn)必須低于要澆鑄的金屬的熔點(diǎn)。

不過已發(fā)現(xiàn)，在澆鑄過程中揮發(fā)崩解劑可進(jìn)而對(duì)模具的強(qiáng)度造成不利影響，并可進(jìn)而對(duì)澆鑄表面的精整造成不利影響。此外，一些崩解添加劑包含鈉，這會(huì)損害使用過的回收的砂的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。鈉污染了使用過的砂，使得所述砂不適用于作為混凝土中的細(xì)集料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

公開了一種用于鑄造澆鑄用于制備用于澆鑄部件的模具的至少一部分的鑄造混合物，所述鑄造混合物包含粒狀耐火材料、粘合劑、任選的添加劑和清潔劑。在一些實(shí)施方式中，所述粘合劑可以是樹脂粘合劑、非樹脂粘合劑、液體固化的粘合劑或熱固化的粘合劑材料。

如果鑄造混合物尚未固化以使耐火材料保持希望的形狀，粘合劑可僅包含粘合劑材料。如果鑄造混合物已經(jīng)固化，粘合劑材料可包含已經(jīng)與粘合劑材料反應(yīng)的懸浮劑。

“任選的添加劑”是指鑄造混合物可含有一種或多組添加劑或可不含添加劑。

在一個(gè)實(shí)施方式中，鑄造混合物包括粒狀耐火材料、非水性粘合劑、任選的添加劑和清潔劑。

粒狀耐火材料可以是鑄造砂。

還公開了用于包含粒狀耐火材料、固化的粘合劑、任選的添加劑和清潔劑的部件的澆鑄的鑄造模具。在一些實(shí)施方式中，固化的粘合劑可以是固化的樹脂粘合劑、固化的非樹脂粘合劑、固化的液體固化粘合劑或固化的熱固化粘合劑。固化的粘合劑可包含或不包含懸浮劑。

還公開了包括以下步驟的形成澆鑄物的方法：將熔融金屬倒入模具中，所述模具由鑄造混合物形成，所述鑄造混合物包含粒狀耐火材料、固化的粘合劑、任選的添加劑和清潔劑。固化的粘合劑可以是固化的樹脂粘合劑、固化的非樹脂粘合劑、固化的液體固化粘合劑或固化的熱固化粘合劑。固化的粘合劑可包含或不包含懸浮劑。冷卻熔融金屬以在模具中形成固體澆鑄物，并將所述固體澆鑄物從所述模具中移出。

還公開了包括以下步驟的形成澆鑄物的方法：將熔融金屬倒入模具中，所述模具由鑄造混合物形成，所述鑄造混合物包含粒狀耐火材料、固化的粘合劑、任選的添加劑和清潔劑。固化的粘合劑可以是固化的樹脂粘合劑、固化的非樹脂粘合劑、固化的液體固化粘合劑或固化的熱固化粘合劑。固化的粘合劑可包含或不包含懸浮劑。冷卻熔融金屬以在模具中形成固體澆鑄物，并將所述固體澆鑄物從所述模具中移出。

還公開了一種從金屬澆鑄物上去除殘留鑄造混合物的方法，所述方法包括以下步驟：電解清潔澆鑄金屬部件，所述鑄造混合物包含粒狀耐火材料、固化的粘合劑、任選的添加劑和清潔劑。固化的粘合劑可以是固化的樹脂粘合劑、固化的非樹脂粘合劑、固化的液體固化粘合劑或固化的熱固化粘合劑。固化的粘合劑可包含或不包含懸浮劑。

還公開了一種從金屬澆鑄物上去除殘留鑄造混合物的方法，所述方法包括以下步驟：電解清潔澆鑄金屬部件，所述鑄造混合物包含粒狀耐火材料、固化的粘合劑、任選的添加劑和清潔劑。固化的粘合劑可以是固化的樹脂粘合劑、固化的非樹脂粘合劑、固化的液體固化粘合劑或固化的熱固化粘合劑。固化的粘合劑可包含或不包含懸浮劑。

電解清潔澆鑄金屬部件的步驟的一個(gè)實(shí)施方式包括以下步驟：將具有殘留鑄造混合物的金屬澆鑄物連接于具有相反極性的第一和第二電極的電源，其中將第一電極連接于金屬澆鑄物上。將金屬澆鑄物浸沒在電解質(zhì)中或以其他的方式用電解質(zhì)潤濕金屬澆鑄物，所述電解質(zhì)與第二電極接觸。通過電解質(zhì)產(chǎn)生從第一電極到第二電極的電流。

在一個(gè)實(shí)施方式中，電解質(zhì)是堿性電解質(zhì)。可通過將碳酸鉀與水混合形成電解質(zhì)。電解質(zhì)的ph可為約12或更高。

清潔劑是氧化鈣(cao)。加入氧化鈣并與粒狀耐火材料、粘合劑和任選的添加劑混合以形成鑄造混合物?？梢跃?xì)研磨或粉末形式將氧化鈣加入到鑄造混合物中。在一些實(shí)施方式中，研磨的或粉末狀的氧化鈣可具有約1-500目的細(xì)度，這對(duì)應(yīng)于約0.0059-0.001英寸的粒度。

在鑄造混合物的一些可能的實(shí)施方式中，以鑄造混合物中耐火材料的重量或體積計(jì)，氧化鈣可為約百分之零點(diǎn)五(1/2％)至約百分之五(5％)。在鑄造混合物的一些可能的實(shí)施方式中，以鑄造混合物中耐火材料和粘合劑的重量或體積的總量計(jì)，氧化鈣可為約百分之零點(diǎn)五(1/2％)至約百分之五(5％)。其它實(shí)施方式可使用更多或更少的氧化鈣。

在包含固化的粘合劑的鑄造混合物中氧化鈣作為清潔劑形成能接受用于澆鑄的熔融金屬的固體模具。氧化鈣不形成固化的粘合劑的部分，即，氧化鈣尚未與粘合劑材料反應(yīng)以固化粘合劑。與耐火材料一樣，氧化鈣會(huì)類似耐火材料保持并分布在粘合劑基質(zhì)內(nèi)。

氧化鈣不是鹽并基本不溶于水。氧化鈣的熔點(diǎn)為2,572攝氏度，顯著高于鋁、黃銅、青銅、鐵、銅、金、鉛、鎂、鎳、銀、鋼、鎢、鋅和其它常用澆鑄金屬的熔點(diǎn)。在澆鑄過程中氧化鈣不會(huì)蒸發(fā)，因此保持澆鑄物良好的表面質(zhì)量并且不會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定的模具結(jié)構(gòu)。

在公開的鑄造混合物中用作清潔劑的氧化鈣不是如hayword所定義的崩解劑：在澆鑄金屬部件的過程中氧化鈣不會(huì)蒸發(fā)，因此澆鑄物不形成多孔且不穩(wěn)定的模具結(jié)構(gòu)，并且在與極性電解質(zhì)(例如水)接觸時(shí)氧化鈣沒有提高澆鑄物的電子離子傳導(dǎo)。

清潔劑使得更有效地從金屬澆鑄物電解清潔殘留鑄造混合物。清潔劑的確切機(jī)理還不知曉，關(guān)于清潔機(jī)理的任何推測(cè)不旨在以任何方式進(jìn)行限制。

具體地，氧化鈣是價(jià)廉且可廣泛獲得的。氧化鈣與混凝土的制備相容，因此在粘合劑中存在氧化硅不會(huì)不利地影響使用過的鑄造砂的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

通過以下詳細(xì)描述可以更清楚地了解本發(fā)明地其它應(yīng)用領(lǐng)域。應(yīng)理解，詳細(xì)說明和具體實(shí)施例，雖然說明了具體公開的實(shí)施方式，但僅出于說明目的，并不旨在限制本發(fā)明的范圍。

隨著說明的進(jìn)行，本發(fā)明的其它目的和特征會(huì)變得更顯而易見，特別是當(dāng)結(jié)合說明一個(gè)或多個(gè)非限制性實(shí)施方式的附圖時(shí)。

附圖說明

圖1示意性地說明了用于清潔使用公開的鑄造混合物澆鑄的澆鑄金屬部件的第一實(shí)施方式裝置；和

圖2示意性地說明了用于清潔使用公開的鑄造混合物澆鑄的澆鑄金屬部件的第二實(shí)施方式裝置。

詳細(xì)說明

公開了一種用于形成澆鑄模具和/或用于與用于澆鑄黑色金屬和有色金屬部件的澆鑄模具一起使用的芯體的鑄造混合物，所述金屬部件包括由鋁、黃銅、青銅、鐵、銅、金、鉛、鎂、鎳、銀、鋼、鎢、鋅等制備的金屬部件。使得鑄造混合物固化以形成用于澆鑄金屬部件的鑄造成型的模具殼體和/或模具芯體。

鑄造混合物由粒狀耐火材料、粘合劑材料、清潔劑組成，并可任選地包含添加劑?；旌衔锂?dāng)然可包括添加形成鑄造混合物的材料所包括的雜質(zhì)，但是這種雜質(zhì)不被認(rèn)為是形成鑄造混合物的一部分。

在替代實(shí)施方式中，所述粒狀或顆粒耐火材料可以是由二氧化硅、橄欖石、鉻鐵礦、鋯石和耐火粘土中的一種或多種形成的砂。也可使用在鑄造澆鑄中常規(guī)使用的其它砂，包括岸沙和合成砂。所述砂可是粗粒砂、細(xì)粒砂或它們的混合物。

所述粘合劑材料可以是樹脂粘合劑材料、非樹脂粘合劑材料、液體固化的粘合劑材料、熱固化的粘合劑材料。

在一些實(shí)施方式中，所述粘合劑材料是樹脂粘合劑的一部分，所述樹脂粘合劑包括作為粘合劑材料的樹脂并且可任選地包括懸浮劑。在一些實(shí)施方式中，樹脂可以是(但不限于)脲醛(uf)樹脂、酚醛(pf)樹脂、天然或合成膠、呋喃樹脂和糠醇。

在一些實(shí)施方式中樹脂粘合劑材料可以是可熱固化樹脂，從而加熱鑄造混合物固化了所述樹脂以形成熱固化的樹脂粘合劑。在其它實(shí)施方式中，樹脂粘合劑可能需要催化劑作為懸浮劑。在鑄造混合物中加入催化劑時(shí)，催化劑與樹脂反應(yīng)并固化所述樹脂以形成固化的樹脂粘合劑。

清潔劑包括氧化鈣(cao)。在一些實(shí)施方式中，所述氧化鈣可由石灰石獲得，所述石灰石優(yōu)選為99％(百分之九十九)或更多的氧化鈣。優(yōu)選地，以粉末狀或精細(xì)研磨形式提供氧化鈣，以用于制備所公開的鑄造混合物。在一些實(shí)施方式中，清潔劑可僅由氧化鈣組成。

耐火材料和粘合劑材料(以及懸浮劑，如果存在)一起形成公開的鑄造混合物的第一部分。在公開的鑄造混合物的一些實(shí)施方式中，在鑄造混合物中，以重量或體積計(jì)，氧化鈣可以鑄造混合物的第一部分的約1/2％(百分之零點(diǎn)五)至5％(百分之五)存在。

以下工作實(shí)施例僅用于說明并不用于限制本發(fā)明的范圍。以下提供公開的鑄造混合物的一個(gè)實(shí)施方式的拉伸強(qiáng)度測(cè)試和燒失量測(cè)試的結(jié)果。

以重量計(jì)，將包含百分之二點(diǎn)五(2.5％)樹脂涂覆的砂的鑄造混合物的樣品與百分之零點(diǎn)五(1/2％)精細(xì)研磨的二氧化硅混合。隨后將鑄造混合物形成為用于鑄造混合物的拉伸測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)樣本“餅干料(biscuits)”。隨后將所述餅干料固化并使其冷卻至室溫。所述餅干料的平均冷抗拉強(qiáng)度為四百四十五(445)磅/平方英寸。平均燒失量為百分之二點(diǎn)六九(2.69％)。常用2.5％樹脂混合物的推薦值是420磅/平方英寸的最小冷抗拉強(qiáng)度和百分之二點(diǎn)六零(2.60％)至百分之二點(diǎn)九零(2.90％)之間的燒失量。

在鑄造澆鑄的用途中，將鑄造混合物形成為模具的至少一部分，并且也可將鑄造混合物用于形成一個(gè)或多個(gè)芯體，所述芯體被包括作為用于限定澆鑄部件形狀的模具的一部分。將形成模具和一個(gè)或多個(gè)芯體的鑄造混合物固化成包封了耐火材料的剛性基質(zhì)，并且當(dāng)將所述模具用于模塑熔融金屬時(shí)能保持模具或芯體的形狀。熔融金屬流動(dòng)進(jìn)入模具并在模具中固化以形成澆鑄金屬部件。

要澆鑄的黑色金屬或有色金屬的類型，金屬中的合金，成品部件希望的表面質(zhì)量，以及其它因素影響了在澆鑄如在金屬澆鑄技術(shù)中已知的特定金屬部件中使用的耐火材料、粘合劑、粘合劑固化方式和添加劑的選擇，因此將不在本文中更詳細(xì)地描述。

公開的鑄造混合物可以預(yù)混合的、預(yù)測(cè)量的形式分布，在該形式中，在使用前為了方便將清潔劑、耐火材料和粘合劑混合在一起。如果粘合劑材料需要的懸浮劑與預(yù)混合的鑄造混合物不相容(即，加入所述懸浮劑會(huì)立即開始粘合劑材料的固化或會(huì)使二氧化硅清潔劑反應(yīng)或水合)，則可以不含有懸浮劑的形式提供預(yù)混合的混合物(即，僅含有粘合劑材料)。使用常規(guī)高速連續(xù)混合器、低速奧格爾型(augur-type)連續(xù)混合器、間歇式混合器或其它常規(guī)混合裝置或混合方法將組分混合在一起。

將公開的鑄造混合物成型和固化以形成限定澆鑄體的所需形狀的模具殼體或芯體，所述澆鑄體通過將熔融的金屬倒入模具中，形成澆口、澆道和立管以使熔融材料流動(dòng)到模具并在模具中流動(dòng)來制備，包括圖案制作、失蠟鑄造，并且其它各種成型和固化鑄造混合物以獲得澆鑄體的所需形狀是鑄造澆鑄領(lǐng)域已知的，因此將不在本文中進(jìn)一步詳細(xì)描述。

熔融金屬冷卻并固化之后，將澆鑄的金屬部件從模具中移出。內(nèi)部芯體可保留在被移出的部件中，殘留的鑄造混合物可能粘附在澆鑄件表面。

圖1說明了通過使熔融(液體)金屬流動(dòng)進(jìn)入由公開的鑄造混合物形成的模具中而形成的澆鑄金屬部件10。所示的鑄造混合物包含樹脂粘合劑和作為唯一清潔劑的二氧化硅。將部件10浸沒在電解槽12中以從澆鑄的金屬部件10中去除芯體或包含清潔劑13的殘留鑄造混合物。所示的澆鑄金屬部件10是鋼部件。電解槽12包括裝有液體電解質(zhì)16、一個(gè)或兩個(gè)陽極18、電源或電流源20和陰極接觸件22的非金屬容器或桶14。電解質(zhì)16是堿性(含堿的)電解質(zhì)。如圖1所示，將澆鑄部件10浸沒在電解質(zhì)16中并通過固定器23將澆鑄部件10固定在電解質(zhì)中。將澆鑄部件10與陰極接觸件22連接。將陽極18與電源20的正極輸出端子24連接。將陰極接觸件22與電源20的負(fù)極輸出端子26連接。

在說明的實(shí)施方式中，電解質(zhì)16是由水和碳酸鉀的混合物制備的水性堿溶液。電解質(zhì)16的ph為12，但在其它實(shí)施方式中，ph可以是不同于12的堿性ph。

在說明的實(shí)施方式中，陽極18由不銹鋼棒制備。電源20產(chǎn)生了60hz，230v，3相交流電源輸出的5-350dc安培的低壓直流電流輸出。電源20可以是由美國俄亥俄州克里夫蘭市的林肯電氣公司(thelincolnelectriccompanyofcleveland,ohio)制造的invertecv300-pro電源?？墒褂闷渌娫春完枠O。

如圖1所示，澆鑄金屬部件10被完全浸沒到電解質(zhì)16中，并被作為電源20的陰極連接。電源20施加電壓以使電流流動(dòng)穿過電解槽12從而清潔澆鑄金屬部件10。在常規(guī)清潔過程中，根據(jù)粘合劑、金屬組成、部件尺寸等，電源20對(duì)每個(gè)澆鑄金屬部件施加2-3分鐘的電能。

當(dāng)電源20施加電能時(shí)，從澆鑄部件10上去除的一些材料漂浮在電解質(zhì)16的頂部。使用過的鑄造砂沉入桶14的底部，隨后被從桶14中移出，并可作為混凝土集料重新出售。通過偶爾收集砂和漂浮材料放入各個(gè)容器中來從桶14中物理移出砂和漂浮材料。

清潔后，關(guān)閉電源20。將澆鑄金屬部件10從電解質(zhì)16中移出并去除與陰極接觸件22的連接。移出后，可用水稍微清洗部件10。清洗后，澆鑄部件10已被清潔并準(zhǔn)備好用于任何后清潔過程。例如，可將部件10干燥并隨后涂油漆。

圖1說明了浸沒在桶14中以用于清潔的單個(gè)澆鑄金屬部件10。不過，可將一些互相接觸的澆鑄金屬部件10浸沒在電解槽12中從而同時(shí)清潔這些部件。將澆鑄部件10中一個(gè)與陰極接觸件22連接。其它部件10與連接到陰極接觸件22的部件10接觸，或形成相互接觸的并包括與陰極接觸件22連接的部件10的一系列部件。

在另一實(shí)施方式中，桶14是與電源20的負(fù)極端子26連接以形成電解槽12的陰極的不銹鋼箱。澆鑄金屬部件10與會(huì)與所示陰極連接的桶14接觸。

在其它電解槽12的可能的實(shí)施方式中，澆鑄金屬部件10與具有相反極性端子的電源連接。浸沒在電解質(zhì)16中的澆鑄金屬部件10與一個(gè)端子電連接，電解質(zhì)16與另一端子電連接以使電流從電源20流動(dòng)通過澆鑄金屬部件10從而進(jìn)行清潔。

圖2說明了使用工業(yè)部件清洗器28的清潔澆鑄金屬部件10的另一方法。工業(yè)部件清洗器通常包括用于清潔、清洗、干燥和其它用于清潔澆鑄金屬部件的步驟的一個(gè)或多個(gè)處理區(qū)域。傳送器通常將部件從清洗器的一端輸送通過處理區(qū)域到達(dá)另一端。工業(yè)部件清洗器通常用液體噴射部件，因此大多數(shù)清洗器包括用于捕獲噴霧和被洗滌的污染物的外殼。一些工業(yè)部件清洗器包括固定器以固定并支持要被清洗的部件。固定器和待清潔的部件被封閉在腔室中，腔室形成包封該部件的密封單元。清潔劑分散系統(tǒng)可進(jìn)行操作以從部件上去除殘余的材料。

將電解質(zhì)16的連續(xù)料流或噴射流30從作為噴射裝置形成的陽極18噴射到澆鑄金屬部件10上。將金屬部件10與電源20的正極導(dǎo)線24連接。澆鑄金屬部件10通過與電源20的負(fù)極導(dǎo)線26連接的固定器25固定，其導(dǎo)電并形成陰極23。在另一實(shí)施方式中，各個(gè)噴射陽極18被浸沒在電解質(zhì)16的儲(chǔ)器中。排水池(未示出)收集了噴射的電解質(zhì)并過濾出使用過的砂以進(jìn)行收集。工業(yè)部件清洗器的使用能對(duì)澆鑄金屬部件進(jìn)行連續(xù)的“生產(chǎn)線”清潔，這作為制造和清潔澆鑄金屬部件的工業(yè)過程的一部分，并隨后將澆鑄金屬部件送往下游的進(jìn)一步加工。

下文闡述了澆鑄和清潔使用公開的鑄造混合物的模塑的金屬部件的非限制性例子。

將包括砂、粘土粘合劑、百分之五精細(xì)研磨的氧化鈣的鑄造混合物形成成模具，并將熔融金屬倒入到所述模具中以形成澆鑄金屬部件。所述混合物在第一組試驗(yàn)中與水混合以具有約百分之四的含水量，并在第二組試驗(yàn)中與水混合以具有約百分之二的含水量。在每組試驗(yàn)中使用不同類型的砂(二氧化硅、鉻鐵礦、鋯石、橄欖石、十字石、石墨)。水用作懸浮劑但其不與氧化鈣反應(yīng)－氧化鈣作為最后組分在將熔融金屬倒入模具前不久加入到鑄造混合物中，因此氧化鈣沒有水合。

得到的模具是不導(dǎo)電的。如上所述，澆鑄金屬部件的電解清潔有效地去除了粘附的鑄造混合物。

在另一組測(cè)試中，適用于冷箱處理鑄造混合物包括作為清潔劑的以重量計(jì)百分之一至百分之五的氧化鈣。通過冷箱處理形成的模具是不導(dǎo)電的。澆鑄金屬部件的電解清潔

在另一組測(cè)試中，含有無機(jī)和有機(jī)粘合劑的鑄造混合物包含百分之一至百分之五的氧化鈣作為清潔劑。由鑄造混合物形成的模具是不導(dǎo)電的。如上所述，澆鑄金屬部件的電解清潔有效地去除了粘附的鑄造混合物。已發(fā)現(xiàn)，與相當(dāng)?shù)牡缓趸}清潔劑的鑄造混合物制備的模具相比，氧化鈣不影響由所述鑄造混合物形成的模具的強(qiáng)度。

在另一組測(cè)試中，含有胺樹脂和呋喃樹脂粘合劑(并且沒有顯著量的水)的鑄造混合物含有作為清潔劑的氧化鈣。由鑄造混合物形成的模具是不導(dǎo)電的。如上所述，澆鑄金屬部件的電解清潔有效地去除了粘附的鑄造混合物。

在使用包含氧化鈣作為清潔劑的樹脂粘合劑的另一組測(cè)試中，已發(fā)現(xiàn)，從常規(guī)鑄造混合物中去除與添加的氧化鈣清潔劑的量相同量的砂不會(huì)對(duì)由所述鑄造混合物形成的模具的強(qiáng)度造成負(fù)面影響。

在一些實(shí)施方式中，公開的鑄造混合物包含液體固化的粘合劑材料和作為清潔劑的氧化鈣。液體固化的粘合劑材料可以是水性粘合劑材料。當(dāng)使用的液體懸浮劑可與氧化鈣化學(xué)反應(yīng)時(shí)，懸浮劑的量必須在固化后保留不形成粘合劑材料的一部分的足量氧化鈣以用作清潔劑，或者必須以有效防止與氧化鈣化學(xué)反應(yīng)的方式在鑄造混合物中加入氧化鈣。例如，氧化鈣可在將熔融金屬倒入由鑄造混合物形成的模具前不久，作為最后成分加入到含有最高至百分之7水的鑄造混合物中。倒入到模具中的熔融金屬的熱量遠(yuǎn)高于水的沸點(diǎn)。鑄造混合物中的水不會(huì)與氧化鈣反應(yīng)。

公開的鑄造混合物和相關(guān)方法可包括單獨(dú)的或與其他特征組合的以下特征：

1.一種鑄造混合物，其用于制備用于澆鑄部件的模具的至少一部分，所述鑄造混合物包含粒狀耐火材料，粘合劑和清潔劑，所述清潔劑包含氧化鈣。

2.如特征1所述的鑄造混合物，其中所述粘合劑已經(jīng)過處理以剛性粘合劑基質(zhì)中粘合耐火材料和清潔劑。

3.如特征2所述的鑄造混合物，其中所述鑄造混合物形成模具的殼體。

4.如特征2所述的鑄造混合物，其中所述鑄造混合物形成模具的芯體。

5.特征2的鑄造混合物的冷抗拉強(qiáng)度不低于420磅/平方英寸。

6.特征2的鑄造混合物的燒失量不大于百分之二點(diǎn)九零(2.9％)。

7.特征2的鑄造混合物包含添加劑。

8.如特征2所述的鑄造混合物，其中所述粘合劑包含懸浮劑。

9.特征1的鑄造混合物包含添加劑。

10.如特征1所述的鑄造混合物，其中所述耐火材料選自下組：合成砂、岸沙、二氧化硅、橄欖石、鉻鐵礦、鋯石、耐火粘土和它們的混合物。

11.如特征1所述的鑄造混合物，其中所述粘合劑選自下組：樹脂粘合劑、非樹脂粘合劑、液體固化的粘合劑和加熱固化的粘合劑。

12.如特征1-11中任一項(xiàng)所述的鑄造混合物，其中所述粘合劑是樹脂粘合劑。

13.如特征12所述的鑄造混合物，其中所述粘合劑包含可催化劑固化樹脂。

14.如特征1-11中任一項(xiàng)所述的鑄造混合物，其中所述氧化鈣是精細(xì)研磨的或粉末狀的氧化鈣。

15.如特征1-10中任一項(xiàng)所述的鑄造混合物，其中所述粘合劑是包含可熱固化樹脂的樹脂粘合劑。

16.如特征15所述的鑄造混合物，其中所述樹脂粘合劑包含催化劑。

17.如特征1或2所述的鑄造混合物，其中所述耐火材料與粘合劑一起組成了所述鑄造混合物的第一部分，并且所述氧化鈣為鑄造混合物的第一部分的重量或體積的約1/2％(百分之零點(diǎn)五)至約5％(百分之五)。

18.如特征17所述的鑄造混合物，其中所述粘合劑是樹脂粘合劑。

19.一種用于形成金屬部件的方法，該方法包括以下步驟：

將熔融金屬倒入到模具中，其中所述模具至少部分由鑄造混合物形成，所述鑄造混合物包含粒狀耐火材料、粘合劑和清潔劑，所述清潔劑包含氧化鈣，所述粘合劑已被處理以在剛性粘合劑基質(zhì)中粘合所述耐火材料和清潔劑；

在模具中冷卻所述熔融金屬以形成固體；以及

從所述模具中移出所述固體。

20.如特征19所述的方法，所述方法還包括以下步驟：

將所述固體與所述模具物理分離以暴露金屬部件，其中殘留的鑄造混合物保留在所述金屬部件的表面上；

用電解質(zhì)潤濕所述金屬部件的表面；以及

使電流流過所述電解質(zhì)。

21.如特征19所述的方法，其中所述鑄造混合物形成模具的殼體。

22.如特征19所述的方法，其中所述鑄造混合物形成模具的芯體。

23.一種從鑄造金屬部件上去除殘留鑄造混合物的方法，所述方法包括以下步驟：

用電解質(zhì)潤濕所述金屬部件的表面；以及

使電流流過所述電解質(zhì)，

其中所述鑄造混合物包含顆粒耐火材料、粘合劑和清潔劑，所述清潔劑包含氧化鈣，所述粘合劑被處理成在剛性粘合劑基質(zhì)中粘合所述耐火材料和所述清潔劑。

24.如特征20或23所述的方法，其中所述電解質(zhì)是堿性電解質(zhì)。

25.如特征24所述的方法，其中所述電解質(zhì)的ph為約12。

26.如特征24所述的方法，其中所述電解質(zhì)包含水和碳酸鉀。

27.如特征24所述的方法，其中潤濕表面的步驟包括將整個(gè)金屬部件浸沒在電解質(zhì)中的步驟。

28.如特征24所述的方法，其中潤濕表面的步驟包括用電解質(zhì)對(duì)所述金屬部件進(jìn)行噴灑的步驟。

29.如特征24所述的方法，其中所述流過電流的步驟包括以下步驟：

將所述金屬部件連接到具有一對(duì)相反極性的電極的電流源，一個(gè)電極與所述金屬部件連接，另一個(gè)電極與所述電解質(zhì)接觸以限定包括所述金屬部件和所述電解質(zhì)的電路；和

使電流流過所述電路。

30.如特征19或23所述的方法，其中所述粘合劑是樹脂粘合劑。

31.如特征30所述的方法，其中所述樹脂粘合劑是熱處理樹脂粘合劑。

32.如特征31所述的方法，其中所述樹脂粘合劑是催化劑固化的樹脂粘合劑。

33.如特征30所述的方法，其中所述鑄造混合物包含添加劑。

34.如特征30所述的方法，其中所述氧化鈣是精細(xì)研磨的或粉末狀的氧化鈣。

35.如特征30所述的方法，其中所述耐火材料與樹脂粘合劑一起組成了所述鑄造混合物的第一部分，并且以鑄造混合物的第一部分的重量或體積計(jì)，所述氧化鈣為約1/2％(百分之零點(diǎn)五)至約5％(百分之五)。

36.如特征30所述的方法，其中所述鑄造混合物的冷抗拉強(qiáng)度不低于420磅/平方英寸和/或燒失量不大于百分之二點(diǎn)九零(2.90％)。

37.如特征30所述的方法，其中所述耐火材料選自下組：合成砂、岸沙、二氧化硅、橄欖石、鉻鐵礦、鋯石、耐火粘土和它們的混合物。

38.如特征19或23所述的方法，其中所述鑄造混合物的冷抗拉強(qiáng)度不低于420磅/平方英寸和/或燒失量不大于百分之二點(diǎn)九零(2.90％)。

39.如特征19或23所述的方法，其中所述耐火材料與樹脂粘合劑一起組成了所述鑄造混合物的第一部分，并且以鑄造混合物的第一部分的重量或體積計(jì)，所述氧化鈣為約1/2％(百分之零點(diǎn)五)至約5％(百分之五)。

40.如特征19或23所述的方法，其中所述耐火材料選自下組：合成砂、岸沙、二氧化硅、橄欖石、鉻鐵礦、鋯石、耐火粘土和它們的混合物。

41.如特征19或23所述的方法，其中所述粘合劑選自下組：樹脂粘合劑、非樹脂粘合劑、液體固化的粘合劑和加熱固化的粘合劑。

42.在任一特征中的氧化鈣具有約100-500目的細(xì)度。

雖然本發(fā)明包含了詳細(xì)闡述的一個(gè)或多個(gè)說明性的實(shí)施方式，但應(yīng)理解，一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式各自能夠修改，并且本發(fā)明的范圍不限于本文所闡述的精確細(xì)節(jié)，而是包括這樣的修改，這對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說是顯而易見的并且落入所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。