聚乙烯醇对二次微波硬化水玻璃砂的抗吸湿性影响

通过红外光谱和扫描电镜等测试方法,对普通水玻璃和添加聚乙烯醇后的水玻璃的官能团及组织进行了分析,添加聚乙烯醇后的水玻璃砂样抗吸湿性高于普通水玻璃砂样,当聚乙烯醇加入量为水玻璃质量的3%时,砂样的抗吸湿效果最佳。样品的红外图谱表明,添加聚乙烯醇水溶液后的水玻璃砂中出现了新的基团Si-O-C。扫描电镜分析表明,添加聚乙烯醇后,水玻璃膜均匀、完整地覆盖在砂粒表面,粘结桥中裂纹减少,断裂面以内聚断裂为主。     

甘油对铸造水玻璃砂保质期及其性能的影响

水玻璃砂在混制后等待造型时因表面水分散失而导致粘结强度降低,严重时不能使用。用甘油对水玻璃进行改性,测试了改性水玻璃和未改性水玻璃配制砂样的保质期,同时探讨了改性剂对型砂强度、吸湿性及800℃时残留强度的影响。结果表明,用3%的甘油改性的水玻璃作为粘结剂的型砂保质期是未改性水玻璃砂的2倍;在加入0～3%甘油范围内,水玻璃中每加入1%的甘油可提高水玻璃砂干抗拉强度约7%,相应地可以减少水玻璃砂的粘结剂用量,但型砂残留强度并没有因粘结剂含量的减少而明显变化;用甘油改性水玻璃,没有明显改善或恶化水玻璃砂的吸湿性。因此,用甘油对水玻璃砂改性可有效延长其保质期。     

有机酯-微波复合硬化水玻璃砂强度及抗吸湿性研究

对比研究了普通一次微波硬化、有机酯硬化、有机酯-微波复合硬化三种水玻璃砂硬化工艺的性能.结果表明,与普通一次微波加热硬化相比,有机酯-微波加热复合硬化工艺可使砂型在微波加热阶段不带模具加热,当有机酯的加入量为水玻璃质量的1.5％时,恒湿瓶中4h存放强度较普通一次微波加热硬化提高了70％;较之于有机酯硬化工艺,有机酯-微波加热复合硬化工艺的水玻璃加入量少、硬化速度快、硬化强度高.进一步系统研究了其他工艺参数(微波加热功率和时间)对有机酯-微波加热复合硬化水玻璃砂型存放强度的影响,并通过扫描电镜观察分析了该工艺下的砂样粘结桥微观结构和硬化机理.     

聚氧化乙烯改性水玻璃粘结剂的研究

确定了聚氧化乙烯改性水玻璃粘结剂的基本组分,测试了有机酯自硬和CO2气硬型砂的常温粘结强度和高温残留强度。研究发现,在水玻璃中加入聚氧化乙烯树脂能改善水玻璃的老化现象,充分发挥其粘结效率;粘结剂加入量相同时,型砂强度是普通水玻璃砂的1.5倍,800～1000℃时,型砂残留强度≤0.5MPa。结果表明,聚氧化乙烯改性水玻璃粘结剂加入量低,型砂工艺性能良好,浇注后出砂容易,有利于旧砂进一步干法回用。     

热硬法普通水玻璃砂和SGD型改性水玻璃砂的扫描电镜观察

作者利用扫描电镜对普通水玻璃砂和SGD型改性水玻璃砂用加热法硬化后的粘结剂分布状况和经历不同温度加热冷却后粘结剂的变化进行考察,以揭示两种水玻璃砂残留强度变化的机理。扫描电镜观察表明:在200～600℃进一步加热后,热硬法普通水玻璃砂的热强度和残留强度剧烈下降的原因是在于加热过程中水份大量脱失而形成带褶皱的薄壁粘结膜空泡的缘故。加热至800℃左右的高温时,由于水玻璃熔融,加大了砂粒与粘结膜之间的结合面,致使残留强度有较大幅度的回升;而在SGD型改性水玻璃砂中则借其中几种改性剂组成分别以残炭、弥散质点和大小不等的气泡形式对粘结膜作不同程度的破环,使其残留的粘结强度大大削弱。文中并指出:无论改性与否,水玻璃砂加热至1200℃时砂粒表面有较大程度的熔化,砂粒与粘结膜之间的界限消失,从而使残留强度再次回升。     

微波硬化水玻璃砂的性能

采用微波硬化水玻璃砂,具有强度高、硬化速度快、水玻璃加入量少、残留强度低等许多优点,应是未来水玻璃砂工艺发展的重要方向。研究了微波硬化水玻璃砂的性能特征,测试了影响微波硬化水玻璃砂强度、残留强度、表面稳定性、吸湿性等性能的因素。试验结果表明：微波硬化水玻璃砂的硬化强度,主要受水玻璃加入量的影响,随微波加热时间、微波加热功率的增加而增加;微波硬化水玻璃砂的残留强度,随水玻璃加入量的增加而增大,受微波加热时间、微波加热功率的影响不大;微波硬化水玻璃砂的表面稳定性和吸湿性,主要取决于水玻璃加入量,水玻璃加入量越大、砂样的表面稳定性越好、但吸湿性越大。     

复合改性高模数水玻璃试验及其表征研究

用聚丙烯酰胺、四硼酸钾和四硼酸锂对高模数水玻璃进行复合改性,测定改性后水玻璃砂试样的1 h抗拉强度、24 h抗拉强度和950℃残留强度。通过XRD、SEM、EDS和DSC分析改性剂对水玻璃砂性能、砂粒间粘结状况和粘结桥形貌的影响机理。结果表明,改性剂成分优化添加量为:四硼酸钾2.5%、四硼酸锂0.15%、聚丙烯酰胺0.1%。优化的水玻璃砂试样1 h强度为0.261 MPa,24 h强度为0.72 MPa,残留强度为7.2 MPa。改性剂的加入在一定程度上提高了水玻璃砂的常温强度并改善了其溃散性。     

复合改性剂对CO_2硬化水玻璃砂性能的影响

用无机物粉末(Al_2O_3、ZrO_2和Si_3N_4)和有机酯(十六烷酸甲酯、硬脂酸甲酯和邻苯二甲酸二辛酯)对水玻璃进行改性,测定改性后CO_2水玻璃砂试样的即时强度、24 h强度和残留强度,通过XRD和SEM分析了改性剂对水玻璃砂性能的影响机理。结果表明,无机物改性剂的最佳加入量为1.5%,有机物改性剂的优化配比为十六烷酸甲酯6%、硬脂酸甲酯2%、邻苯二甲酸二辛酯4%。无机物粉末和有机酯的加入都在一定程度上提高了水玻璃砂的常温强度并改善了其溃散性。     

水玻璃磁化改性对水玻璃砂性能的影响

水玻璃磁化改性对水玻璃砂性能的影响研究结果表明，磁化改性水玻璃砂可延长可使用时间２５％左右。由于提高了水玻璃粘结强度，使水玻璃加入量降到２．５％左右，并改善了水玻璃砂溃散性。指出磁化改性效果会在２４小时后消失。发现水玻璃输导管材料对磁化改性效果有影响。     

水玻璃改性对水玻璃砂再生循环使用性能的影响

水玻璃改性技术在提高水玻璃砂强度,改善其溃散性的同时,也对水玻璃旧砂经干法再生后循环使用的砂性能产生了影响。试验测试了水玻璃旧砂受热温度对其溃散性的影响,比较了普通水玻璃和改性水玻璃在水玻璃旧砂溃散性上的区别,测试研究了多次循环使用后水玻璃再生砂残留强度的变化,分析了所用改性水玻璃粘结剂对水玻璃旧砂再生回用后的性能产生影响的原因和机制。结果表明,水玻璃改性有利于水玻璃砂的再生循环使用。     

典型方法和材料对水玻璃的改性效果与机制

研究比较了超声处理、纳米粉末改性、复合材料改性等水玻璃粘结剂改性方法及材料对水玻璃粘结剂的改性效果;分析了水玻璃的改性机制。试验结果表明,超声处理虽然提高了水玻璃砂的常温强度,却也恶化了溃散性;水玻璃经过纳米氧化物粉末改性后,适量纳米氧化物粉末可以在一定程度上改善水玻璃砂的溃散性,但常温强度却不能得到较大幅度的提高,作者开发的复合改性剂,既可提高水玻璃砂的常温强度,又可改善水玻璃砂的溃散性。借助XPS和SEM微观分析的方法,探讨了水玻璃粘结剂改性方法及材料对水玻璃粘结剂的改性机理。     

水玻璃改性剂改性机理的探讨

通过扫描电镜观察水玻璃砂试样断口发现，加有ＸＹＧ改性剂的水玻璃砂，常温下水玻璃膜均匀、完整地覆盖在砂粒表面，水玻璃砂常温强度提高；加热后粘结膜中出现大量的气泡和裂纹，破坏粘结膜的完整性，水玻璃砂的残留强度降低。     

微波硬化表面包覆低共熔体锂盐水玻璃砂抗吸湿性初步研究

介绍了一种在水玻璃砂型表面生成低共熔体锂盐包覆层的方法.首先在水玻璃砂型表面喷涂0.38LiOH-0.62LiNO3混合锂盐饱和水溶液,再将喷涂后的砂型放入微波炉加热硬化,因为配比的混合锂盐共熔点温度只有175.7℃,饱和水溶液中的溶质在微波加热时迅速析出,溶质在微波作用下在砂型表面形成低共熔体.经过低共熔体锂盐表面包覆处理的砂型微波硬化温度能达到370℃,远高于普通微波硬化砂型(110℃),因而包覆处理的砂型强度更高;在相对湿度为98％ ～100％恒湿条件下存放4h后,表面包覆处理的砂型强度较未处理的提高了将近2倍.SEM分析表明,混合锂盐在砂型表面和内层之间的过渡层上生成了一层致密低共熔体物质,该物质阻挡了水分的入侵而保护了内部高强度的粘结桥.     

由硅酸盐体系高温反应机制探求改善水玻璃砂性能的方法

铸造用水玻璃砂遇高温金属液作用而发生化学及物理反应,属硅酸盐体系下的高温反应。从化学反应原理出发,分析了硅酸盐体系高温下反应机制,探求了降低水玻璃砂高温残留强度的改性材料,从水玻璃改性和原砂改性两方面试验研究了改性粉末材料对水玻璃砂的改性效果。结果表明,当生成物为K[A1Si3O8]（即钾长石）时,其熔点高、膨胀系数大,在高温下不易与水玻璃膜融合而形成均匀的陶瓷釉质膜,有利于改善水玻璃砂的溃散性。借助扫描电镜对改性与否的水玻璃砂高温残留强度砂样的微观形貌,进行了分析对比。     

超声波对铸造水玻璃砂性能的影响

水玻璃砂在混制后会出现老化现象,从而降低其强度、溃散性、抗吸湿性等。把模数为2.6左右的水玻璃放在频率为20kHz、功率为480W的超声波处理器中进行改性处理后测试其相关性能。结果发现,水玻璃的粘度随超声处理时间的延长不断降低,在30min时水玻璃粘度降低11%,水玻璃的润湿性较改性前提高13%~37%;水玻璃砂的干强度增幅达到48%;同时,水玻璃砂的高温残留强度下降41%;水玻璃在超声改性前后混制得到的水玻璃砂的抗吸湿性提高8%。结果表明,超声波处理可以提高水玻璃砂的强度和抗吸湿能力,同时能够提高型砂的溃散性。     

复合磷酸盐改性水玻璃砂的研究

本文研究了复合磷酸盐改性水玻璃粘结剂的制备及其型砂的混碾工艺和性能。试验结果表明,在水玻璃中加入磷酸盐、有机物K,提高了型砂的常温强度,降低了高温残强,改善了水玻璃砂的溃散性。     

新型酯硬化水玻璃砂的优点及影响其性能的因素

水玻璃砂的常温强度越高，其溃散性通常越差。在保证水玻璃砂具有足够的常温强度的条件下，获得好的溃散性一直是铸造工作者追求的目标。笔者介绍了新型酯硬化水玻璃砂的性能特点，就酯硬化改性水玻璃砂常温强度和溃散性的影响因素与改进方法进行了试验研究和探讨。     

The high-temperature resistant mechanism of α-starch composite binder for foundry

A new binder composed of α-starch, kaolin, sodium silicate, dextrin, phosphate and water in proportions 2.5–4.0%, 1.5–3.0%, 0.55%, 0.35%, 0.04% and 2.5–3.5% by weight percent respectively has been developed. The high-temperature resistant mechanism of the mold and core sand bonded with α-starch composite binder was studied by way of differential scanning calorimetry (DSC), X-ray diffraction (XRD), infrared (IR) spectra and scanning electron microscopy (SEM) analyses without sand or on a sand base. It is believed that the high-temperature strength of the sand mold or sand core is mainly dependent on the cohesive strength of the adhesive membrane between sand grains. When the binder was heated over 600 °C, the kaolin in it reacted with the sodium silicate and phosphate separately, forming Al–O–Si three-dimensional skeleton and heat-resistant AlPO₄, thus, the binder is provided with higher high-temperature resistant strength. This conclusion is also confirmed by the experimental research on the high-temperature mechanical properties of the binder bonded sand and the microstructure observation of the binding film. The research on the high-temperature resistant mechanism of the starch binder bonded sand is helpful to its high-temperature performance optimization and its application in the foundry industry.