Суспензия для изготовления керамических форм по выплавляемым моделям
СУСПЕНЗИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ФОРМ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ, включающая огнеупорный наполнитель, алюмохромфосфатное связующее, анионактивное поверхностное вещество, хлорид щелочноземельного металла, воду и отвердитель, отличающаяся тем, что, с целью ускорения времени ее отверждения и повышения прочностных свойств формы после выплавления модели, суспензии содержит в качестве отвердителя 9-11 /о-ный водный раствор щелочи при следующем соотношении ингредиентов , мае./о; Алюмохромфосфатное связующее13 ,0-20,0 Хлорид щелочно-земельно го металла2,0-4,0 Вода 12,0-16,0 Анионактивное поверхностное вещество 0,08-0,1 9-11%-ный водный растi вор щелочи 2,0-8,0 Огнеупорный наполнитель Остальное (Л
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
459 В 22 С 1 10 В 22 С 1 18
i !
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ :
Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
2,0 — 8,0
Остальное
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3626580/22-02 (22) 19.05.83 (46) 07.02.85. Бюл. № 5 (72) Ю. С. Синюшин, Ю. Л. Перевозкин, В. Я. Ривина и Е. В. Шилина (71) Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт технологии машиностроения (53) 621.742.4:621.74.045 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 548358, кл. В 22 С 9/04, 1974.
2. Авторское свидетельство СССР № 766?29, кл. В 22 С 1/16, 1978. (54) (57) СУСПЕНЗИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ФОРМ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ, включающая огнеупорный наполнитель, алюмохромфосфатное связующее, анион активное,SU 1138228 А поверхностное вещество, хлорид щелочноземельного металла, воду и отвердитель, отличающаяся тем, что, с целью ускорения времени ее отверждения и повышения прочностных свойств формы после выплавления модели, суспензии содержит в качестве отвердителя 9 — 11%-ный водный раствор щелочи при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Алюмохромфосфатное связующее 13,0 — 20,0
Хлорид щелочно-земельного металла 2,0 — 4,0
Вода 12,0 — 16,0
Аниоиактивное поверхностное вещество 0,08 — 0,1
9-11%-ный водный раствор щелочи
Огнеупорный наполнитель
1138228
Изобретение относится к литейному производству, в частности к получению точного литья в керамических формах.
Известна огнеупорная суспензия, содержащая алюмохромфосфатное связующее (АХФС), хлористый барий, поверхностно-активное вещество (ПАВ), воду и огнеупорный наполнитель (1).
Недостатком этой суспензии является длительность процесса отверждения слоя покрытия при комнатной температуре (более
12 ч), поскольку в ее составе содержится незначительное количество отвердителей, входящих в огнеупорный наполнитель в виде оксидов железа, кальция, магния и других веществ в виде пр им есе й.
Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является суспензия для изготовления керамических форм, включающая АХФС, хлорид щелочно-земельного металла, воду, поверхностно-активное вещество (ПАВ), отвердитель, огнеупорный наполнитель. В качестве отвердителя суспензия содержит шлак феррохромового производства или
А1(ОН), (2).
Недостатками известной суспензии являются длительность процесса отверждения и низкие механические свойства слоя покрытия. Вследствие того, что в известном составе в качестве отвердителей используется шлак феррохромового производства или гидроксид алюминия, представляющие со- ЗО бой порошкообразные нерастворимые в данном связующем материалы.
Частицы отвердителя агрегатируют, а в ряде случаев они подвергаются седиментации, что приводит к уменьшению поверхНости соприкосновения с АХФС и, следовательно, к снижению активности суспензии.
Целью изобретения является ускорение времени отверждения суспеизии и повышение прочностных свойств форм после вып- 40 лавки модели.
Эта цель достигается тем, что суспензия, включающая огнеупорный наполнитель, алюмохромфосфатное связующее, анионактивное поверхностное вещество, хлорид щелочно-земельного металла, воду и отвердитель, в качестве отвердителя содержит 9 — 11-ный раствор щелочи при следующем соотношении ингредиентов, мас. /<>.
Алюмохромфосфатное связующее 13,0 — 20,0 50
Хлорид щелочно-земельного металла 2,0 — 4,0
Вода 12,0 — 16,0
Анионактивное поверхностное вещество 0,08 — 0,1
9-11 /q-ный водный раствор 55 щелочи 2,0 — 8,0
Огнеупорный наполнитель Остальное.
10 1 /ю-ный водный раствор щелочи-отвердитель действует путем снижения рН раствора АХФС.
Введение 9-11 /<-ного водного раствора щелочи в качестве отвердителя способствует первоначальной нейтрализации дигидрофосфатов хрома и алюминия и переводу их в нерастворимые гидроксиды, а при дальнейшем подщелачивании приводит к образованию растворимых алюминиматов и хроматов натрия по реакции
CrAL(H P0<) + 24NaOH — —;
Naa (А1(ОН) (Н О) ) +6Na>POy+
+12Н О+Маз(Сг(ОН)4 (Н О) ).
Образу ющиеся гидратированные комилексы легко теряют гидратационную воду и переходят в обезвоженные соли ХаА10 и
NaCrO>, что имеет место при отверждении слоя п окрыти я.
АХФС после отверждения придает оболочке высокие прочностные свойства, а хлорид щелочно-земельного металла — прочность при высоких температурах. Вода растворитель служит для оптимального подбора плотности связующего раствора АХФС.
ПАВ, увеличивая смачиваемость огнеупорного наполнителя, повышают прочность оболочки и снижают вязкость покрытия. Огнеупорный наполнитель — основа покрытия формирует вместе со связующим огнеупорную оболочку. Для выбора оптимального количества щелочи, необходимой для протекания указанных реакций, приготавливаются различные по содержанию составы огнеупорной суспензии и проводятся сравнительные испытания свойств с известным составом.
Суспензию приготавливают следуюшим образом.
Готовый водный раствор хлорида кальция плотностью d 1,16 г/см, что соответствует 17,8 с/с концентрации (мас) 8 объеме
1 л. К полученному раствору добавляют
1,5 л АХФС и перемешивают 5-7 мин. Получаемая смесь растворов имеет плотность
1,34 — 1,36 г/см .
В смесь растворов вводят расчетное количество 10 — 1 /<-ного водного раствора шелочи (NaOH) марки «х4», ГОСТ 4326-47, огнеупорного наполнителя — маршалита марки ПК-З, ГОСТ 9077-59, расчетное количество которого составляет 4,5 кг и 4 мл ПАВ.
Суспензию перемешивают при водяном охлаждении мешалки в течение 20-30 мин.
Наименьшее время перевода АХФС в комплексные соли имеет место при использовании 10 /q-ного раствора щелочи в пределах +1о/о, т.е. 9 — 11о/р.
В качестве анионактивных поверхностных веществ в суспензию вводят контакт черный нейтральный ректифицированный (КЧНР) по ТУ-38-3022-74 и сульфонол по
ТУ-6-01-1001-75.
Аналогичным путем приготовляют и остальные варианты суспензий.
1138228
В табл. 1 приведены составы 1-5 предлагаемых суспензий и состав 6 известной суспензий.
Из суспензий изготавливаются четырехслойные образцы для испытаний керамики на изгиб по известной методике. Для опре„деления времени отверждения слоя покрытия суспензию наносят на восковые модели и подвергают разрушению через определенное время.
В табл. 2 представлены результаты исследования оболочек.
Из приведенных данных табл. 2 следует, что лучшими свойствами обладают суспензии-составов 2 — 4, т.е. те, в которые вводят
10+1%-ный водный раствор щелочи в количестве 2-8 вес. /О.
Живучесть предлагаемой суспензии велика (хотя и несколько ниже, чем у извест-ной) и удовлетворяет любое производство.
Сырая прочность значительно выше, чем у известной суспензии, а деформация оболочек при 900 С практически не изменяется.
При содержании 9-11%-ного водного раствора щелочи в суспензии менее 2 вес.% увеличивается время отверждения слоя потаблица 1
Количество содержания ингредиентов для составов, мас.7
Ингредиенты
) г
18
17
16
14
12
Вода
Шлак феррохромового производства
0,5
10Х-ный водный раствор щелочи
5 8
0,05 0,05
1 2
0,05 0,05
0 05 0,05
76,95 70,95 60,95 51,95 44,95 61,45
Хлорид щелочноземельного металла
Огнеупорный наполнитель крытия, что является результатом лишь частичного подщелачивания раствора суспензии, а следовательно, неполного перевода
АХФС в растворимую форму. При содержании раствора щелочи блоее 8 вес.% не наблюдается дальнейшее ускорение процесса отверждения и, кроме того, имеет место ухудшение механических свойств.
Примеры использования анионактивных поверхностных веществ, вводимых в огнеупорную суспензию с обоснованием их граничных значений, например КЧНР по ТУ38-3022-74, и сульфонола (ТУ-6-01-1001-75), приведены в табл. 3 и 4, а в табл. 5 представлены результаты исследований свойств оболочек.
Таким образом, при содержании ПАВ менее 0,08% снижается прочность оболочки при комнатной температуре, при содержании
ПАВ более 0,10% снижается прочность как при комнатной температуре, так и при высокой вследствие вспенивания суспензии.
Реализация изобретения позволяет уменьшить время отверждения на 40% и повысить механические свойства керамических форм в сыром состоянии в 1,4 — 1,6 раза. (3 (4 5 (1138228
Таблица 2
Свойства оболочек известного предлагаемого
47
43
59 73
47
44
57 71
0,5 0,6 0,6
0,7
0,7 . 0,7
28
40
45
0,62 0,9
1,2
1,0 0,60 0,5
28
31
37
Таблица 3
Ингредиенты
20
АХФС
13
Хлорид щелочноземельного металла
18.12
14
Вода
0,06
0,09
0,08
О, 12
0,10
Предел прочности при статическом изгибе при комнатной температуре после отделения образца от модели (без выплавления), кгс/см
Предел прочности в сыром состоянии (после выплавки модели в воде) при статио ческом изгибе при 20 С, кгс/см
Деформации оболочки при
900 С за 2 ч выдержки, мм
Живучесть суспензии при
20-25 С, сут
Время отверждения слоя покрытия, ч
Предел прочности при статическом изгибе при
900 С, кгс /см
97-ный раствор щелочи
ПАВ (КЧНР) Количественные показатели для составов
Содержание ингредиентов, мас.X
I ((7 8 9 10 11
1138228
Т аблица 4
Ингредиенты
12 13
14 15
20
13
АХФС
Хлорид щелочноземельного металла
18, 16
10
Вода
11Х-ный раствор щелочи
ПЛВ (сульфонол) 0,12
0,09 0,10
О, 06 0,08
Таблица 5
Свойства оболочек
L I L
35/38 34/34 30/32
28/29
27/24
Составитель И. Куницкая
Техред И. Верес Корректор И. Эрдейи
Тираж 747 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретении и открытий
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Редактор О. Черниченко
Заказ 10596/9
Предел прочности при статическом изгибе при 20 С
Время отверждения слоя покрытияя, ч
Предел прочности при статическом изгибе при 900 С
Количественное содержание ингредиентов, мас.7
Количественные показатели свойств для составов с КЧНР (сульфонол согласно табл. 3 и 4) 7/12 8/13 9/14 10/15 11/16
42/44 55/57 69/71 63/61 48/44
1,2/1, 1 0,75/0,60 0,55/0,53 0,60/0,64 0,91/0,85
