專利名稱：模殼硬化劑及其生產(chǎn)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一 模殼硬化劑，尤其涉及一種以廢鹽酸為原料之一生產(chǎn)結(jié)晶氯化 鋁，以及采用結(jié)晶氯化鋁、氯化銨、化工助劑之間的相互混合而復配制成的精密鑄造用復合 硬化劑，本發(fā)明還涉及該硬化劑的生產(chǎn)方法。
背景技術：
精密鑄造因生產(chǎn)出的鑄件精密、復雜、接近于零件最后形狀，可不加工或很少加工 就直接使用，而廣泛應用于電子、石油、化工、能源、交通運輸、輕工、紡織、制藥、醫(yī)療器械、 泵和閥等制造行業(yè)。目前，國內(nèi)外精密鑄造生產(chǎn)大部分采用水玻璃作為粘結(jié)劑，在水玻璃型殼制殼工 藝中，硬化是一個十分重要的環(huán)節(jié)，只有通過硬化才能使型殼獲得足夠的濕強度。目前精鑄 行業(yè)普遍采用氯化銨、氯化鋁、氯化鎂三種硬化劑，實踐證明，這三種硬化劑各有其不同特
點ο氯化銨是生產(chǎn)中最早應用的硬化劑，它具有擴散硬化速度快、工藝受氣候影響小、 型殼質(zhì)量穩(wěn)定、殘留強度低、脫殼性好及操作方便等優(yōu)點，但其缺點是型殼高溫強度低，在 生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量氨氣，污染環(huán)境，腐蝕設備，嚴重影響人們的身體健康；氯化鋁作硬化 齊U，優(yōu)點是型殼強度及抗熱變形能力較高，生產(chǎn)時不產(chǎn)生有害氣體，不足是型殼殘留強度 高，硬化速度慢，鑄件表面質(zhì)量差，材料價格高；采用氯化鎂作硬化劑，優(yōu)點是價格低廉、貨 源充足，生產(chǎn)時不產(chǎn)生有害氣體，型殼濕強度高、殘留強度較低，但其型殼耐高溫強度不及 氯化鋁，鑄件表面質(zhì)量不及氯化銨。近些年來，研究人員開始對氯化銨、氯化鎂及氯化鋁三種硬化劑混合硬化進行探 索，經(jīng)大量試驗，取得了相對滿意的效果，但仍然未能很好的解決生產(chǎn)中環(huán)境污染、腐蝕設 備、硬化速度慢、型殼強度低以及硬化劑儲存時間短和易變質(zhì)等問題。另外，隨著人們環(huán)保觀念的日益加強，化工企業(yè)對“三廢”處理也越來越重視。很 多化上企業(yè)每年要排放大量的廢鹽酸，這些廢酸的處理是環(huán)境安全亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種模殼硬化劑及其生產(chǎn)方 法，利用廢鹽酸生產(chǎn)鑄造用模殼硬化劑原料之一結(jié)晶氯化鋁，再與氯化銨、化工助劑之間相 互混合復配，以實現(xiàn)使型殼殘留強度低、硬化速度快、鑄件質(zhì)量高、風干時間短、價格低廉以 及利于環(huán)境保護的目的。本發(fā)明的設計思想是基于以廠礦廢酸為原料生產(chǎn)硬化劑用結(jié)晶氯化鋁，減輕環(huán)境 污染，另外基于對熔模鑄造用模殼生產(chǎn)中以水玻璃作為粘結(jié)劑模殼硬化機理的認識，根據(jù) 氯化銨、氯化鋁、氯化鎂三種硬化劑在生產(chǎn)使用中的弊端，通過復配技術得到精密鑄造用模 殼復合硬化劑。本發(fā)明提出的模殼硬化劑以結(jié)晶氯化鋁、氯化銨為原料，以表面活性劑、分散劑、風干劑為化工助劑復合而成。本發(fā)明提出的模殼硬化劑的重量百分比組份含量為結(jié)晶氯化鋁78 90% ；氯化 銨8 20% ；表面活性劑0. 1 ；分散劑0. 1 ；風干劑0. 1 1%。所述的結(jié)晶 氯化鋁為將氫氧化鋁與廢鹽酸以摩爾比為1 1.02 1 1 1. 15 的比例加入反應釜中回流反應0. 5 1. 5h后將反應液過濾、蒸發(fā)、結(jié)晶、離心、分離。本發(fā)明按以下步驟進行(1)將氫氧化鋁與廢鹽酸以摩爾比為1 1.02 1 1 1.15的比例加入反應 釜中，回流反應0. 5 1. 5h小時；(2)反應完后將反應液過濾、蒸發(fā)、結(jié)晶、離心、分離，即得結(jié)晶氯化鋁；(3)將重量百分比為結(jié)晶氯化鋁78 90% ；氯化銨8 20% ；表面活性劑 0. 1 ；分散劑ο. 1 ；風干劑ο. 1 1%。本發(fā)明的一個重要特點是以工廠的廢鹽酸為其中原料，制成模殼硬化劑主要成分 結(jié)晶氯化鋁。該方法充分利用廢酸，大大減小了化工廠因廢酸排放而造成環(huán)境壓力，有效地 保護了環(huán)境。同時利用廢酸為原料“變廢為寶”，大大降低了結(jié)晶氯化鋁的生產(chǎn)成本，為后續(xù) 生產(chǎn)廉價精密鑄造用模殼復合硬化劑打下了基礎。本發(fā)明的另外一個重要特點是，通過添加化工助劑及表面活性劑，使模殼的硬化 質(zhì)量提高、風干時間縮短，硬化劑的儲存時間也大為延長。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點1、型殼常溫和高溫強度高，殼型尺寸穩(wěn)定性好，鑄件成品率高；2、硬化過程中不產(chǎn)生有害氣體，不易腐蝕設備，改善了勞動條件；3、制成型殼不僅強度高，杜絕漏鋼跑火現(xiàn)象，撒砂層數(shù)少，殼層薄、增加了透氣性， 降低了氣孔的產(chǎn)生；4、在使用過程中因消耗量降低而大大節(jié)約了成本，且硬化工藝容易控制，有利于 降低鑄件廢品率，提高經(jīng)濟效益。
具體實施例方式實施例1 將氫氧化鋁與廢鹽酸以摩爾比為1 1、1的比例加入反應釜中，，回流反應0.5h 小時；然后打開真空泵(表壓0. 06Mpa)減壓脫水40min ；關閉蒸汽趁熱將反應液放入冷凝 池中冷卻結(jié)晶；將結(jié)晶物脫水干燥即得結(jié)晶氯化鋁。以重量百分比含量計，取結(jié)晶氯化鋁90 %，氯化銨8. 5 %，表面活性劑十六烷基磺 酸鉀(硬脂酸銨、十二烷基苯磺酸銨、十六烷基磺酸鉀、脂肪酸磺烷基酰胺、烷基硫酸酯、 十六烷基磷酸單酯其中的一種)0.7%，分散劑硅鋁酸鈉(硅鋁酸鈉、三聚磷酸鈉、三乙基己 基磷酸、聚丙烯酰胺、脂肪酸聚乙二醇酯其中的一種)0.5%，風干劑脂肪醇聚氧乙烯醚(脂 肪醇聚氧乙烯醚、莫來粉、鋯英粉其中的一種)0. 3%經(jīng)攪拌、混合、復配即成新型精密鑄造 用模殼硬化劑。實施例2 將氫氧化鋁與廢鹽酸以摩爾比為1 1、1的比例加入反應釜中，回流反應0.5h小 時；然后打開真空泵(表壓0. 06Mpa)減壓脫水40min ；關閉蒸汽趁熱將反應液放入冷凝池中冷卻結(jié)晶；將結(jié)晶物脫水干燥即得結(jié)晶氯化鋁。以重量百分比含量計，取結(jié)晶氯化鋁85%，氯化銨14%，表面活性劑十六烷基磺 酸鉀(硬脂酸銨、十二烷基苯磺酸銨、十六烷基磺酸鉀、脂肪酸磺烷基酰胺、烷基硫酸酯、 十六烷基磷酸單酯其中的一種)0. 5 %，分散劑硅鋁酸鈉(硅鋁酸鈉、三聚磷酸鈉、三乙基己 基磷酸、聚丙烯酰胺、脂肪酸聚乙二醇酯其中的一種)0.3%，風干劑脂肪醇聚氧乙烯醚(脂 肪醇聚氧乙烯醚、莫來粉、鋯英粉其中的一種)0. 2%經(jīng)攪拌、混合、復配即成新型精密鑄造 用模殼硬化劑。實施例3 將氫氧化鋁與廢鹽酸以摩爾比為1 1、1的比例加入反應釜中，回流反應0.5h小 時；然后打開真空泵(表壓0. 06Mpa)減壓脫水40min ；關閉蒸汽趁熱將反應液放入冷凝池 中冷卻結(jié)晶；將結(jié)晶物脫水干燥即得結(jié)晶氯化鋁。以重量百分比含量計，取結(jié)晶氯化鋁80%，氯化銨19%，表面活性劑十六烷基磺 酸鉀(硬脂酸銨、十二烷基苯磺酸銨、十六烷基磺酸鉀、脂肪酸磺烷基酰胺、烷基硫酸酯、 十六烷基磷酸單酯其中的一種)0. 4%，分散劑硅鋁酸鈉(硅鋁酸鈉、三聚磷酸鈉、三乙基己 基磷酸、聚丙烯酰胺、脂肪酸聚乙二醇酯其中的一種)0.4%，風干劑脂肪醇聚氧乙烯醚(脂 肪醇聚氧乙烯醚、莫來粉、鋯英粉其中的一種)0. 2%經(jīng)攪拌、混合、復配即成新型精密鑄造 用模殼硬化劑。
權(quán)利要求
1.一種模殼硬化劑，其特征在于以結(jié)晶氯化鋁、氯化銨為原料，以表面活性劑、分散 劑、風干劑為化工助劑復合而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模殼硬化劑，其特征在于所述的表面活性劑為硬脂酸銨、 十二烷基苯磺酸銨、十六烷基磺酸鉀、脂肪酸磺烷基酰胺、烷基硫酸酯、十六烷基磷酸單酯 的一種或幾種的組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模殼硬化劑，其特征在于所述的分散劑為硅鋁酸鈉、三聚磷 酸鈉、三乙基己基磷酸、聚丙烯酰胺、脂肪酸聚乙二醇酯的一種或幾種的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模殼硬化劑，其特征在于所述的風干劑為脂肪醇聚氧乙烯 醚、莫來粉、鋯英粉的一種或幾種的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模殼硬化劑，其特征在于按重量百分比其組份含量為結(jié)晶 氯化鋁78 90% ；氯化銨8 20% ；表面活性劑0. 1 ；分散劑0. 1 ；風干 劑0. 1 1%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模殼硬化劑，其特征在于所述的結(jié)晶氯化鋁為將氫氧化鋁 加入反應釜中，與工業(yè)廢鹽酸回流反應后，將反應液過濾、蒸發(fā)、結(jié)晶、離心、分離。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的模殼硬化劑，其特征在于所述的結(jié)晶氯化鋁為將氫氧化鋁 與廢鹽酸以摩爾比為1 1.02 1 1 1.15的比例加入反應釜中，回流反應0.5 1.5 小時后將反應液過濾、蒸發(fā)、結(jié)晶、離心、分離。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模殼硬化劑的生產(chǎn)方法，其特征在于按以下步驟進行(1)將氫氧化鋁加入反應釜中，與工業(yè)廢鹽酸回流反應；(2)反應完后將反應液過濾、蒸發(fā)、結(jié)晶、離心、分離，即得結(jié)晶氯化鋁；(3)將氯化銨、表面活性劑、分散劑、風干劑與結(jié)晶氯化鋁混合。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的模殼硬化劑的生產(chǎn)方法，其特征在于按以下步驟進行(1)將氫氧化鋁與廢鹽酸以摩爾比為1 1.02 1 1 1. 15的比例加入反應釜中， 回流反應0.5 1. 小時；(2)反應完后將反應液過濾、蒸發(fā)、結(jié)晶、離心、分離，即得結(jié)晶氯化鋁；(3)將重量百分比為結(jié)晶氯化鋁78 90%；氯化銨8 20% ；表面活性劑0. 1 1% ；分散劑0. 1 ~ 1% ；風干劑0. 1 1%。
全文摘要
一種模殼硬化劑及其生產(chǎn)方法，主要用于精密鑄造模殼。將氫氧化鋁與廢鹽酸加入反應釜中，回流反應后將反應液過濾、蒸發(fā)、結(jié)晶、離心、分離得結(jié)晶氯化鋁；將結(jié)晶氯化鋁78～90％；氯化銨8～20％；表面活性劑0.1～1％；分散劑0.1～1％；風干劑0.1～1％。混合。本發(fā)明型殼常溫和高溫強度高，殼型尺寸穩(wěn)定性好，鑄件成品率高；硬化過程中不產(chǎn)生有害氣體，不易腐蝕設備，改善了勞動條件；制成型殼不僅強度高，杜絕漏鋼跑火現(xiàn)象，撒砂層數(shù)少，殼層薄、增加了透氣性，降低了氣孔的產(chǎn)生；在使用過程中因消耗量降低而大大節(jié)約了成本，且硬化工藝容易控制，有利于降低鑄件廢品率，提高經(jīng)濟效益。
文檔編號B22C1/10GK102133614SQ201010105920
公開日2011年7月27日 申請日期2010年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月25日
發(fā)明者汪萬強, 田志高 申請人:襄樊市科民化工科技有限公司