Суспензия для изготовления огнеупорных оболочковых форм

 

Суспензия для изготовления огнеупорных оболочковых форм. Использование: изобретение может быть использовано в литейном производстве для получения литья по удаляемым моделям. Сущность изобретения: суспензия содержит в качестве наполнителя дистенсиллиманит, а в качестве связующего - смесь алкоксиалюмоксана общей формулы где R = C_nH_2n+1; n = 2 - 4, m = 2 - 5 стабилизатора /хелатирующего агента/ и этилсиликата со средним содержанием оксида кремния 38 - 42 мас.% в органическом растворителе при следующем содержании компонентов, мас. %: алкоксиалюмоксан 9,0 - 23,0 стабилизатор 1,9 - 5,0, этилсиликат 5,0 - 20,0, растворитель 30,0 - 12,0, дистенсиллиманит - остальное. 1 табл.

Настоящее изобретение относится к области металлургии литью по удаляемым моделям, а именно, к области изготовления керамических оболочковых форм для литья по удаляемым моделям. Изготовление литьевых керамических форм, заключается в нанесении на поверхность модели формообразующих слоев огнеупорных суспензий, состоящих из наполнителя (огнеупорного материала, например, корунда, муллита, дистенсиллиманита и др. ) и гидролизованного этилсиликата в качестве связующего материала. Однако в процессе совершенствования технологии точного литья наблюдается тенденция замены этилсиликатных связующих новыми связующими, например, на основе гидрозолей диоксида кремни или их совместного использования с этилсиликатами. Известна суспензия для изготовления керамических литейных форм, включающая наполнитель оксид алюминия и связующий материал коллоидный кварц с содержанием SiO₂ от 15 до 36 мас. Недостатками такой суспензии являются: высокая чувствительность связующего коллоидной системы SiO₂ H₂O к pH-среды необходимость вызревания суспензии (приблизительно 24 ч), использование очищенного от примесей оксида алюминия и высокая температура (до 1800^oC) прокаливания форм. Наиболее близкой к настоящему изобретению по технической сущности и принятой нами за прототип является суспензия для изготовления литейной керамики, в которой в качестве связующего используют волокнистый глиноземный золь, содержащий не более 10 мас. Al₂O₃, а в качестве наполнителя используют глинозем, плавленый кварц, циркон, муллит, алюмосиликаты. Недостатками данной суспензии являются: высокая чувствительность золя Al₂O₃ к pH от 3 до 4,5 и необходимостью вызревания суспензии (приблизительно 24 ч.), что приводит к усложнению технологии приготовления суспензии. Целью настоящего изобретения является стабилизация свойств суспензии в времени при упрощении технологии и сокращении времени ее приготовления. Указанная цель достигается тем, что суспензия для изготовления огнеупорных оболочковых форм по удаляемым моделям, включающая огнеупорный наполнитель и связующее на основе соединений алюминия, в качестве огнеупорного наполнителя содержит дистенсиллиманит, а в качестве связующего смесь алкоксиалюмоксана общей формулы где R C_nH_2n+1; n 2 4; m 2 5 и этилсиликата с содержанием оксида кремния 38 42 мас. и дополнительно содержит органический растворитель и стабилизатор хелатирующий агент при следующем соотношении ингредиентов, мас. Алкоксиалюмоксан 9,0 23,0 Стабилизатор на основе ацетатных соединений 1,0 5,0 Этилсиликат с содержанием оксида кремния 38 42 мас. 5,0 20,0 Органический растворитель 12,0 30,0 Дистенсиллиманит Остальное Содержание Al₂O₃ + SiO₂ в связующем от 10 до 30 мас. обеспечивает требуемую вязкость суспензии, и при необходимости легко изменяется введением растворителя. Алкоксиалюмоксаны получают по а.с. 366207, кл. C 08G 79/10, 1973 г. Использование алкоксиалюмоксанов в процессе изготовления огнеупорных оболочковых форм для литья по удаляемым моделям не известно. В качестве стабилизатора используют ацетоуксусный эфир, этилацетат, возможно использование других известных стабилизаторов систем подобного рода. Этилсиликат-40 по ГОСТ 26371-84 В качестве растворителя используют органические растворители, например, толуол, изопропанол, этанол или смесь растворителей. Суспензию готовят следующим образом: в раствор алкоксиалюмоксана в органическом растворителе вводят заданное количество стабилизатора и этилсиликата-40, перемешивают в течение 15 20 мин и добавляют наполнитель дистенсиллиманит, перемешивают 5 10 мин. Суспензию используют для изготовления керамической оболочкой формы для литья по удаляемым моделям. На поверхность модели (МОН 10 К) последовательно наносят формообразующие слои из суспензии и обсыпки (электрокорунд различных марок). После нанесения одного слоя, суспензии дают возможность равномерно растечься по поверхности модели в течение 1 мин и модель погружают в порошок электрокорунда α-Al₂O₃ N 25 (размер зерна 250 320 мкм), используемого в качестве обсыпки. После этого модель с нанесенным слоем высушивают в атмосфере влажного аммиака. Наносят 4 7 слоев огнеупорного материала, при этом в качестве обсыпки для 2, 3, 4 и последующих слоев используют соответственно электрокорунд марок N 32 (размер зерна 320 - 400 мкм), N 400 (размер зерна 400 500 мкм), N 50 размер зерна 500 630 мкм), N 63 (размер зерна 630 800 мкм) По окончании нанесения слоев модель удаляют, форму высушивают при 200^oC и спекают при температуре 950 - 1120^oC. Пример 1. Суспензию готовят на основе раствора этоксибутоксиалюмоксана
(23 мас. ) в смеси растворителей толуол; этанол (абс) 2:1 (12 мас.), вводят 5 мас. этилацетата и 5 мас. этилсиликата-40, перемешивают 15 20 мин и добавляют наполнитель-дистенсиллиманит 55 мас. перемешивают 5 10 мин. Из суспензии на модель (МОН 10К) последовательно наносят формообразующие слои. После нанесения одного слоя, суспензии дают возможность равномерно растечься по поверхности модели в течение 1 мин и модель погружают в порошок электрокорунда α-Al₂O₃ N 25 (размер зерна 250 320 мкм), используемого в качестве обсыпки. После этого модель с нанесенным слоем высушивают в атмосфере влажного аммиака. Наносят 4 7 слоев огнеупорного материал, при этом в качестве обсыпки для 2, 3, 4 и последующих слоев используют соответственно электрокорунд марок N 32 (размер зерна 320 400 мкм), N 400 (размер зерна 400 500 мкм), N 50 (размер 500 630 мкм), N 63 (размер зерна 630 800 мкм). По окончании нанесения слоев модель удаляют, форму высушивают при 200^oC и спекают при температуре 950 1120^oC. Примеры конкретного состава суспензий и прочность на изгиб образцов литейной керамики, полученных на основе этих суспензий, приведены в таблице. Суспензии, приготовленные по предложенным составам (примеры 1 3), обладают удовлетворительной гидролитической стабильностью. Так при нанесении на модель этих суспензий, обсыпку можно наносить через 2 3 мин, то есть в течение этого времени образование пленки, не обладающей клеящей способностью, не наблюдается. Готовые суспензии выдерживают хранение в рабочих условиях более 30 сут. Образцы литейной керамики, полученные на основе эти: суспензий (примеры 1 3), имеют удовлетворительную прочность на изгиб неспеченного материала (примеры 1 3, графа 10), а прочность на изгиб спеченных образцов (примеры 1 3, графа 12) выше прочности на изгиб образца по прототипу (пример 6, графа 12) при сравнимых температурах спекания. Суспензии, приготовленные для сравнения при количествах компонентов, выходящих за рамки предложенного состава (примеры 4, 5) не могут быть использованы для получения качественных образцов литейной керамики. Так, например, при недостаточном содержании этилсиликата 40 менее 5 мас. и высокой концентрации алкоксиалюмоксана более 23 мас. и стабилизатора более 5 мас. (пример 4) резко возрастает вязкость суспензии, что приводит к получению образцов керамики неравномерных по толщине и, как следствие, имеющих низкую прочность (пример 4, графа 10, 12). При использовании для изготовления образцов литейной керамики суспензий с высоким содержанием этилсиликата -40 более 20 мас. и низким содержанием алкоксиалюмоксана менее 9 мас. и стабилизатора менее 1 мас. (пример 5) на поверхности модели, при нанесении таких суспензий в течение первых 3 5 сек наблюдается образование пленки, препятствующей обсыпке, что приводит к невозможности получения образцов литейной керамики. Кроме того такие суспензии (пример 5) не выдерживают хранения в рабочих условиях более двух суток. По сравнению с прототипом технология приготовления предлагаемой суспензии (пример 1 3) на основе алкоксиалюмоксана более проста, так как нет необходимости создавать в растворе определенную кислотность, использовать смачивающие и антипенные добавки. Существенно сокращается время приготовления суспензии (с 24 ч до 15 20 мин) из-за отсутствия стадии вызревания суспензии. При этом прочностные характеристики спеченных образцов литейной керамики при сравнимых температурах спекания (примеры 1 3, графы 11, 12) выше по сравнению с прототипом (пример 6, графы 11, 12).

Формула изобретения

Суспензия для изготовления огнеупорных оболочковых форм по удаляемым моделям, включающая огнеупорный наполнитель и связующее на основе соединений алюминия, отличающаяся тем, что, с целью стабилизации свойств суспензии во времени при упрощении технологии и сокращении времени ее приготовления, в качестве огнеупорного наполнителя она содержит дистенсиллиманит в качестве связующего смесь алкоксиалюмоксана общей формулы

где R C_nH_2n+1;
n 2 4;
m 2 5,
этилсиликат со средним содержанием оксида кремния 38 42 мас. и дополнительно содержит органический растворитель и стабилизатор хелатирующий агент при следующем соотношении ингредиентов, мас. Алкоксиалюмоксан 9 23
Стабилизатор на основе ацетатных соединений 1 5
Этилсиликат со средним содержанием оксида кремния 38 42
мас. 5 20
Органический растворитель 12 30
Дистенсилиманит Остальноеа

РИСУНКИ

Рисунок 1