本文選題：改性劑　切入點：CO_2　出處：《鄭州大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：水玻璃作為砂型鑄造的粘結(jié)劑能夠減少鑄造工業(yè)污染,實現(xiàn)綠色鑄造,符合我國目前的綠色發(fā)展理念。但是,在水玻璃砂使用過程中,一直存在如水玻璃加入量高、型(芯)潰散性差等問題,因此,研制水玻璃砂改性劑,通過添加改性劑改善水玻璃砂的力學性能具有重要意義。本文采用CO_2硬化水玻璃砂的砂型鑄造工藝,首先選取Al_2O_3、ZrO_2、Si_3N_4作為無機物改性劑的主要成分,研究無機物對水玻璃砂性能的影響,確定其成分配比、加入量和無機物粉末粒度;選取十六烷酸甲酯、硬脂酸甲酯、鄰苯二甲酸二辛酯、芥酸酰胺、二十烷醇和環(huán)己酮作為有機物改性劑的主要成分,研究有機酯(十六烷酸甲酯、硬脂酸甲酯、鄰苯二甲酸二辛酯)對水玻璃砂性能的影響,以及酰胺、醇、酮對有機酯改性效果的影響,并借助XRD、SEM、EDS等分析手段分析改性原理。研究結(jié)果表明,當添加水玻璃6%(占砂重),加入無機物改性劑1.5%(占砂重),Al_2O_3、ZrO_2、Si_3N_4的成分配比為1.5:1:0.67,粒度為1~50μm時,改性效果較好。制備的水玻璃砂試樣的即時強度、24h強度和800℃殘留強度分別為1.26MPa、2.64MPa、6.67MPa,比只添加6%水玻璃的試樣即時強度提升174%、24h強度提升38%、800℃殘留強度降低42%。加入Al_2O_3、ZrO_2、Si_3N_4粉末的同時,加入占水玻璃含量2%的硬脂酸甲酯、6%的十六烷酸甲酯、4%的鄰苯二甲酸二辛酯,可將水玻璃加入量降低至3%,并能很大程度的改善水玻璃砂性能,制備的水玻璃砂試樣即時強度、24h強度和800℃殘留強度分別為0.65MPa、2.77MPa、2.83MPa,試樣的發(fā)氣量為13.7ml/g。加入Al_2O_3、ZrO_2、Si_3N_4粉末的同時,加入3%水玻璃,以及占水玻璃含量10%的有機酯、1%的芥酸酰胺、2%的環(huán)己酮,制備的水玻璃砂試樣的即時強度、24h強度和800℃殘留強度分別為0.72MPa、2.79MPa、1.62MPa,試樣的發(fā)氣量為11.7ml/g。該種改性劑能夠在保證砂型具有很好的即時強度和24h強度的同時降低其殘留強度,有效改善了水玻璃砂的潰散性,且發(fā)氣量低,符合水玻璃砂型(芯)在生產(chǎn)中的要求。通過XRD、SEM、EDS分析表明,加入的改性劑彌散分布于水玻璃粘結(jié)劑中,提高了砂型即時強度和24h強度;試樣在800℃加熱30min和隨爐冷卻過程中,無機物粉末由于線膨脹系數(shù)小在砂粒表面和粘結(jié)橋上起到割裂作用形成裂紋,有機物充分揮發(fā),導致砂粒間粘結(jié)橋上形成大量的氣孔,導致砂型的殘留強度大幅度降低。本課題研制的水玻璃砂改性劑成分如下:無機物Al_2O_3、ZrO_2、Si_3N_4成分配比為1.5:1:0.67,加入量占砂重1.5%;有機物十六烷酸甲酯、硬脂酸甲酯、鄰苯二甲酸二辛酯、芥酸酰胺、環(huán)己酮的加入量分別占水玻璃加入量的5%、1.67%、3.33%、1%、2%。
[Abstract]:As a binder of sand mold casting, water glass can reduce the pollution of casting industry and realize green casting, which is in line with the present green development idea in China. However, in the process of using sodium silicate sand, there is always a high amount of sodium silicate. Therefore, it is of great significance to improve the mechanical properties of sodium silicate sand by adding modifier to improve the mechanical properties of sodium silicate sand. In this paper, the sand mold casting process of CO_2 hardened sodium silicate sand is adopted. First, we select Al2O3ZrO2Si3NSP 4 as the main component of the inorganic modifier, study the effect of inorganic matter on the properties of sodium silicate sand, determine the composition ratio, the amount of addition and the particle size of inorganic powder; select methyl hexadecanoate, methyl stearate, The effects of organic esters (methyl hexadecanoate, methyl stearate, dioctyl phthalate) on the properties of sodium silicate sand were studied. The effects of amides, alcohols and ketones on the modification of organic esters were analyzed by means of XRDX SEMEDS. When adding water glass 6% (weight of sand, adding inorganic modifier 1.5), and adding Al2O3ZrO2Si3NSP, the composition ratio of the structure is 1.5: 1: 0.67, and the particle size is 50 渭 m, and the ratio of composition is 1.5: 1: 0.67, and the particle size is 50 渭 m, when the proportion of the components is 1.5: 1: 0.67 and the particle size is 50 渭 m. The instant strength and the residual strength at 800 鈩，

本文編號：1640907