对胺法冷芯盒砂原材料的要求及性能优化

(1)粘结剂 在该工艺中,组分Ⅰ酚醛树脂是在醛/酚摩尔比大于或等于2的条件下合成的含水较少或不含水的热固型树脂,其结构要求为苯醚型,即苯醚键要多于或至少等于亚甲基桥联结。同时,还有羟甲基和氢原子、羟基、醛基或卤素衍生的酚轻基,这样的酚醛树脂与异氰酸酯在室温反应的产物具有良好的强度性能。

组分Ⅱ为4,4’—二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)或多次甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)等,该粘结系含有3%～4%的氮(来自聚异氰酸酯)。异氰酸酯挥发性低,在空气中所测出的浓度通常低于英国政府所规定的下列接触极限:超过8h平均为0.02mg/m³或10min以上平均为0.07mg/m³(按NCO计量)。

与自硬酚脲烷树脂粘结剂一样,为了达到低的粘度,也是用高沸点的酯或酮来稀释组分Ⅰ和组分Ⅱ的。

(2)催化剂 常用催化剂有三乙胺和二甲基乙胺气体或气雾,用干燥空气、CO₂或N₂作载体(一般三乙胺取体积分数为6.5%左右,二甲基乙胺取体积分数为10%左右)吹入制成的型芯中,使之具有强度。

三乙胺为无色或淡黄色透明液体,有强烈氨臭,能溶于乙醇和乙醚,微溶于水,溶液呈碱性。其分子式为(C₂H₅)₃ N,相对分子质量为101.19。(www.xing528.com)

据英国劳动保护部门的规定,空气中三乙胺或二甲基乙胺的最大允许浓度为25ppm(时间加权平均值)。因此,硬化应在密闭罩内进行并采用密封的芯盒,吹气后通常吹空气清洗,未反应的残余气体通入复燃室或洗涤塔中。

组分Ⅱ和催化剂三乙胺是无水的。脲烷反应也不产生水和其他副产物。

(3)原砂 三乙胺气硬冷芯盒用原砂应根据铸件的合金种类选用。该法原砂采用干净的AFS细度50～60的硅砂,也可使用锆砂、铬铁矿砂。原砂必须干燥,水分超过0.1%就会缩短可使用时间,降低砂芯强度,也增加铸件针孔产生的倾向。酸耗值高也会缩短可使用时间。原砂的理想温度为21～27℃。砂温低,会降低混砂效率,使胺冷凝及硬化不均匀；砂温高可缩短吹气周期,减少所需催化剂用量,但使粘结剂失去溶剂,降低强度。

(4)涂料 由该工艺制成的型芯可采用各种类型的耐火涂料,水基涂料应在制芯后立即使用,然后马上干燥；醇或氯化物溶剂基涂料应在制芯后至少10min后才可使用。