Смеси формовочных материалов, содержащие оксиды металлов алюминия и циркония в форме частиц - RU2015129745A
Код документа: RU2015129745A
Формула
1. Смесь формовочных материалов для получения форм и стержней для металлообработки, содержащая по меньшей мере
a) огнеупорный основной формовочный материал;
b) жидкое стекло в качестве неорганического связующего; и
c) по меньшей мере один смешанный оксид металлов в виде частиц, при этом смешанный оксид металлов в виде частиц представляет собой:
- по меньшей мере один смешанный оксид в виде частиц; или
- смесь в виде частиц по меньшей мере двух оксидов; или
- по меньшей мере один смешанный оксид в виде частиц в дополнение к по меньшей мере одному дополнительному оксиду в виде частиц; или
- по меньшей мере один смешанный оксид в виде частиц в дополнение к меньшей мере одному дополнительному другому смешанному оксиду в виде частиц;
и при этом смешанный оксид металлов в виде частиц включает по меньшей мере один оксид алюминия и по меньшей мере один оксид циркония.
2. Смесь формовочных материалов по п. 1, где смешанный оксид металлов в виде частиц дополнительно включает оксид кремния, кроме аморфного диоксида кремния в виде частиц.
3. Смесь формовочных материалов по п. 1, где смешанный оксид металлов в виде частиц относительно доли оксидов или смешанных оксидов, которые включают по меньшей мере один оксид алюминия и по меньшей мере один оксид циркония, составляет от 0,05 вес. % до 2,0 вес. %, предпочтительно от 0,1 вес. % до 1,5 вес. %, особенно предпочтительно от 0,2 вес. % до 0,8 вес. %, в смеси формовочных материалов, в каждом случае при пересчете на огнеупорный основной формовочный материал.
4. Смесь формовочных материалов по п. 1, где смешанный оксид металлов в виде частиц включает оксид кремния, кроме аморфного диоксида кремния в виде частиц, оксид алюминия и оксид циркония или состоит из них.
5. Смесь формовочных материалов по п. 1, где независимо друг от друга:
- оксид кремния представляет собой диоксид кремния;
- оксид алюминия представляет собой оксид алюминия в форме α-Al2O3;
- оксид циркония представляет собой диоксид циркония;
- оксид кремния и оксид алюминия представляют собой силикат алюминия, в частности аморфный силикат алюминия.
6. Смесь формовочных материалов по п. 2, где оксид кремния и оксид алюминия представляют собой силикат алюминия и при пересчете на сумму атомов алюминия и кремния содержат более чем от 50 до 99 атом. % атомов алюминия, предпочтительно более чем от 60 до 85 атом. %.
7. Смесь формовочных материалов по п. 5, где силикат алюминия является островным силикатом, в частности синтетическим или природным муллитом, или членом группы силлиманита, в частности кианитом, и независимо от этого силикат алюминия предпочтительно не является слоистым силикатом и не содержит таковой.
8. Смесь формовочных материалов по п. 1, где смешанный оксид металлов в виде частиц представляет собой или содержит корунд циркония, муллит циркония или и тот, и другой.
9. Смесь формовочных материалов по п. 1, где в смешанном оксиде металлов в виде частиц
a) доля оксида алюминия при пересчете на Al2O3 составляет:
- более 25 вес. %;
- предпочтительно более 25 вес. % и менее 80 вес. %;
- особенно предпочтительно более 30 вес. % и менее 70 вес. %;
- особенно предпочтительно более 40 вес. % и менее 60 вес. %;
b) доля оксида циркония при пересчете на ZrO2 составляет:
- более 2 вес. %;
- предпочтительно более 2 вес. % и менее 50 вес. %;
- особенно предпочтительно более 4 вес. % и менее 40 вес. %;
- особенно предпочтительно более 8 вес. % и менее 30 вес. %; и
независимо от этого
c) доля оксида кремния при пересчете на SiO2, если он присутствует, составляет:
- более 5 вес. %;
- предпочтительно более 5 вес. % и менее 60 вес. %;
- особенно предпочтительно более 15 вес. % и менее 50 вес. %;
- особенно предпочтительно более 20 вес. % и менее 45 вес. %; и
независимо от этого
d) предпочтительно доля других металлов при пересчете на их оксиды в главной степени окисления, в частности Fe2O3, Na2O, TiO2, MgO и CaO, составляет менее 12 вес. %, предпочтительно менее 8 вес. % и особенно предпочтительно менее 4 вес. %.
10. Смесь формовочных материалов по п. 1, где смешанный оксид представляет собой содержащий оксид алюминия и содержащий оксид циркония порошок, получаемый в виде побочного продукта при производстве корунда циркония.
11. Смесь формовочных материалов по п. 1, где удельная поверхность смешанного оксида составляет менее 50 м2/г, предпочтительно менее 30 м2/г, особенно предпочтительно менее 17 м2/г и независимо от этого более 0,1 м2/г, предпочтительно более 0,5 м2/г, особенно предпочтительно более 1 м2/г.
12. Смесь формовочных материалов по п. 1, где средний размер первичных частиц, определенный как диаметр частиц смешанного оксида/оксидов металлов в виде частиц, составляет от 0,01 мкм до 50 мкм, в частности от 0,02 мкм до 20 мкм, особенно предпочтительно от 0,02 мкм до 10 мкм.
13. Смесь формовочных материалов по п. 1, где остаток при просеивании смешанного оксида металлов в виде частиц через сито с размером ячеек 75 мкм (200 меш) составляет не более 50 вес. %, предпочтительно не более 30 вес. %, а также предпочтительно не более 20 вес. % и особенно предпочтительно не более 15 вес. %.
14. Смесь формовочных материалов по п. 1, где среднее соотношение наибольшего продольного размера и наименьшего продольного размера для всех направлений в пространстве соответствующих частиц смешанного оксида металлов в виде частиц составляет менее 10:1, особенно предпочтительно менее 5:1 и особенно предпочтительно менее 3:1, и наиболее предпочтительно менее 1,1:1.
15. Смесь формовочных материалов по п. 10, где смешанный оксид металлов в виде частиц представляет собой насыпной свободно сыпучий порошок.
16. Смесь формовочных материалов по п. 1, где смесь формовочных материалов содержит максимум 1 вес. %, предпочтительно максимум 0,2 вес. %, органических соединений.
17. Смесь формовочных материалов по п. 1, дополнительно содержащая сульфат бария, предпочтительно в количестве от 0,02 до 5,0 вес. %, особенно предпочтительно от 0,1 до 2,0 вес. %, в каждом случае при пересчете на общее количество смеси формовочных материалов.
18. Смесь формовочных материалов по п. 1, где мольная доля SiO2/M2O жидкого стекла составляет от 1,6 до 4,0, предпочтительно от 2,0 до менее 3,5, при этом M равно сумме атомов лития, натрия и калия.
19. Смесь формовочных материалов по п. 1, где смесь формовочных материалов содержит от 0,5 до 5 вес. % жидкого стекла, предпочтительно от 1 до 3,5 вес. % жидкого стекла, при пересчете на огнеупорный основной формовочный материал, при этом доля твердых веществ жидкого стекла составляет от 25 до 65 вес. %, предпочтительно от 30 до 60 вес. %.
20. Смесь формовочных материалов по п. 1, дополнительно содержащая поверхностно-активное средство, предпочтительно выбранное из группы анионных поверхностно-активных средств, в частности таковых с группой сульфоновой кислоты или сульфонатной группой, в частности, в каждом случае при доле от 0,001 до 1 вес. %, особенно предпочтительно от 0,01 до 0,2 вес. %, при пересчете на вес огнеупорного основного формовочного материала.
21. Смесь формовочных материалов по п. 1, дополнительно содержащая графит, предпочтительно в количестве от 0,05 до 1 вес. %, в частности от 0,05 до 0,5 вес. %, при пересчете на вес огнеупорного основного формовочного материала.
22. Смесь формовочных материалов по п. 1, дополнительно содержащая по меньшей мере одно фосфорсодержащее соединение, предпочтительно от 0,05 до 1,0 вес. %, особенно предпочтительно от 0,1 до 0,5 вес. %, при пересчете на вес огнеупорного основного формовочного материала.
23. Способ получения литейных форм или стержней, включающий:
- получение смеси формовочных материалов по меньшей мере по одному из пп. 1-22;
- введение смеси формовочных материалов в форму; и
- обеспечение отверждения смеси формовочных материалов.
24. Способ по п. 23, где смесь формовочных материалов вводят в форму с помощью пескострельной машины с применением сжатого воздуха и форма представляет собой формовочный инструмент, и через формовочный инструмент пропускают один или несколько газов, в частности CO2 или газы, содержащие CO2.
25. Способ по п. 23, где для отверждения смесь формовочных материалов подвергают воздействию температуры по меньшей мере 100°С предпочтительно в течение менее 5 мин.
26. Форма, получаемая с помощью способа по п. 23.
27. Стержень, получаемый с помощью способа по п. 23.
28. Применение смеси формовочных материалов по меньшей мере по одному из пп. 1-22 для литья черных металлов или алюминия, предпочтительно дополнительно содержащей полые микросферы, в частности полые микросферы из силиката алюминия и/или полые микросферы из боросиликата.
29. Многокомпонентная система для получения форм или стержней, содержащая по меньшей мере следующие пространственно отделенные друг от друга компоненты (А) и (В):
(А) порошкообразный добавочный компонент, не содержащий жидкое стекло, содержащий по меньшей мере:
- один смешанный оксид металлов в виде частиц, при этом смешанный оксид металлов в виде частиц представляет собой:
- по меньшей мере один смешанный оксид в виде частиц; или
- по меньшей мере смесь в виде частиц по меньшей мере двух оксидов; или
- по меньшей мере один смешанный оксид в виде частиц, присутствующий вместе с по меньшей мере одним дополнительным оксидом в виде частиц; или
- по меньшей мере один смешанный оксид в виде частиц в дополнение к по меньшей мере одному дополнительному другому смешанному оксиду в виде частиц;
и при этом смешанный оксид металлов в виде частиц включает по меньшей мере один оксид алюминия и по меньшей мере один оксид циркония; и
(В) компонент (В), представляющий собой жидкое связующее, содержащий по меньшей мере:
- жидкое стекло, содержащее воду.
30. Многокомпонентная система по п. 29, где система дополнительно содержит (F) свободно сыпучий огнеупорный компонент (F), содержащий:
- огнеупорный основной формовочный материал, не содержащий жидкое стекло.
31. Многокомпонентная система по п. 29, где система предназначена для получения смеси формовочных материалов по одному из пп. 1-22.
