江西特欣实业有限公司覆膜砂及宝珠砂覆膜砂原材料的选用

覆膜砂一般由骨料、粘结剂、固化剂、润滑剂、特殊添加剂组成。

1、骨料

骨料是覆膜砂的主体材料，对骨料（原砂）的要求是：耐火度高，挥发物少，颗粒相对圆整，抗压抗冲击强度高，一般选用天然擦洗硅砂，这主要是由于其储量丰富、价格便宜，一般情况下可以满足客户使用要求，只有在有特殊要求的铸钢件和铸铁件时才采用锆砂、铬铁矿砂等特种砂或宝珠砂等人工特种砂。对硅砂的一般要求是 ：

⑴SiO2含量：对于铸铁件和有色合金件，＞90%，对于铸钢件，＞97%；

⑵含泥量：＜0.2%；

⑶粒度分布：宜采用3-5筛分布；

⑷AFS细度：应根据铸件大小及表面粗糙度要求选定不同的细度，一般为AFS50-65；

⑸粒形：应尽量采用粒形较为圆整的原砂，角形因数＜1.3；

⑹中性材料，pH值7左右；

⑺硅砂需经水擦洗过，如有特殊要求，需要酸洗或高温活化处理（900℃焙烧）

新世纪以来，许多人造铸造砂迅速应用于覆膜砂行业中，其中综合性能好、应用为普遍的当属宝珠砂。

宝珠砂是由洛阳凯林铸材有限公司于上世纪90年代末研制开发的新型优质铸造砂，其主要化学成分为Al2O3和SiO2，主要矿物相为莫来石和刚玉。

在型砂、芯砂中配用部分宝珠砂，能有效地防止铸件产生膨胀缺陷。近年来，我国一些覆膜砂制造厂商，已在原料砂中加入部分宝珠砂，从而可以使制成的壳型、壳芯具有耐高温、低膨胀、易溃散、高强度、发气量低等性能。对于形状特别复杂的芯子，还可以解决射砂不易紧实的问题。因此，近年来，几乎所有规模较大的覆膜砂厂，都采用宝珠砂作为原砂来生产覆膜砂，比较典型的有：长江造型材料集团、北京仁创科技集团、台湾金晶事业集团、金莹铸造材料有限公司、天津新伟祥工业有限公司、欧区爱铸造材料有限公司、承德北雁造型材料集团等。

宝珠砂粒形近圆，树脂加入量少（相对于相同粒度的硅砂，相同强度下，树脂加入量减少40%左右），流动性好，透气性好；

宝珠砂呈中性，耐火度高，适用于铸铁、铸钢（碳钢、中低合金钢、不锈钢、铬钢、锰钢）及有色合金的铸造；

宝珠砂颗粒硬度、强度高，破碎率低，再生回用率高，旧砂排放少；

宝珠砂热膨胀小，可显著减小铸件脉纹倾向；

作为人造砂，宝珠砂粒度分布广，适合各种铸造工艺和铸件工艺要求，使用细砂时，仍具有较高的透气性，有利于提高铸件表面质量。

宝珠砂覆膜砂应用于铸铁件及有色合金件时，要求Al2O3  含量不低于70%，应用于铸钢件特别是不锈钢时，好Al2O3  不低于73%。

关于宝珠砂覆膜砂的粒度，一般情况下，与硅砂一样，采用AFS 50-65 的原砂，4筛或5筛分布。但由于宝珠砂的优点，近年来100/200目，140/200目等更细的宝珠砂在小型铸钢件上应用也非常成功，特别是铸件表面质量接近了精密铸造铸件水平。下表为洛阳凯林铸材有限公司50/100目宝珠砂覆膜砂的性能，体现了较高的树脂比强度和优异的高温性能。

树脂加入量%

室温抗拉强度MPa

室温抗弯强度MPa

热抗弯强度MPa

发气量ml/g

熔点℃

灼烧减量%

集中度%

1.9

/

6.3

2.5

11.3

92

1.8

83.6

2、粘结剂

目前普遍采用酚醛类树脂作为粘结剂，酚醛类粘结剂有固态和液态，热固性和热塑性之分。常用的是固态热塑性酚醛树脂，它在催化剂的作用下转变为热固性。对其性能要求是：

⑴聚合速度：25s-27s（平板法）；

⑵软化点：95-102℃ （环球法）；

⑶流动性：60-110mm（斜板法）；

⑷游离酚含量：＜4%（溴化法）；

粘结剂的性能对覆膜砂的品质有很大的影响。铸造工作者一直在研究如何提高酚醛树脂的性能，以及寻找酚醛树脂的替代品。国外已经开发出不同性能的专用树脂，如高强度低发气树脂，易溃散树脂等，也有采用改性聚酯树脂的报道，但未得到广泛推广。国内近几年在覆膜砂专用酚醛树脂的研究开发发面进展很快，已开发出不同的改性酚醛树脂投入使用。

3、固化剂、润滑剂、添加剂

固化剂通常采用乌洛托品，学名六次甲基四胺，分子式为（CH2）6N4，要求为一级工业品。润滑剂一般采用硬脂酸钙，其作用是防止覆膜砂结块，增加覆膜砂流动性，防止型、芯表面致密，改善型芯脱模性。各种添加剂的作用主要是改善覆膜砂的性能，目前采用的添加剂主要有：耐高温添加剂（如碳材料或其他惰性材料），易溃散添加剂（如二氧化锰、高锰酸钾、重铬酸钾等），增强增韧添加剂（如超短玻璃纤维材料、有机硅烷KH-550等），另外还有防粘砂添加剂、防老化添加剂、防脉纹添加剂等。