Sable de moulage contenant du zircon
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de la quantité de zircon dans le sable de moulage, 8 'accroît également la stabilité thermique. Le sable de moulage contenant du zircon est largement utilisé à titre de constituant principal de noyaux et
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parce qu'il peut être lié et travaillé de la même manière que les sables à base de silice, qu'il possède une stabilité thermique élevée et qu'il engendre des pièces de fonderie en finis superficiels améliorée par rapport à ceux obtenus avec des sables à base
de silice. Les noyaux et moules en carapace à base de <EMI ID=5.1>
résistance suffisante pour contenir le métal fondu
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de liant résineux doit être présente pour quo la carapace à base de résine conserve sont intégrité structurale au cours du processus de solidification.
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poids de résine constituent le minimum nécessaire
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Cependant, aux quantités de résine suffisamment élevées pour assurer l'intégrité structurale du moule, des défauts peuvent apparaître, provoqués par la décomposition de la résine. Ces "défauts gazeux"
sont provoqués par la pénétration de produits de décomposition gazeux dans le métal fondu ou en cours de solidification et entraînent la formation de
trous d'épingle et de marques sur l'article en métal moulé obtenu. Au surplus, étant donné que le moule doit s'affaisser après la solidification, des quantités élevées de résine peuvent au moins partiellement empêcher l'affaissement du moule et entraîner des problèmes de démoulage.
La présente invention a pour objet un procédé
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zircon qui engendre des moules à base de résine contenant le sable traité d'une résistance exceptionnellement élevée pour une faible charge de résine.
La présente invention a plus particulièrement
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contenant du zircon, caractérisé en ce que (1) on met le sable contenant le zircon intimement en contact avec une solution aqueuse contenant au moins <EMI ID=11.1> de métal alcalin par litre et en ce que (2) on isole le sable contenant le zircon de la solution aqueuse.
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et engendre alors des moules à base de résine possédant
<EMI ID=15.1> moules contenant du sable au zircon qui n'a pas été traité par un silicate de métal alcalin conformément à la présente invention.
Le sable contenant du zircon, qui : convient à. la mise en oeuvre de la présente invention, est
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silicate de zirconium, sur base du poids du sable
et de 0% à 85% en poids d'au moins un composé choisi parmi le silicate d'aluminium, le silicate de fer,
le silicate de titane et le bioxyde de silicium, c'est-à-dire la silice, sur base du poids du sable.
Le sable contenant le zircon peut être un sable minéral naturel ou un mélange de sables minéraux. Le zircon lui-même est un sable minéral naturel disponible dans le commerce constitué essentiellement de silicate de zirconium et de quantités mineures de silice libre, par exemple moins de 2% en poids de silice, et, couramment moins de 0�596 en poids de silice, ces
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autre sable de moulage contenant du zircon disponible dans le commerce est composé principalement de zircon et de silicates d'aluminium contenant moins de 20% en poids de silicate de fer, de silicate de titane et de.silice libre.
Le sable de moulage contenant le zircon préparé conformément à la présente invention est supposé
être essentiellement constitué de sable contenant
du zircon particulaire et de 0,006% à 0,2% en poids d'un silicate de métal alcalin. Le silicate de sodium est le siliate que l'on préfère pour des raisons de disponibilité et de coupe. On suppose que le silicate de métal"alcalin est présent sous la forme d'un enrobage sur les particules de silicate de zirconium. L'enrobage peut être continu et peut être constitué
de particules de silicate de métal alcalin en association séparée avec la surface des particules de sable.
Le sable de moulage contenant le zircon est traité par mise en contact intime du sable contenant
le zircon avec une solution de silicate de métal:, alcalin. Le contact intime peut commodément s'obtenir en agitant une suspension du sable contenant le zircon et de silicate de métal''alcalin aqueux. La température à laquelle le contact s'effectue n'est pas particulièrement critique et on peut utiliser n'importe quelle température à laquelle la solution aqueuse est fluide mais, pour des raisons de commodité, on préfère travailler à la température ambiante.
Pour s'assurer qu'une quantité suffisante de silicate de métal alcalin entre en contact avec sensiblement toute la surface des particules de silicate de zirconium, la solution aqueuse doit contenir au moins 0,1 g de silicate de métal alcalin par litre
et il faùt utiliser suffisamment de solution pour mouiller toutes les surfaces du sable. La limite supérieure de la concentration en silicate de métal alcalin est la limite de la solubilité du silicate de métal alcalin particulier choisi. Pour obtenir la meilleure combinaison d'économie et de traitement superficiel adéquat, on préfère employer une concentration en silicate de métal alcalin de 0,4 à 6,0 g/litre.
La durée de la mise en contact dépend principalement de la concentration de la solution aqueuse
de silicate de métal alcalin, c'est-à-dire que moins élevée est la concentration en silicate de métal alcalin de la solution aqueuse, plus élevée sera la durée-de contact nécessaire. Lorsque la solution aqueuse se trouve à la concentration la moins élevée recommandée, c'est-à-dire 0,1 g de silicate de métal alcalin par litre, plusieurs heures sont habituellement nécessaires pour obtenir un traitement superficiel adéquat, tandis qu'aux concentrations les plus élevées, moins de 5 minutes suffisent habituellement, en supposant une agitation modérée à la température ambiante. Lors de l'emploi de la gamme des concentrations préférées de 0,4 g à 6,0 g de silicate de métal alcalin/litre,
30 minutes d'agitation modérée, comme une agitation <EMI ID=18.1>
Cependant, dans chaque cas, le câble contenant lo
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tion .
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conforme à la présente invention peut être utilisé pour former des noyaux ou moules en carapace à base
de Haine de la Berne manière que celle courra ment
mise en oeuvre lors de l'emploi de sable de ailice
et de sable-de zircon classique. Le procédé de prépa-
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bien connu des spécialistes de la technique et est décrit en détail dans le chapitre 21, aux pages 207-232 <EMI ID=24.1>
mélangés en manière telle que les particules de sable soient enrobées, afin d'éviter la poussière et do former un moule plus uniforme. Un procédé courant
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résine.
Lea résines de loin les plus courantes utilisées pour la fabrication de carapaces de moulage à base
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Ces résines sont connues nous l'appellation de résines
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étant mises en oeuvre pour les préparer. D'abord, on prépare une résine phénolique, appelée novolaque.
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pas de chauffage externe pour durcir; cependant,
le sable enrobé de furanne monomère ne peut pas être conservé sana qu'un durcissement se produise..En général, un sable de moulage oontenant du zircon enrobé de résine est essentiellement constitué de
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du zircon, sur base du poids du sable de moulage contenant du zircon enrobé de rénine et de 0,5% à 5% en poids de résine, sur base du poids du sable de moulage <EMI ID=31.1>
que le moule fabriqué avec du sable contenant du zircon classique*
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nullement & une quelconque théorie particulière de fonctionnement, la demanderesse suppose que la réale-
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du zircon et d'une résine phénolique est fonction de
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Ces impuretés superficielles peuvent gêner la formation d'une puissante liaison résine à sable et, par conséquent, abaisser la résistance du moule. Les impuretés superficielles couramment trouvées dans
le sable contenant du zircon, sont principalement de type acide, comme des ions dihydrogénophosphate.
Bien qu'il semble que des impuretés acides puissent être enlevées par lavage du zircon avec une base, on a constaté que le lavage du sable de zircon avec de l'hydroxyde de sodium en solution aqueuse à
un pH supérieur à 12, détruisait les performances,
par exemple la résistance à la traction, du sable.
Le lavage du sable contenant du zircon avec une
solution aqueuse tampon de carbonaté de potassium et
de borate de potassium à un pH de 10, avec de l'hydroxyde de sodium en solution aqueuse à un pH de 10, ou avec
de l'oxyde de calcium en solution aqueuse à un pH de
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être inefficace pour enlever les impuretés acides, comme on a pu le mettre en évidence par l'absence sensible d'accroissement de la résistance mécanique
du moule à base de résine par rapport à celui obtenu à l'aide de sable non lavé. Au contraire, les solutions de silicate de métal alcalin employées conformément à la présente invention, qui possèdent également un pH
d'environ 10, donnent un sable contenant du zircon traité au silicate de métal alcalin qui confère une résistance étonnament supérieure aux moules à base
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présente invention sans pour autant la limiter.
Exemple 1
On a préparé une solution aqueuse contenant
1,4 g/litre de silicate de sodium en ajoutant 5 g
d'une solution de silicate de sodium disponible dans
le commerce contenant 28% en poids de silicate de
sodium, à un litre d'eau. On a ajouté 500 g de sable
de zircon de Floride à 1 litre de la solution aqueuse
de silicate de sodium préalablement préparée. On a
agité la suspension aqueuse ainsi obtenue de sable de zircon pendant une période de 30 minutes. On a séparé
le sable de zircon traité au silicate de la suspension
par filtration, on l'a lavé à l'eau et séché.
Pour déterminer la résistance à la traction,
on a broyé dans un mortier et à l'aide d'un pilon,
500 g du sable de zircon traité au silicate de sodium
avec 15, 1 g de résine novolaque disponible dans le commerce (phénolique) et 2,54 g d'un accélérateur constitué de 75% en poids d'hexaméthylène tétramine
et de 25%.en poids de stéarate de calcium. On a pour- .
suivi le broyage jusqu'à l'obtention d'un mélange <EMI ID=38.1> l'utilisation poursuivie du mortier et du pilon, on a utilisé une spatule de métal pour exposer une quantité encore supérieure d'aire superficielle en recoupant de manière répétée la masse pâteuse. Ceci a permis l'évaporation du solvant contenant le liant. Une fois que le mélange de sable et de liant a commencé à sécher, on a de nouveau Utilisé le mortier et le pilon pour broyer le sable jusqu'à ce qu'il passât à travers un tamis de 60 mesh (tamis américains).
On a placé le sable enrobé dans une matrice d'acier destinée à produire une éprouvette sous la forme d'un os pour chien d'une section transversale
de 2,54 cm x 0,63 cm. On a tassé le sable enrobé
dans la matrice en utilisant une plaque de métal pour recouvrir le sable enrobé et en frappant modérément mais fermement cette plaque de métal à l'aide d'un marteau. Ce procédé a permis d'obtenir une éprouvette de sable enrobé pesant environ 46 g. On a placé la matrice sur une plaque chaude à 225[deg.]C pendant 7 minutes, afin de préchauffer la matrice et l'éprouvette..On a ensuite introduit la matrice et 1'éprouvette dans.un four, chauffé à 335[deg.]C, pendant 11 minutes, afin de finalement durcir l'éprouvette. On a refroidi l'éprouvette durcie et la matrice à l'aide d'air, après quoi on a sorti l'éprouvette durcie de la matrice et on l'a limée de manière à éliminer les bords rugueux éventuellement présents. L'éprouvette durcie contenait environ 3,5% en poids de résine de phénol-formaldéhyde, sur base du poids du sable de zircon traité au silicate.
On a testé l'éprouvette durcie quant à sa résistance à la traction en l'introduisant dans un gabarit prévu pour s'adapter à l'éprouvette en question. On a ensuite étiré l'éprouvette en direction longitudinale jusqu'à sa rupture, en se servant d'un appareil d'essai de résistance à la traction Instron, Modèle TTC. On a constaté que la résistance à la traction moyenne était de 39,2 kg/cm2, sur base de la résistance à la traction d'éprouvettes préparées de manière identique.
Exemple 1a
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exemple 1, sauf que la solution aqueuse de silicate de sodium contenait 2,8 g de silicate de sodium par litre et que l'on n'a pas lavé le sable de zircon traité au silicate avant de procéder à son séchage.
La résistance à la traction moyenne était de
71,4 kg/cm2.
Témoin 1
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exemple 1, sauf que l'on n'a pas mis le sable de zircon de Flôride en suspension dans la solutinn aqueuse de silicate de sodium avant de procéder à son enrobage par la résine.
La résistance à la traction moyenne trouvée était de 29,3 kg/cm2.
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enrobage par la résina.
La résistance à la traction moyenne trouvée
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Exemple :3
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exemple 2, sauf que les quantités de résine et d' accélérateur étaient réduites de moitié, si bien que l'éprouvette contenait 1,76% en poids de résine, sur base du poids du sable de zircone traité au silicate.
La résistance à la traction moyenne trouvée était de 24,5 kg/cm2.
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sio 2�
On a constaté que la résistance àla traction moyenne était de 36,4 kg/cm2.
Témoin 4
On a répété le mode opératoire décrit à <EMI ID=50.1>
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<EMI ID=54.1>
Témoin 5
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exemple 5, sauf que l'on n'a pas mis le sable de zircon de Floride en suspension dans la solution aqueuse de silicate de sodium avant de procéder à son enrobage par la résine.de furanne.
La résistance à la traction moyenne obtenue était de 36,4 kg/cm2.
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sur base du poids du sabla.
3. Procédé de préparation d'uno composition