Алюминий азотнокислый девятиводный (нитрат) особо чистый
Международное название: Aluminium nitrate nonahydrate, nitric acid aluminium saltСвойства: Бесцветные кристаллы.Растворим в воде, спирте, ацетоне.Может воспламенять органические вещества.Температура плавления 70С.Токсичен. Кристаллы ромбической или моноклинной системы, хорошо растворимые в воде (43,0% безводной соли при 20 °С) и этиловом спирте. Во влажном воздухе кристаллы расплываются. При 70 °С Al(NO3)3·9h3O плавится и переходит в Al(NO3)3·6h3O при 150 °С начинается разложение с выделением NO2, при 400 °С в оставшейся массе содержится всего 2% азота от количества его, содержащегося в исходной соли.
При нагревании Al(NO3)3·9h3O до 150-180 °С в присутствии паров воды образуется основная соль [Al(NO3)(OH)2]·5h3O, которая при 350 °С переходит в Al2O3·3h3O, а при 500-550 °С в Al2O3.
Применение:
Квалификации Ч,ЧДА алюминия азотнокислого 9водногоиспользуются в научно-исследовательских работах, химических лабораториях для получения стандартных растворов при колориметрическом определении алюминия и приготовления алюминиевых катализаторов, в химической промышленности для получения гидроокиси и окиси алюминия высокой степени чистоты, в фармацевтической промышленности и других отраслях промышленности.
Используется при получении катализатора для очистки нефти от соединений, содержащих S.
Показатели качества алюминия азотнокислого 9водного:
Наименование показателя чда ч Массовая доля 9-водного азотнокислого алюминия (Al(NO3)3 x9 h3O), %, не менее 98 97 Массовая доля нерастворимых в воде веществ, %, не более 0,010 0,020 Массовая доля сульфатов (SO4), %, не более 0,010 0,010 Массовая доля хлоридов (Cl), %не более 0,002 0,005 Массовая доля железа (Fe), %не более 0,004 0,010 Массовая доля тяжелых металлов (Pb), %, не более 0,0005 0,0010 Массовая дол суммы калия и натрия (K+Na), %не более 0,050 не норм. pH раствора препарата с массовой долей 5% 2,5 не норм.
Упаковка Алюминий азотнокислый 9-водный упаковывается в 25 кг полипропиленовый мешок с полиэтиленовым вкладышем. Партии выше одной тонны укладываються на палеты по 40 мешков на одном палете общим весом 1(одна) тонна нетто. Номер в Российском регистре потенциально опасных химических и биологических веществ России — Номер в государственном реестре опасного фактора Украины В000961 Номер ООН 1438 Класс опасности 5.1 Коды риска R8; R36; R37; R38; R41; Коды безопастности S17 S26; S27; S36; S37; S39; Группа упаковки
III
1. Препарат получают действием азотной кислоты на гидроокись алюминия: Al(OH)3 +3HNO3=Al(NO3)3 +3h3O
В фарфоровую чашку помещают 875 г влажной пасты Al(OH)3 (приготовление см. в разд. «Алюминий гидроокись») и вносят небольшими порциями 370 мл HNO3 (пл. 1,34), помешивая стеклянной палочкой. Образовавшийся мутный раствор упаривают на водяной бане до тех пор, пока плотность его не станет равной 1,52 (при 50 °С). Раствор охлаждают, при этом он полностью закристаллизовывается. Затем добавляют 500 мл воды, перемешивают до полного растворения кристаллов и фильтруют. Раствор снова упаривают на водяной бане до плотности 1,52 (при 50 °С) и охлаждают. При медленном охлаждении образуются крупные кристаллы, которые отделяют на воронке Бюхнера (без фильтра) и промывают 2раза небольшими порциями воды (10-15 мл). Маточный раствор кристаллизуют, как описано выше. Обе фракции кристаллов выдерживают в течение суток в эксикаторе над твердым NaOH и затем переносят в банки с притертыми пробками.
Выход ~450 г. Полученный препарат обычно соответствует реактиву квалификации чда (чистые для анализа).
2. Можно получать Al(NO3)3·9h3O, сливая горячие растворы 130 г Al2(SO4)3·18h3O в 600 мл воды и 140 г Ba(NO3)2 в 600 мл воды. Осадок BaSO4 отфильтровывают и фильтрат в отдельных пробах проверяют на отсутствие ионов SO42- (раствором BaCl2) и ионов Ba2+ (разб. h3SO4). При наличии в растворе этих ионов добавляют по каплям растворы Ba(NO3)2 или Al2(SO4)3 соответственно. После отфильтровывания осадка BaSO4фильтрат упаривают, как указано в п. 1. Препарат получается квалификации не выше ч.
www.opt-union.ru
Нитрат — алюминий — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2
Нитрат — алюминий
Cтраница 2
Нитрат алюминия легко растворим в воде. Фосфат алюминия нерастворим в воде ( и уксусной кислоте), но растворим в сильных кислотах и щелочах. [16]
Нитрат алюминия Al ( N03) s — 9h30, насыщенный раствор. [17]
Раствор нитрата алюминия имеет дефицит кислоты, равный 1 М, если при добавлении одного моля азотной кислоты на литр этого раствора кислотность его повысится до той, которая образуется при растворении азотнокислого алюминия в воде. [18]
Раствор нитрата алюминия, 1 мл которого равен 1 мг готовят растворением 1 4 г нитрата алюминия в 100 мл воды. [19]
Растворимость нитрата алюминия при 30 С составляет 81 г соли в 100 г воды. [20]
Растворимость нитрата алюминия изменяется от 56 г при 0 С до 120 г А1 ( МО3) з на 100 г Н2О при 80 С. Еще более растворим его перхлорат — 120 г при О С и 180 г А1 ( СЮ4) з на 100 & Н2О при 90 С. [21]
Смесь нитратов алюминия, церия и кадмия, осажденная щелочным фосфатом, к которому добавлен небольшой избыток щелочи, пригодна в качестве катализатора для окисления углеводородов. [22]
Сырьем служат нитраты алюминия и кальция; четыреххлор истыйг титан и окись лантана; последний растворяют в азотной кислоте, первые — в воде. Из смеси растворов с помощью осадителя — насыщенного раствора карбоната аммиака ( Nh5) 2 — С03 получают осадок. [24]
Стандартный раствор нитрата алюминия, содержащий 25 мке алюминия в 1 мл. [25]
Девятиводный кристаллогидрат нитрата алюминия легко растворяется в воде и спирте. [26]
Все кристаллогидраты нитрата алюминия, кроме девяти-водного, получаются сравнительно сложными методами. [27]
Для приготовления нитрата алюминия применялась дымящая ( уд. [28]
Применяется раствор нитрата алюминия
Стандартный раствор нитрата алюминия, содержащий 25 мкг алюминия в 1 мл. [30]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
смесь наливная самотвердеющая для изготовления форм и стержней при производстве отливок по выплавляемым моделям — патент РФ 2252103
Изобретение может быть использовано при производстве художественных, ювелирных и технических отливок из сплавов цветных и черных металлов литьем по выплавляемым моделям. В качестве связующего в смеси используют портландцемент, в качестве наполнителя — мелкодисперсный кварцевый песок. Для улучшения реологических и технологических свойств используют добавку — нитрат алюминия девятиводный. Затворителем является вода. Компоненты взяты в следующем соотношении, мас.: портландцемент 12,72…17,90, мелкодисперсный кварцевый песок 53,00…58,80, нитрат алюминия девятиводный 1,79…3,18, вода — остальное. 2 табл.
Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано при изготовлении форм и стержней в производстве как художественных и ювелирных, так и технических отливок из сплавов цветных и черных металлов, получаемых литьем по выплавляемым моделям (ЛВМ).
В настоящее время в художественном и ювелирном литье наибольшее распространение получили смеси на гипсовом связующем /1/, а также смеси на основе гидролизованного этилсиликата (ЭТС) /2/.
Однако первые не позволяют получать отливки из черных металлов с высокой температурой заливки. Гипс неустойчив при температурах выше 1200°С, а железо является катализатором его разложения, поэтому при заливке, например чугуна, гипс разлагается с выделением газообразных продуктов реакции (SO3
Производство отливок в оболочковые формы на основе ЭТС обладает рядом недостатков:
— длительность и многостадийность формирования многослойной оболочки;
— дороговизна компонентов связующего — этилсиликата и спирта;
— вредные и пожароопасные условия труда в связи с использованием этилсиликатного связующего.
Наиболее близкой по технической сущности является самотвердеющая смесь с цементом в качестве связующего /3, с.116/. В соответствии с указанным прототипом смесь включает кварцевый песок, портландцемент,
поверхностно — активное вещество, сульфат алюминия, силикат натрия и воду при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
портландцемент 12,72…17,90;
мелкодисперсный кварцевый песок 53,00…58,80;
нитрат алюминия девятиводный 1,79…3,18;
вода — остальное.
Принцип изготовления объемных форм в литье по выплавляемым моделям заключается в том, что готовый модельный блок, установленный в опоку, заливают формовочной массой. Поэтому по своей консистенции формовочная масса должна быть суспензией с хорошей жидкоподвижностью. Данное же техническое решение содержит малое количество затворителя — воды, которое не обеспечивает необходимую текучесть формовочной смеси, позволяющую заполнять все поднутрения модели.
Формовочная смесь данного состав дает возможность получать отливки из сплавов черных металлов в промышленном производстве по постоянным моделям.
Вместе с тем прототип имеет следующие существенные недостатки:
— Неудовлетворительные реологические свойства смеси применительно для литья по выплавляемым моделям, неспособность ею полностью заполнять рабочий объем опоки и внутреннюю полость модели (формировать стержень), особенно при изготовлении сложнопрофильных отливок с развитой поверхностью, наличием поднутрений, труднозаливаемых полостей
вследствие низкой текучести смеси.
— Смесь-прототип не предусматривает нагрева, а после прокалки обладает низкой прочностью, отсюда происходит разрушение формы уже во время заливки ее металлом, и вследствие этого брак отливок по засорам, искажению формы и геометрических размеров и, в конечном счете, невозможность получения качественной отливки литьем по выплавляемым моделям.
— Наличие пригара на отливках черных металлов вследствие взаимодействия заливаемого сплава с жидким стеклом.
— Применение в смеси неизмельченного кварцевого песка дает отливки с повышенной шероховатостью поверхности.
Многокомпонентность смеси предполагает сложность процесса ее приготовления. Таким образом, смесь прототипа не позволяет получить качественные отливки как из черных, так и цветных сплавов методом литья по выплавляемым моделям.
В основу изобретения положена цель — создание такой наливной самотвердеющей смеси для изготовления отливок из черных и цветных сплавов по выплавляемым моделям, которая обеспечила бы получение высококачественных отливок, преимущественно сложнопрофильных за счет оптимальных технологических и физико-механических свойств форм и стержней (реология, прочность, трещиноустойчивость, температурный коэффициент линейного расширения, выбиваемость) и стабильности техпроцесса их изготовления. Новый технологический процесс должен быть менее трудоемким, при этом себестоимость изготовления изделий должна быть ниже, чем в аналогичных способах.
Указанная цель достигается тем, что смесь наливная самотвердеющая для изготовления форм и стержней при производстве отливок по выплавляемым моделям, включающая мелкодисперсный наполнитель на основе кремнезема, портландцемент и воду, согласно изобретению содержит нитрат алюминия девятиводный при следующем соотношении указанных ингредиентов, мас.%:
портландцемент 12,72…17,90;
мелкодисперсный кварцевый песок 53,00…58,80;
нитрат алюминия девятиводный 1,79…3,18;
вода — остальное.
Нитрат алюминия девятиводный ГОСТ 3757-75 вводится растворением его в водопроводной или дистиллированной воде в процессе приготовления формовочной смеси. Добавка сокращает время загустевания смеси, так как нитрат алюминия ускоряет процесс начала образования кристаллогидратов цемента, а также сам выступает в роли связующего, обволакивая частицы наполнителя. Это приводит к отсутствию седиментации в водном затворителе, обеспечивая стабильность свойств суспензии на цементном связующем, а простота ее состава и легкость введения нитрата алюминия упрощают процесс по сравнению с прототипом. При прокалке форм нитрат алюминия разлагается в интервале температур 150-200°С с образованием оксидов азота и Аl2О3, что увеличивает пористость форм и препятствует трещинообразованию. Также добавка улучшает выбиваемость формовочной смеси как за счет повышения пористости, так и за счет уменьшения остаточной прочности, вероятнее всего, по причине изменения характера роста кристаллогидратов. В то же время прочность остается на достаточном уровне, обеспечивающем заливку металла и высокое качество форм.
В заявленном техническом решении по сравнению с прототипом увеличено содержание затворителя почти в четыре раза, что делает смесь суспензией по консистенции, пригодной для изготовления наливных объемных форм для литья как мелких, так и крупногабаритных изделий.
Диспергирование частиц кварцевого песка до зернистости 50…160 мкм обеспечивает высокое качество отпечатка форм на цементном связующем, а также их требуемые физико-механические характеристики. При этом диспергирование может быть осуществлено простым помолом кварцевого песка, например марок 3К3О2О3 или 5К3О2 О3 (ГОСТ 213 8-91).
Применение в качестве связующего портландцемента позволяет получать отливки из сплавов черных металлов с высокой температурой заливки, так как цемент, в отличие от гипса, гораздо устойчивее к действию высоких температур.
Подготовку заявляемой смеси для изготовления форм и стержней на цементном связующем при производстве отливок из цветных, черных и драгоценных сплавов осуществляют следующим образом. Навешивают расчетное количество портландцемента и диспергированного кварцевого песка. Затем отмеряют необходимое количество воды и растворяют в ней нужное количество нитрата алюминия.
Перед изготовлением форм и стержней в предварительно подготовленный затворитель, из расчета 360…380 мл затворителя на 1 кг сухих составляющих засыпают портландцемент, перемешивают в течение 0,5-1 мин и затем засыпают песок. Далее смесь тщательно перемешивают при скорости вращения крыльчатки 3000…6000 об/мин. После этого суспензия используется для изготовления форм и стержней. При потере смесью достаточного уровня текучести возможно разжижить ее вновь дополнительным перемешиванием. После изготовления форма сушится, затем производится вытопка (удаление) модельного состава горячим воздухом при температуре 120-160°С и прокалка форм при 550°-700°С. Температура форм перед заливкой металла снижается до 400-500°С.
Содержание в предлагаемой смеси портландцемента менее 12,72 мас.%, приводит к увеличению времени ее загустевания, что, в свою очередь, отрицательно сказывается на прочности, осыпаемости готовых форм и седиментационной устойчивости самой формовочной смеси, а также к снижению качества поверхности готовой отливки. Причиной этого является недостаток связующего материала в формовочной смеси. Напротив, содержание портландцемента более 17,90 мас.%, приводит к чрезмерному увеличению прочности и ухудшению выбиваемости, а также удорожанию формовочной смеси.
Количество нитрата алюминия девятиводного в составе смеси 1,79…3,18 мас.% является оптимальным с позиции живучести смеси, максимальной седиментационной устойчивости суспензии, малой осыпаемости форм и легкой выбиваемости формовочной смеси. Содержание в смеси нитрата алюминия менее 1,79 мас.% приводит к чрезмерному увеличению времени начала затвердевания смеси, расслоению ее, а так же затрудненной выбиваемости отливок из форм вследствие высокой прочности смеси после заливки их металлом. Содержание нитрата алюминия более 3,18% приводит к быстрому схватыванию смеси, то есть к потере способности перемешиваться, заполнять полость опоки и, следовательно, невозможности получения качественных отливок.
Также на эти свойства суспензии и готовой формы оказывает влияние затворитель (вода), оптимальное количество которого находится в пределах 36-38 мас. ч. на 100 мас. ч. сухих компонентов смеси.
В заявленном составе рекомендуется использовать портландцемент по ГОСТ 10178-85.
Предлагаемый состав смеси для изготовления форм и стержней на цементном связующем иллюстрируется следующим примером.
Пример. Готовят сухую смесь из портландцемента марки ПЦ-400 (ГОСТ 10178-85) и диспергированного кварцевого песка. Затем взвешивают нитрат алюминия и растворяют его в затворителе — дистиллированной воде, далее вводят саму сухую смесь с последующим перемешиванием в течение 1,5-2 мин.
Параллельно для получения сравнительных данных осуществляют приготовление смеси на цементном связующем согласно прототипу. Составы смесей приведены в табл.1.
Подготовленные смеси используют для изготовления форм и стержней на цементном связующем с фиксацией их физико-механических свойств.
Показателями для сравнения являются коэффициент термического линейного расширения (КТЛР) смеси в интервале температур 20…700°С, прочность форм на сжатие после сушки и после прокалки, осыпаемость формовочной смеси после прокалки форм, шероховатость поверхности отливок, полученных в эти формы.
КТЛР определяли на дилатометре “PAULIK”, используя образцы диаметром 5 мм и высотой 30 мм.
| Таблица 1 Составы смесей | ||||||
| Наименование ингредиентов | Количество ингредиентов, % масс., в смесях | |||||
| прототип | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| Портландцемент | 8,0 | 12,90 | 12,72 | 17,9 | 17,67 | 14,23 |
| Кварцевый песок | 81,0 | — | — | — | — | — |
| Мелкодиспереный кварцевый песок | — | 58,80 | 57,95 | 53,76 | 53,00 | 56,94 |
| Поверхностно-активное вещество | 3,5 | — | — | — | — | — |
| Нитрат алюминия девятиводный | — | 1,79 | 3,18 | 1,79 | 3,18 | 2,49 |
| Сульфат алюминия | 1,0 | — | — | — | — | — |
| Силикат натрия | 2,0 | — | — | — | — | — |
| Вода | Остальное | Остальное | ||||
Прочность форм определяли, испытывая на сжатие стандартные образцы диаметром и высотой 50 мм после выдержки на воздухе через 24 и 72 часа, после прокалки (700°С, 3 часа) и охлаждения до комнатной температуры.
Осыпаемость формовочной смеси оценивали по стандартной методике на приборе модели 056 для определения осыпаемости формовочных смесей.
Шероховатость отливок из бронзы БрО5Ц5С5 определяли на профилометре модели 296.
Результаты испытаний смесей приведены в табл.2.
Результаты испытаний показывают, что по сравнению с прототипом заявленный состав смеси позволяет в 1,2-1,5 раза уменьшить КТЛР, повысить прочность форм после прокалки в 6-10 раз до уровня, который обеспечивает получение качественных отливок и препятствует разрушению формы во время заливки металла, понизить осыпаемость форм после прокалки и улучшить в 2-16 раз качество поверхности отливки.
| Таблица 2 Результаты испытаний | ||||||
| Показатели | Результаты испытаний смесей по составам | |||||
| прототип | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| 1. КТЛР смеси в интервале температур 20…800, 10-5, 1/°C | 1,31 | 1,09 | 1,09 | 0,86 | 0,86 | 0,91 |
| 2. Прочность форм при сжатии, МПа: | ||||||
| а) выдержка на воздухе 24 часа | 0,28 | 0,23 | 0,25 | 0,31 | 0,33 | 0,28 |
| б) выдержка на воздухе 72 часа | 0,31 | 0,51 | 0,51 | 0,91 | 0,92 | 0,56 |
| в) после прокалки | 0,03 | 0,23 | 0,17 | 0,29 | 0,22 | 0,22 |
| 3. Осыпаемость форм после прокалки, % | 100 | 1,26 | 1.75 | 0,59 | 1,16 | 1,18 |
| 4. Шероховатость поверхности отливки Rz , мкм | 160-320 | 20-80 | 20-80 | 20-80 | 20-80 | 20-80 |
Смесь прошла промышленные испытания на ЗАО «Уральская бронза» (г. Челябинск) на широкой номенклатуре художественных отливок массой от 50 г до 80 кг. Были получены качественные отливки, себестоимость которых в 1,8-2 раза ниже, чем при производстве в оболочковые формы на основе гидролизованного этилсиликата.
Учитывая улучшенный комплекс технологических свойств смеси, ее универсальный характер, заявленный состав может быть использован в точном литье практически на любом предприятии страны.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Патент РФ №2175909. Смесь для изготовления форм и стержней на гипсовом связующем при производстве отливок из цветных и драгоценных сплавов / Ердаков И.Н., Знаменский Л.Г., Кулаков Б.А., Дубровин В.К., и др. Бюл. №32, 2000.
2. Магницкий О.Н., Пирайнен В.Ю. Художественное литье. — СПб.: Политехника, 1996. — 213 с.
3. Дорошенко С.П., Ващенко К.И. Наливная формовка: Монография.: — Киев: Вища школа. Головное изд-во, 1980. — 176 с.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Смесь наливная самотвердеющая для изготовления форм и стержней при производстве отливок по выплавляемым моделям, включающая мелкодисперсный наполнитель на основе кремнезема, портландцемент и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит нитрат алюминия девятиводный при следующем соотношении указанных ингредиентов, мас.%:
Портландцемент 12,72-17,90
Мелкодисперсный кварцевый песок 53,00-58,80
Нитрат алюминия девятиводный 1,79-3,18
Вода Остальное
www.freepatent.ru
Нитрат алюминия 9-водный
Нитрат алюминия 9-водный
ГОСТ 3757-7
Al(NO3)3*9h3O
Нитрат алюминия, азотнокислый алюминий — Al(NO3)3, неорганическое соединение, алюминиевая соль азотной кислоты.
Помимо собственно безводного нитрата, у алюминия существуют и основные нитраты: AlOH(NO3)2 и Al(OH)2NO3, а также ряд гидратированных солей Al(NO3)3•xH2O (х = 4, 6, 8, 9), среди которых наиболее стабилен нонагидрат: Al(NO3)3•9H2O.
Безводный нитрат алюминия представляет собой белое или бесцветное кристаллическое, чрезвычайно гигроскопичное вещество, дымящее на воздухе. Хорошо растворим в холодной воде (63,7 % при 25 °C) и полярных органических растворителях. Температура плавления 66 °C (с разложением), в вакууме возгоняется при 50 °C.
Нонагидрат Al(NO3)3•9H2O — белые кристаллы, расплывающееся на воздухе, с моноклинной структурой (a=1,086 нм, b=0,959 нм, c=1,383 нм, β=95,15°, z=4, пространственная группа P21/a). При нагревании чуть выше температуры плавления (73,6 °C) теряет сперва одну, а затем ещё две молекулы воды.
Плотность водного раствора нитрата алюминия при 18 °C:
| 1 % | 2 % | 4 % | 6 % | 8 % | 10 % | 12 % | 14 % | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Плотность, г/л | 1006,5 | 1014,4 | 1030,5 | 1046,9 | 1063,8 | 1081,1 | 1098,9 | 1117,1 |
| 16 % | 18 % | 20 % | 24 % | 28 % | 30 % | 32 % | — | |
| 1135,7 | 1154,9 | 1174,5 | 1215,3 | 1258,2 | 1280,5 | 1303,6 | — |
Химические свойства
- При растворении в воде подвергается гидролизу:
- Водные растворы нитрата алюминия имеют pH от 2,5 до 3,7.
- При нагревании гидролиз можно провести полностью:
- Вступает в реакцию со щелочами:
- Реакция с концентрированным водным раствором аммиака может идти по двум направлениям.
- На холоде:
- При нагревании:
- При нагревании разлагается :
- Нонагидрат при сильном нагревании (135 °C) сперва образует основную соль Al(OH)2NO3•1,5H2O, а при более высокой температуре (200 °C) разлагается до аморфного оксида алюминия.
- Нитрат алюминия является сильным окислителем — его безводная форма со взрывом реагирует со многими органическими растворителями (например: с диэтиловым эфиром и бензолом).
himmax.ru
Суспензия огнеупорная для оболочковых форм по выплавляемым моделям
Изобретение относится к литейному производству. Суспензия включает этилсиликат, спиртовой раствор нитрата алюминия девятиводного, микропорошки электрокорунда, алюминиевый порошок и оксид иттрия при следующем соотношении компонентов, мас.%: этилсиликат 5,0-8,0; спирт этиловый 14,0-17,0; нитрат алюминия девятиводный 1,3-2,0; кислота соляная или азотная 0,06-0,1; поливинилбутираль 0,03-0,09; алюминиевый порошок 3,0-6,0; оксид иттрия 4,0-8,0; микропорошки электрокорунда — остальное. Обеспечивается уменьшение степени взаимодействия керамической формы с металлом отливок. 2 табл.
Изобретение относится к литейному производству, в частности к изготовлению отливок из тугоплавких химически активных металлов, жаропрочных и других высоколегированных сплавов по выплавляемым моделям.
В настоящее время перспективным конструкционным материалом в авиакосмической промышленности, судостроении, химическом и нефтяном машиностроении являются титановые сплавы. По сравнению со стальными деталями, титановые оказываются прочнее при одинаковой массе. При температурах до 500°C титановые сплавы противостоят коррозии лучше нержавеющих и жаростойких сталей.
Основным недостатком титана является его химическая активность при высоких температурах, особенно в жидком состоянии, вследствие чего плавка и заливка сплавов на его основе осуществляется в вакууме. Расплавленный титан активно взаимодействует с кислородом, углеродом и азотом, а также со многими огнеупорными материалами. Недостаточная химическая инертность литейной формы к заливаемому титановому сплаву приводит к образованию на отливках поверхностных дефектов и видоизмененного слоя повышенной твердости, что увеличивает трудоемкость ее обработки и резко снижает эксплуатационные характеристики литой детали. /Производство отливок из сплавов цветных металлов / А.В.Курдюмов и др. — М.: Металлургия, 1986. — с.287…293/. В применяемых керамических литейных формах по выплавляемым моделям наиболее химически активным компонентом является кремнезем связующего, который в вакууме при температурах заливки и прогрева форм подвергается термической диссоциации с выделением монооксида кремния, а также атомарного и молекулярного кислорода, окисляющих компоненты сплава.
Наиболее близкой по технической сущности является суспензия для изготовления оболочковых литейных форм по выплавляемым моделям, включающая перхлорат калия /Авторское свидетельство СССР №1238880. МКИ 4 В22С 1/16. Суспензия для изготовления оболочковых литейных форм по выплавляемым моделям / Александров В.М., Кулаков Б.А., Солодянкин А.А. и др. Бюл. №23, 1986./ Смесь включает раствор гидролизованного этилсиликата, алюминиевый порошок, перхлорат калия и огнеупорный наполнитель, мас.%:
| раствор гидролизованного этилсиликата | 20…40 |
| алюминиевый порошок | 1,5…8,0 |
| перхлорат калия | 0,1…1,0 |
| огнеупорный наполнитель | остальное |
Суспензия данного состава позволяет снизить содержание свободного диоксида кремния и получать отливки из титановых сплавов, заливаемых в холодные формы, однако при заливке в нагретые до 800…1000°С керамические формы, остаточный кремнезем способен взаимодействовать с заливаемым сплавом, изменять его состав и структуру и ухудшать эксплуатационные свойства.
В основу изобретения положена техническая задача по созданию формовочной огнеупорной суспензии для уменьшения степени взаимодействия керамической формы с металлом отливок.
Указанная задача решается тем, что огнеупорная суспензия для оболочковых форм по выплавляемым моделям, включающая этилсиликат, растворитель, огнеупорный наполнитель на основе оксида алюминия, алюминиевый порошок и добавку, согласно изобретению, в качестве растворителя этилсиликата применяется спиртовой раствор нитрата алюминия девятиводного, а в качестве добавки используется оксид иттрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Этилсиликат | 5,0…8,0 |
| Спирт этиловый | 14,0…17,0 |
| Нитрат алюминия девятиводный | 1,3…2,0 |
| Кислота соляная или азотная | 0,06…0,1 |
| Поливинилбутираль | 0,03…0,09 |
| Алюминиевый порошок | 3,0…6,0 |
| Оксид иттрия | 4,0…8,0 |
| Микропорошки электрокорунда | остальное |
Количество этилсиликата обусловлено прочностными характеристиками формы и ее химической активностью по отношению к заливаемому металлу. Содержание этилсиликата менее 5,0% мас. не позволяет достигнуть необходимой минимальной прочности форм, а содержание более 8,0% мас. увеличивает химическую активность форм.
Содержание этилового спирта обусловлено содержанием кремнезема в гидролизованном этилсиликате, т.е. в жидкой соствляющей суспензии и достижением необходимых технологических параметров вязкости.
Нитрат алюминия девятиводный в спиртовом растворе диссоциирует и впоследствии равномерно распределяется в пространственной структуре кремнезоля. При прокалке форм он разлагается с образованием аморфного оксида алюминия и впоследствие при температурах 950…1100°С спекается с диоксидом кремния связующего, образуя химически более инертное соединение — муллит. Содержание нитрата алюминия менее 1,3% не обеспечивает связывание активной составляющей кремнезема формы. Содержание более 2,0% снижает прочность литейной формы вследствие нарушения пространственной структуры силоксанов в связующем.
Кислота является катализатором гидролиза этилсиликата. Содержание кислоты менее 0,06% не обеспечивает прохождения качественного гидролиза. Увеличение содержания кислоты более 0,1% может снизить живучесть формовочной суспензии.
Поливинилбутираль создает на поверхности суспензии органическую полимерную пленку и препятствует испарению растворителя из связующего. При содержании поливинилбутираля менее 0,03% содержание растворителя в супензии умньшается, и она приобретает повышенную вязкость. При содержании более 0,09% суспензия очень долго стекает с модели и не обсыхает на модельном блоке.
Алюминиевый порошок способствует повышению эффективности спекания наполнителя и достижения необходимой прочности форм после прокалки. Содержание менее 3%; не обеспечивает необходимой прочности, содержание более 6% повышает вероятность хрупкого разрушения формы в процессе заливки.
Оксид иттрия, как основной оксид, при прокалке эффективно связывает остаточный диоксид кремния связующего в силикат иттрия, который более устойчив, чем кремнезем, к заливаемому сплаву. Содержание оксида иттрия взаимосвязано с полнотой соединения в силикат иттрия остаточного диоксида кремния, не муллитизированного введенным при гидролизе нитратом алюминия. При содержании оксида иттрия менее 4% связывание кремнезема проходит не в полной мере, увеличение содержания более 8% нецелесообразно, так как не приводит к повышению эффективности процесса, а ведет лишь к повышению стоимости форм.
Приготовление суспензии осуществляют следующим образом.
Готовят 10…12 мас.%. раствор нитрата алюминия девятиводного Al(NO3)3·9H2O ГОСТ 3757-75 в этиловом спирте.
Суспензию готовят раздельным способом. Связующим служит раствор гидролизованного этилсиликата марки ЭТС-40. В качестве органического растворителя применяют раствор нитрата алюминия девятиводного в этиловом спирте, а в качестве катализатора гидролиза — соляную или азотную кислоту. Гидролиз проводят следующим образом. Смешивают технический этилсиликат со спиртовым раствором нитрата алюминия девятиводного в присутствии катализатора — азотной или соляной кислоты и антииспарителя — поливинилбутираля и перемешивают в течение 40…60 мин. До приготовления суспензии связующее выдерживается в течение 18…36 часов. Условное содержание SiO2 в гидролизованном этилсиликате составляет SiO2 8…12%. Связующее имеет состав, мас.%:
| Этилсиликат-40 | 18,6…28,4 |
| Кислота | 0,21…0,32 |
| Поливинилбутираль | 0,1…0,3 |
| Спиртовой раствор нитрата алюминия девятиводного | 81,3…70,1 остальное |
Суспензию готовят введением в связуюощее поршкообразных компонентов — алюминиевого порошка, оксида иттрия и микропорошков электрокорунда. Соотношение жидкой и твердой составляющей суспензии находится в пределах от 1:2,8 до 1:3,6, что обеспечивает условную вязкость в пределах 15…45 с и соотношение всех компонентов согласно формуле изобретения.
В качестве корундовой составляющей огнеупорного наполнителя суспензии используют смесь порошков белого электрокорунда, например следующего состава, мас.%: М5 — 25; №3 — 40; №5 — 35.
В качестве алюминиевого порошка предпочтительнее использовать порошок марки АСД-4, как наиболее дисперсный, имеющий высокую удельную поверхность.
Оксид иттрия используется в виде плавленого дисперсного порошка с размером зерен 5…10 мкм.
Вязкость огнеупорной суспензии по вискозиметру ВЗ-4 для 1-го слоя 30…45 с., для 2-го 25-30 с, и для остальных 15-22 с. В качестве присыпки используют электрокорунд белый фракции №20 для 1-го слоя и фракции №50 для остальных.
При изготовлении форм из предлагаемой суспензии сушку нанесенных слоев осуществляют на воздухе, в воздушно-аммиачной среде, а также вакуумно-аммиачным способом.
Удаление разовых моделей осуществляют в горячей модельной массе, в воде, горячим воздухом, нагретым воздухом в автоклавах. Формы прокаливают в окислительной атмосфере при 1000…1200°С в течение 4…6 ч.
Изготавливают 5-слойные стандартные керамические образцы и 9-слойные формы.
Заливку титановых сплавов производят в печи ВДЛ-4, вакуум в печах достигает 10-2 мм рт. ст.
Для получения сравнительных данных осуществляют также изготовление литейных форм из смеси согласно прототипу.
Составы смесей приведены в табл.1, свойства литейных форм и показатели качества отливок приведены в табл.2.
| Таблица 1 | ||||
| Составы суспензий | ||||
| Наименование ингредиентов | Количество ингредиентов, мас.% | |||
| прототип | 1 | 2 | 3 | |
| Этилсиликат | 6,5 | 5,0 | 6,5 | 8,0 |
| Спирт этиловый | 15,5 | 17,0 | 15,5 | 14,0 |
| Нитрат алюминия девятиводный | — | 2,0 | 1,7 | 1,3 |
| Кислота | 0,07 | 0,06 | 0,08 | 0,1 |
| Поливинилбутираль | 0,06 | 0,09 | 0,06 | 0.3 |
| Алюминиевый порошок | 4,0 | 6,0 | 4,0 | 4,0 |
| Оксид иттрия | — | 4,0 | 6,0 | 8,0 |
| Перхлорат калия | 0,6 | — | — | — |
| Микропорошки электрокорунда | остальное | остальное |
| Таблица 2 | ||||
| Результаты испытаний смесей по составам | ||||
| Показатели | Результаты испытаний по составам | |||
| прототип | 1 | 2 | 3 | |
| Прочность форм на изгиб после вытопки, МПа | 3,5 | 5,4 | 5,8 | 4,9 |
| Прочность форм на изгиб после прокалки, МПа | 3,9 | 1,1 | 1,0 | 9,1 |
| Глубина видоизмененного слоя отливки,, мкм | 110 | 23 | 26 | 25 |
| Шероховатость поверхности отливки, Ra | 10 | 8 | 8 | 8 |
| Класс размерной точности отливки по ГОСТ 26645-85 | 5 | 5 | 5 | 5 |
Результаты испытаний показывают, что по сравнению с прототипом заявленный состав смеси позволяет получить керамические формооболочки, превосходящие по механическим свойствам прототип, в то же время снизить их химическую активность по отношению к заливаемому титановому сплаву, и соответственно, существенно уменьшить образование видоизмененного слоя на отливках.
Заявленный состав может быть использован в литье по выплавляемым моделям титановых и других химически активных сплавов.
Суспензия огнеупорная для оболочковых форм по выплавляемым моделям, включающая этилсиликат, растворитель, огнеупорный наполнитель на основе оксида алюминия, алюминиевый порошок и добавку, отличающаяся тем, что в качестве растворителя этилсиликата она содержит спиртовой раствор нитрата алюминия девятиводного, а в качестве добавки содержит оксид иттрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Этилсиликат | 5,0-8,0 |
| Спирт этиловый | 14,0-17,0 |
| Нитрат алюминия девятиводный | 1,3-2,0 |
| Кислота соляная или азотная | 0,06-0,1 |
| Поливинилбутираль | 0,03-0,09 |
| Алюминиевый порошок | 3,0-6,0 |
| Оксид иттрия | 4,0-8,0 |
| Микропорошки электрокорунда | остальное |
www.findpatent.ru
Алюминий азотнокислый 9-водный, Ч | Компания МегаХим
Нитрат алюминия, алюминий азотнокислый, соль алюминия азотной кислоты — соединение относится к трехосновным солям, то есть на один атом металла приходится три иона азотной кислоты.
У нас Вы можете приобрести алюминий азотнокислый девяти водный.
- Соединение представляет собой бесцветные ромбические кристаллы, дымящиеся на открытом воздухе.
- Чрезвычайно гигроскопично.
- Сильный окислитель.
- При нагревании до температуры плавления теряет до трех молекул воды.
- В безводном состоянии способен к взрыву при использовании совместно с органическими неполярными растворителями. Например, с толуолом, бензолом и серным эфиром.
- Может растворяться в органических полярных растворителях. Например, в этиловом спирте.
Физические свойства
| М. вес | 375 |
| Температура плавления | 72o С |
| Растворимость в воде | 24125 |
| Плотность, г/см3 | 1,72 |
| Температура кипения при н.у. | 135o С |
Cпецификация
| Массовая доля 9-водного азотнокислого алюминия (Al(NO3)3 * 9 h3O) | не менее 98 97% |
| Массовая доля нерастворимых в воде веществ, % | не более 0,010 |
| Массовая доля сульфатов (SO4), % | не более 0,010 |
| Массовая доля хлоридов (Cl), % | не более 0,002 |
| Массовая доля железа (Fe), % | не более 0,004 |
| Массовая доля тяжелых металлов (Pb), % | не более 0,0005 |
| Массовая дол суммы калия и натрия (K+Na), % | не более 0,050 |
| pH раствора препарата с массовой долей % | 5 |
Области применения
Азотнокислый алюминий используется в металлургии, легкой промышленности, научных исследованиях в области ядерной физики и многих других.
Также:
- водным раствором нитрата алюминия протравливают ткани перед их окрашиванием, а также дубят кожу;
- при разделении нефти по фракциям применяется как катализатор;
- в литейной промышленности используют как противокоррозионный агент;
- в косметической — для производства антиперспирантов.
Условия работы и хранения
Вещество имеет класс опасности 5 с подклассом 5.1.
На открытом воздухе алюминий азотнокислый может вызвать раздражение и последующий отек дыхательной системы. Поэтому в связи с физиологическим воздействием на организм человека при работе с ним нужно использовать индивидуальные защитные средства.
Помещения, где находится вещество, должны быть снабжены специальной приточно-вытяжной вентиляцией.
Алюминий азотнокислый 9 водный необходимо хранить в специализированных крытых складских помещениях.
xn—-7sbihstf4e.xn--p1ai
Алюминий азотнокислый девятиводный (нитрат) особо чистый в Стерлитамаке (Алюминий азотнокислый 9-водный)
Международное название: Aluminium nitrate nonahydrate, nitric acid aluminium saltСвойства:
- Бесцветные кристаллы.
- Растворим в воде, спирте, ацетоне.
- Может воспламенять органические вещества.
- Температура плавления 70С.
- Токсичен.
При нагревании Al(NO3)3·9H2O до 150-180 °С в присутствии паров воды образуется основная соль [Al(NO3)(OH)2]·5H2O, которая при 350 °С переходит в Al2O3·3H2O, а при 500-550 °С в Al2O3.
Применение:
Квалификации Ч,ЧДА алюминия азотнокислого 9водногоиспользуются в научно-исследовательских работах, химических лабораториях для получения стандартных растворов при колориметрическом определении алюминия и приготовления алюминиевых катализаторов, в химической промышленности для получения гидроокиси и окиси алюминия высокой степени чистоты, в фармацевтической промышленности и других отраслях промышленности.
Применяется в качестве протравы при крашении тканей, дубитель в кожевенной промышленности.
Используется при получении катализатора для очистки нефти от соединений, содержащих S.
Показатели качества алюминия азотнокислого 9водного:
Наименование показателя
чда
ч
Массовая доля 9-водного азотнокислого алюминия (Al(NO3)3 x9 h3O), %, не менее
98
97
Массовая доля нерастворимых в воде веществ, %, не более
0,010
0,020
Массовая доля сульфатов (SO4), %, не более
0,010
0,010
Массовая доля хлоридов (Cl), %не более
0,002
0,005
Массовая доля железа (Fe), %не более
0,004
0,010
Массовая доля тяжелых металлов (Pb), %, не более
0,0005
0,0010
Массовая дол суммы калия и натрия (K+Na), %не более
0,050
не норм.
pH раствора препарата с массовой долей 5%
2,5
не норм.
Дополнительные параметры:
Упаковка
Алюминий азотнокислый 9-водный упаковывается в 25 кг полипропиленовый мешок с полиэтиленовым вкладышем. Партии выше одной тонны укладываються на палеты по 40 мешков на одном палете общим весом 1(одна) тонна нетто.
Номер в Российском регистре потенциально опасных химических и биологических веществ России
—
Номер в государственном реестре опасного фактора Украины
В000961
Номер ООН
1438
Класс опасности
5.1
Коды риска
R8; R36; R37; R38; R41;
Коды безопастности
S17 S26; S27; S36; S37; S39;
Группа упаковки
III
1. Препарат получают действием азотной кислоты на гидроокись алюминия: Al(OH)3 +3HNO3=Al(NO3)3 +3H2O
В фарфоровую чашку помещают 875 г влажной пасты Al(OH)3 (приготовление см. в разд. «Алюминий гидроокись») и вносят небольшими порциями 370 мл HNO3 (пл. 1,34), помешивая стеклянной палочкой. Образовавшийся мутный раствор упаривают на водяной бане до тех пор, пока плотность его не станет равной 1,52 (при 50 °С). Раствор охлаждают, при этом он полностью закристаллизовывается. Затем добавляют 500 мл воды, перемешивают до полного растворения кристаллов и фильтруют. Раствор снова упаривают на водяной бане до плотности 1,52 (при 50 °С) и охлаждают. При медленном охлаждении образуются крупные кристаллы, которые отделяют на воронке Бюхнера (без фильтра) и промывают 2раза небольшими порциями воды (10-15 мл). Маточный раствор кристаллизуют, как описано выше. Обе фракции кристаллов выдерживают в течение суток в эксикаторе над твердым NaOH и затем переносят в банки с притертыми пробками.
Выход ~450 г. Полученный препарат обычно соответствует реактиву квалификации чда (чистые для анализа).
2. Можно получать Al(NO3)3·9H2O, сливая горячие растворы 130 г Al2(SO4)3·18H2O в 600 мл воды и 140 г Ba(NO3)2 в 600 мл воды. Осадок BaSO4 отфильтровывают и фильтрат в отдельных пробах проверяют на отсутствие ионов SO42- (раствором BaCl2) и ионов Ba2+ (разб. H2SO4). При наличии в растворе этих ионов добавляют по каплям растворы Ba(NO3)2 или Al2(SO4)3 соответственно. После отфильтровывания осадка BaSO4фильтрат упаривают, как указано в п. 1. Препарат получается квалификации не выше ч.
bizorg.su