本发明属于铸造材料，具体涉及一种发热覆膜砂及其制备方法和应用。
背景技术：
1、铸钢、铸铁和有色合金铸件由于在凝固成型过程中的体积收缩率较大，铸件内部极易产生缩松和缩孔缺陷，导致铸件机械性能和服役寿命严重恶化。因此，为了有效地防止铸件产生缩松和缩孔缺陷，通常在铸件的适当位置上设置冒口以补偿铸件的凝固收缩。目前提高冒口补偿收缩率的措施主要有提高冒口内压力和延长冒口中金属液的保温时间两种方法。其中，延长冒口中金属液的保温时间主要采用两种方式，一种是制备具有保温作用的冒口，一种是制备具有发热功能的冒口。两种方法都能有效地延长冒口中金属液的凝固时间，但是两种方法的效果均比较单一。
2、中国专利申请公开文本cn112846089a中公开了一种发热保温冒口的制备方法，先将原砂、保温材料和树脂置于第一混砂机中，然后加入固化剂混合均匀，得到保温覆膜砂；将发热材料置于第二混砂机中，加入粘结剂混合均匀，得到发热芯材料，将该发热芯材料制备成发热芯；再将发热芯放置到冒口模具中，向模具中注入保温覆膜砂，成型填充，得到湿冒口，最后加热烘干得到发热保温冒口成品。通过该方法制备的冒口同时具有发热和保温的功能，但是该方法使用的发热材料中含有氟元素，而氟元素对金属液和型砂会产生严重的污染。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本发明提供一种发热覆膜砂。该发热覆膜砂既具有保温和发热的功能，同时原料中不含有氟元素；采用该发热覆膜砂制备的冒口也同样兼具保温和发热的功能，能有效延缓金属液的凝固时间，提高补偿收缩效率。
2、具体地，本发明采用如下技术方案：
3、一种发热覆膜砂，由硅砂骨料、酚醛树脂、固化剂、润滑剂和发热剂组成；所述发热剂由保温剂、助燃剂、氧化剂、供热剂、供水剂组成；所述供水剂为五水硫酸铜、七水合硫酸锌、七水合硫酸锰中至少一种；所述发热剂的质量占所述硅砂骨料的质量的比例为0.5％～1％。
4、在优选的方案中，以质量百分比计，所述酚醛树脂占所述硅砂骨料的1％～3％，所述固化剂占所述酚醛树脂的13％～16％，所述润滑剂占所述酚醛树脂的5％～7％。
5、在优选的方案中，所述保温剂为硅藻土，所述助燃剂为焦炭粉，所述氧化剂为高锰酸钾，所述供热剂为铝粉和生石灰。
6、在进一步优选的方案中，以质量百分比计，所述发热剂的组成为：20％～30％硅藻土，5％～8％焦炭粉，10％～15％高锰酸钾，20％～30％铝粉，20％～30％生石灰，10％～15％供水剂。
7、在优选的方案中，所述发热剂的组成成分的目数均≥300目。
8、在进一步优选的方案中，所述发热剂的组成成分的目数均为300～500目。
9、在优选的方案中，所述固化剂为乌洛托品。
10、在优选的方案中，所述润滑剂为硬脂酸钙或/和硬脂酸镁。
11、本发明还提供上述任一项方案中所述的发热覆膜砂的制备方法，包括以下步骤：
12、s1、将所述硅砂骨料加热至110～130℃；
13、s2、将所述酚醛树脂加入到加热后的所述硅砂骨料中，混合均匀，使所述硅砂骨料被所述酚醛树脂包覆，得到第一覆膜硅砂；
14、s3、将所述第一覆膜硅砂与所述固化剂的水溶液混合均匀，得到第二覆膜硅砂；
15、s4、将所述第二覆膜硅砂、所述润滑剂和所述供水剂混合均匀，得到第三覆膜硅砂；
16、s5、将所述保温剂、所述助燃剂、所述氧化剂、所述供热剂和所述第三覆膜硅砂混合均匀，得到所述发热覆膜砂；所述发热覆膜砂的结构由内至外依次由硅砂骨料层、酚醛树脂层、固化剂层、润滑剂和供水剂层、供热层组成。
17、上述制备方法中，所述固化剂使用前配制成水溶液，浓度不做限制，一般将固化剂配制成浓度为20wt％～40％的水溶液。
18、将本发明上述任一项方案中所述的发热覆膜砂制备成发热冒口或/和保温冒口，能够显著延长金属液的凝固时间，提高补充收缩效率。
19、本发明的技术方案具有以下有益效果：(1)本发明中的覆膜砂兼具发热和保温的功能，用其制备成冒口时，得到的冒口同样兼具发热和保温的功能。当金属液注入冒口后，采用发热覆膜砂制备的冒口会自发热，能够有效延缓金属液的降温速度，使金属液的凝固更缓慢，显著提高补偿收缩的效率。(2)本发明中采用五水硫酸铜、七水合硫酸锌、七水合硫酸锰中至少一种化合物作为供水剂，生产覆膜砂时的温度一般为110～130℃，这些化合物在温度不超过130℃时，仅失去部分结晶水或不失去结晶水，不会破坏其自身供水的特性；而在冒口砂芯的制作阶段的温度一般为220～240℃，五水硫酸铜失去全部结晶水的温度为258℃，七水合硫酸锌和七水合硫酸锰失去全部结晶水所需的温度更高，所以使用覆膜砂制备冒口时也不会破坏供水剂的供水性能，不影响其后续使用时的功效。(3)进一步地，当高温金属液注入冒口时，供水剂失去结晶水，水分子被生石灰吸收产生热量，同时铝粉和焦炭粉发生氧化反应放出大量的热；而保温剂会阻止散热起到保温的作用。(4)现有的保温冒口或发热冒口体积大，强度低，需要特殊的防护措施才能长距离运输，导致运输成本较高；而本发明中的发热覆膜砂不受运输条件限制，在需要使用冒口时才用来制备冒口，能够生产各种复杂的冒口，并满足不同特定尺寸的需求。
1.一种发热覆膜砂，其特征在于，所述发热覆膜砂由硅砂骨料、酚醛树脂、固化剂、润滑剂和发热剂组成；所述发热剂由保温剂、助燃剂、氧化剂、供热剂、供水剂组成；所述供水剂为五水硫酸铜、七水合硫酸锌、七水合硫酸锰中至少一种；所述发热剂的质量占所述硅砂骨料的质量的比例为0.5％～1％。
2.根据权利要求1所述的发热覆膜砂，其特征在于，以质量百分比计，所述酚醛树脂占所述硅砂骨料的1％～3％，所述固化剂占所述酚醛树脂的13％～16％，所述润滑剂占所述酚醛树脂的5％～7％。
3.根据权利要求1所述的发热覆膜砂，其特征在于，所述保温剂为硅藻土，所述助燃剂为焦炭粉，所述氧化剂为高锰酸钾，所述供热剂为铝粉和生石灰。
4.根据权利要求2所述的发热覆膜砂，其特征在于，以质量百分比计，所述发热剂的组成为：20％～30％硅藻土，5％～8％焦炭粉，10％～15％高锰酸钾，20％～30％铝粉，20％～30％生石灰，10％～15％供水剂。
5.根据权利要求1所述的发热覆膜砂，其特征在于，所述发热剂的组成成分的目数均≥300目。
6.根据权利要求5所述的发热覆膜砂，其特征在于，所述发热剂的组成成分的目数均为300～500目。
7.根据权利要求1所述的发热覆膜砂，其特征在于，所述固化剂为乌洛托品；或/和，所述润滑剂为硬脂酸钙或/和硬脂酸镁。
8.权利要求1～7任一项所述的发热覆膜砂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.权利要求1～7任一项所述的发热覆膜砂在制备发热冒口或/和保温冒口中的应用。
