CO₂硬化水玻璃砂自铸造生产应用以来,已有70多年的历史。它具有硬化快速、发气量低,无毒无味,吨砂成本低,原材料充足等优点,是一种环保型绿色无机粘结剂。但是,很多问题一直困扰着铸造工作者,如普通CO₂硬化法水玻璃加入量高（6%-8%）,存在溃散性差、不易再生及容易吸湿等。为了解决水玻璃粘结剂以上问题,本试验通过改性剂的添加提高粘结剂的粘结强度,改善其溃散性;通过加入粉状促硬剂来进一步提高砂芯硬化强度及其抗吸湿性能;通过对粉状促硬剂+CO₂气体+压缩空气的复合硬化工艺进行优化,解决了水玻璃容易过吹的问题。最后,水玻璃加入量在2%时,该材料及吹气硬化工艺具备优良的综合工艺性能。首先,本文以钠水玻璃作为粘结剂主体,为了进一步提高粘结剂的抗拉强度,对水玻璃进行了有机、无机复合改性,通过对比试验决定了改性剂的种类,通过正交试验确定了改性剂的最优配比。研究结果表明:改性水玻璃的最优配比（质量比）为:水玻璃:氢氧化钾:A剂:硅烷:六偏磷酸钠=1000:80:5:1:4。然后,在对水玻璃复合改性的基础上,进一步对复合硬化工艺,即粉状促硬剂+CO₂气体+压缩空气的各个流程进行选择与优化。通过试验,对各种粉状促硬剂进行了选择与复合,并通过正交试验确定了促硬剂的最优配比（质量比）,即微硅粉:煤粉:N粉=3.5:0.2:0.4;以吹气硬化强度作为试验目标,通过正交试验,确定硬化工艺各参数的最优组合,即CO₂气体吹气流量为30LPM,CO₂气体的吹入时间为25s,压缩空气吹气流量为30LPM,压缩空气的吹入时间为45s。改性后粘结剂的粘度为140mPa·s,密度为1.23g/cm³。在粘结剂加入量（占砂重）2.0%,粉状促硬剂量（占砂重）0.41%,吹气时间为70s条件下,试样即时抗拉强度可达到0.27MPa,4h抗拉强度可达到1.09MPa,24h抗拉强度达到1.28MPa。芯砂流动性好,发气量低,溃散性好,具备优良的综合工艺性能。最后,进行了现场生产验证试验。采用本文制备的改性水玻璃粘结剂及复合吹气工艺制备砂芯,硬化快速,砂芯表面光洁,强度较高,铸件相应内腔表面光洁,清理容易。结果表明该材料及硬化工艺完全能够满足现场铸造生产要求。