CN101088660A

CN101088660A - 高铝多晶复合骨料的浅色铸铁涂料

Info

Publication number: CN101088660A
Application number: CN 200710012099
Authority: CN
Inventors: 李玲; 许国宇; 吕德志; 谭锐
Original assignee: Shenyang Research Institute of Foundry Co Ltd
Current assignee: Shenyang Research Institute of Foundry Co Ltd
Priority date: 2007-07-13
Filing date: 2007-07-13
Publication date: 2007-12-19
Anticipated expiration: 2027-07-13
Also published as: CN100464895C

Abstract

高铝多晶复合骨料的浅色铸铁涂料，按重量百分比计是由高铝质粉20－40％、莫来石粉10－25％、镁砂粉3－10％、超细助熔剂6－10％、晶核剂0.5－3.5％、有机粘结剂1－3％、膨润土悬浮剂1－6％和溶剂30－40％混合配制成；高铝质粉含Al₂O₃ 70－85％；超细助熔剂为超细辉石类或镧/锶稀土类，粒度为100－500μm；有机粘结剂为松香或树脂；晶核剂是纳米级铝、锆、铬超细固体粉末材料；溶剂为乙醇或异丙醇，乙醇含量≥95％，异丙醇含量≥98％。本发明的涂料在一些重要的机床铸铁件上进行了浇注，结果表明，用上述配方的浅色涂料浇注的铸铁件的表面质量，明显优于传统的黑色石墨涂料，有力改善了作业环境。

Description

高铝多晶复合骨料的浅色铸铁涂料

技术领域

本发明涉及一种铸铁件生产过程中使用的特种铸型涂料，具体是涉及一种高铝多晶复合骨料的浅色铸铁涂料。

背景技术

近年来，随着我国经济建设的迅猛发展，铸件的产量及其出口量逐年增长，我国机床行业90％的铸造车间都采用了呋喃树脂自硬砂工艺。由于呋喃树脂砂在铸铁件上的广泛应用，使我国铸铁件的质量、产量和粉尘污染有了显著的改进。可是，至今我国几乎所有的铸铁件生产厂家还是沿用传统的黑色石墨粉涂料，严重的黑色污染，使铸造企业的环保压力越来越大；而且对于厚大铸铁件仍离不开鳞片石墨和锆英粉作骨料的状况，导致矿产资源的浪费和铸件成本的增加。在步入21世纪的今天，随着人们环保意识的不断增强，我国环保法规的不断出台，对环保的要求也日趋严格，解决铸铁件石墨涂料的黑色污染问题已迫在眉睫。早在20世纪80年代我国就开展了铸铁件用浅色(白色)铸造涂料的研究，例如：1984年钱荷芳等人提出子采用烧结原理研制铸铁件用的白色涂料；1990年肖殿照等人，以涂料的烧结剥离理论为依据，从涂料的流变特性等主要性能出发，通过正交试验法提出了白色涂料的主要组分和合理配比；随后，马金龙发表了“低成本浅色铸造涂料的研制”的文章，提出采用多元组合含锆系列非金属矿物材料的适当组合，以降低耐火骨料的烧结点，达到在金属液浇注时的高温下涂料产生烧结，形成烧结隔离层，提高涂料层的抗粘砂性能。此外，还有迪功等人提出以锆英粉为主要耐火骨料，加入还原阻渗剂氧化锌和碳化硅等辅料的铸铁件浅色涂料和王成才开发的一种以铝矾土为基，另加一种附加剂的耐火材料作骨料，使涂层在铁水浇注的温度下烧结，提高其抗粘砂的能力等。尽管从20世纪80年代以来，在我国发表了许多关于浅色(白色)涂料的报导，但是，大多数是利用传统的一般耐火材料与助熔剂的适当配合，以降低耐火骨料的烧结点，通过骨料的烧结层，起到对铸铁件抗粘砂的作用。尽管传统的一般耐火材料在助熔剂的作用下，能在较低的温度下产生烧结，但其烧结的温度区间太窄，不能满足铸铁件生产中各种大小不一、壁厚不均的复杂铸件高质量的要求，从而使当铸件壁薄处出现烧结时，壁厚处的耐火骨料还没有达到烧结温度，导致铸件厚壁处产生严重的粘砂；反之，当铸件壁厚处产生了烧结，而薄壁处涂层流失、变薄，失去抗粘砂作用。因此，至今我国的浅色(白色)涂料还没有真正应用于生产中。

发明内容

本发明的目的，是提供一种高铝多晶复合骨料的浅色铸铁涂料。该涂料通过金属液浇注的高温作用，可使高铝多晶复合材料涂料能在较宽的温度区间内产生烧结，形成高粘度、高致密、连续的烧结陶瓷涂层；同时，在助熔剂和晶核剂等多种附加剂的协同作用下，在烧结陶瓷涂层中产生“二次晶化”，进一步强化了烧结陶瓷涂层的高温粘度、强度和致密性，从而，较好解决了壁厚不均的复杂铸铁件的表面粘砂问题。

粘砂是铸件常见的一种表面铸造缺陷，不严重时一般不至于使铸件报废，但却给生产带来许多麻烦。它不仅严重影响铸件的外观质量，加速机加时刀具的磨损，而且，增加其清铲工作量和生产成本，严重时还能使铸件报废。近年来，随着我国出口产品的不断增加，对铸件的表面质量要求也越来越严格，防止铸件的粘砂已引起人们的高度重视与广泛的研究。粘砂是高温金属液与型、芯砂表面相互作用的结果，是一个复杂的物理与化学过程，其形成机理至今还没有弄清楚。但我们从大量的生产实践中可以看出，铸件的粘砂大致可分为液态金属渗透性粘砂、化学反应性粘砂和热粘砂等三种主要形式。对于树脂砂铸件来说，最常见的是液态金属渗透性粘砂，它是液态金属渗入砂粒之间的空隙，冷却凝固后将砂粒牢固黏附在铸件表面造成的。金属液中磷、硅或锰等元素，也能降低金属液的表面张力和粘度，增加金属液渗透性粘砂的倾向。化学粘砂，又可根据其与铸件表面结合强度的大小，分为易剥离粘砂和难剥离粘砂等两大类。实践发现，铸钢件表面上的粘砂层厚且易剥离，而铸铁件表面上的粘砂层薄而难剥离。这说明铸钢件中碳含量低，脱氧能力强，在砂型与金属液的界面存在着强烈的氧化性气氛，这种气氛使钢水表面形成大量的Fe₂O₃、Fe₃O₄，这两种氧化物对钢水不润湿，受热后膨胀，使形成的粘砂层成为又厚、又松散易剥离的氧化铁层，采用优质锆英粉作骨料的耐高温涂料就能得到很好的效果。然而，对于铸铁件来说，由于其中所含的C、Si和Mn等元素的含量较高，在高温下可自行脱氧，导致砂型与金属液的界面处氧化性气氛不强，铁水只能氧化成FeO，且氧化速度慢，形成的FeO的数量也少，导致形成一层又薄、又难剥离的粘砂层，所以，铸铁件为了防止化学粘砂，长期以来离不开采用石墨类的铸型涂料，这是我国绝大多数的铸铁件厂采用传统的石墨涂料的原因。可是，严重的黑色污染，不能不使铸造企业承受着极大的环境压力。就是在这种历史背景和铸造生产迫切需求下，我们开发了铸铁件用环保型无石墨的浅色铸型涂料，所发明的涂料主要特点是：浅色环保、涂层强度高、致密性好、抗粘砂能力强，可适用于各种壁厚不均、散热条件不一的复杂铸铁件。

采用的技术方案是：

高铝多晶复合骨料的浅色铸铁涂料，是由高铝质粉20-40％、莫来石粉10-25％、镁砂粉3-10％、超细助熔剂6-10％、晶核剂0.5-3.5％、有机粘结剂1-3％、膨润土悬浮剂1-6％和溶剂30-40％等材料混合配制而成。

上述百分比为重量百分比；

上述高铝质粉中Al₂O₃的含量为70-85％；

上述的超细助熔剂为超细辉石类或镧/锶稀土类等，粒度为100-500μm。

上述有机粘结剂为松香或树脂。

上述晶核剂是纳米级铝、锆、铬等超细固体粉末材料。

上述溶剂为乙醇或异丙醇，乙醇浓度≥95％，异丙醇浓度≥98％。

高铝多晶复合骨料的浅色铸铁涂料的生产方法，是将30-40％的溶剂加上1-6％的膨润土悬浮剂，放入带搅拌器的容器内，高速搅拌均匀，再加入树脂或松香，继续搅拌均匀后，依次加入超细助熔剂6-10％，0.5-3.5％的晶核剂、20-40％的高铝质粉、10-25％的莫来石粉和3-10％的镁砂粉后，充分搅拌均匀，即得。

上述百分比为重量百分比。

本发明采用了高铝多晶的复合耐火材料作涂料的骨料，配以超细助熔剂、晶核剂等，在高温金属液的热作用下而形成一种高粘度、高致密、连续的复合陶瓷涂层，通过耐火骨料组分的改变，可人为地控制耐火骨料的高温烧结温度范围，以满足结构复杂、壁厚不均、温差悬殊的各种铸铁件实际生产的需要。特别是在助熔剂和晶核剂的协同作用下，在陶瓷烧结涂层中又能形成大量高度分散的“二次结晶相”，更进一步提高了陶瓷烧结涂层的致密性，粘稠性及高温耐磨性，对于提高浅色涂料的抗粘砂性起了重要的作用。

本发明的涂料在一些重要的机床铸铁件上进行了浇注，结果表明，用上述配力的浅色涂料浇注的铸铁件的表面质量，明显优于传统的黑色石墨涂料，有力改善了作业环境。

具体实施方式

实施例一

高铝多晶复合骨料的浅色铸铁涂料，是由30％的高铝质粉、莫来石粉20％、镁砂粉6％、超细辉石粉8％、纳米级铝粉0.5％、松香1％、膨润土悬浮剂1％和浓度为95-98％的乙醇33.5％混合配制成。

实施例二

高铝多晶复合骨料的浅色铸铁涂料，是由高铝质粉35％、莫来石粉15％、镁砂粉3.5％、超细辉石粉7％、纳米级锆粉3.5％、酚醛树脂2％、膨润土悬浮剂4％和浓度为95-98％的乙醇30％混合配制成。

实施例三

高铝多晶复合骨料的浅色铸铁涂料，是由25％的高铝质粉、莫来石粉10％、镁砂粉8％、超细辉石粉6.5％、纳米级铬粉1.5％、松香3％、膨润土悬浮剂6％和浓度为98％的乙醇40％混合配制成。

上述三个实施例中百分比为重量百分比，高铝质粉含Al₂O₃为70-85％，超细辉石粉或镧/铝稀土粒度为100-500μm。

Claims

1、高铝多晶复合骨料的浅色铸铁涂料，其特征在于按重量百分比计是由高铝质粉20-40％、莫来石粉10-25％、镁砂粉3-10％、超细助熔剂6-10％、晶核剂0.5-3.5％、有机粘结剂1-3％、膨润土悬浮剂1-6％和溶剂30-40％混合配制成；高铝质粉含Al₂O₃ 70-85％；超细助熔剂为超细辉石类或镧/锶稀土类，粒度为100-500μm；有机粘结剂为松香或树脂；晶核剂是纳米级铝、锆、铬超细固体粉末材料；溶剂为乙醇或异丙醇，乙醇浓度≥95％，异丙醇浓度≥98％。

2、根据权利要求1所述的高铝多晶复合骨料的浅色铸铁涂料，其特征是由30％的高铝质粉、莫来石粉20％、镁砂粉6％、超细辉石粉8％、纳米级铝粉0.5％、松香1％、膨润上悬浮剂1％和浓度为95-98％的乙醇33.5％混合配制成。

3、根据权利要求1所述的高铝多晶复合骨料的浅色铸铁涂料，其特征是由35％的高铝质粉、莫来石粉15％、镁砂粉3.5％、超细辉石粉7％、纳米级锆粉3.5％、酚醛树脂2％、膨润土悬浮剂4％和浓度为95-98％的乙醇30％混合配制成。

4、根据权利要求1所述的高铝多晶复合骨料的浅色铸铁涂料，其特征是由25％的高铝质粉、莫来石粉10％、镁砂粉8％、超细辉石粉6.5％、纳米级铬粉1.5％、松香3％、膨润土悬浮剂6％和浓度为98％的乙醇40％混合配制成。