CN101596575A - 无填料铸造耐温涂料 - Google Patents
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Abstract
一种无填料铸造耐温涂料，其特点是由磷酸氢铝、水、润湿剂及甲基蓝配制而成，按重量比其配方为：磷酸氢铝为60％～70％、润湿剂为0.01％～0.05％、甲基蓝为0.001％～0.005％、其余为水，配制成比重为1.2～1.3的溶液。其优点是新涂料为水溶液，没有任何填料，也就克服了传统涂料在制备、贮存、实用过程中存在的一切问题；不产生涂层堆积，可较容易获得无余量或少余量铸件；防毛刺、脉纹和防粘砂、烧结的效果是传统涂料无法比拟的；有效防止气孔；有利于降低生产成本。
Description
技术领域
本发明是涉及一种用于铸造生产中，以有机树脂为粘结剂，以石英砂或其它砂为耐火骨料的砂型或砂芯的表面涂覆，以提高铸件表面质量，减少铸件缺陷的无填料铸造耐温涂料。
背景技术
以有机高分子树脂为粘结剂，以石英砂或者其它砂为骨料的造型材料(简称树脂砂)，由于其尺寸精度稳定、生产效率高，造型、制芯强度好已在铸造行业广泛应用。特别是发动机行业的铸造生产中型芯部位(如发动机机体或缸盖水道砂芯)更是非它莫属。
在实际生产实践中，在比较严酷条件下(全部被金属液包围)也产生了很多铸件缺陷，如内腔表面粘砂、烧结、脉纹、毛刺等等，对产品质量影响很大，通过对铸件缺陷的分析认为，产生铸造缺陷的原因主要是如下两方面：一是石英砂在高温极热条件下发生相变、体积膨胀，使砂芯产生裂缝，金属液渗入裂缝后产生毛刺、脉纹。二是树脂粘结剂在高温下热分解，砂芯表面强度损失，沙粒溃散，金属液渗入后形成粘砂，烧结，毛刺，脉纹。为了改善以上两方面的不足，人们在石英砂中混入部分或全部用特种纱(刚玉砂、铬铁矿砂、镁砂、锆砂等耐高温、低膨胀的砂)替代，生产实际中都有较好的效果。由于成本极高，还不可能大规模广泛采用。
用耐高温涂料对砂芯进行表面涂覆，是另一种比较经济的解决铸件缺陷的方法。涂料的基本原理是：以悬浮液状态涂覆型芯表面，干燥后，涂料层介于金属液与铸型芯之间，以改善接触状态和高温下的反应，防止缺陷产生，改善铸件表面质量。
传统涂料一般由耐火填料、载(体)液(或溶剂)、悬浮剂(或稠化剂)、粘结剂及其它化学辅剂组成。它是将耐火填料在载液和粘结剂的作用下填补砂芯表面空隙和凹坑，改进金属液与型芯的界面作用，从而防止铸件缺陷，保证铸件表面获得理想的粗糙度。在传统涂料中，填料和粘结剂是主要成分，而粘结剂大部分采用有机树脂。由于有机粘结剂自身耐高温性能与树脂砂粘结剂相同，都不耐高温(600℃-1400℃)，所以当树脂粘结剂热分解后，涂料层与基层都发生热损而失去强度，这也是传统涂料改善铸件表面质量有效，但效果不稳定、不完美的根本原因。而传统涂料中以无机粘结剂为主要成分的铸造涂料，由于水玻璃、硅溶胶自身为强碱性，处理不好能降低石英砂和其他填料的耐火性，造成涂层的某些缺陷，反而会引起铸件质量不良，甚至造成废品，一般很少用。
发明内容
本发明的目的就是提供一种能解决树脂砂砂芯表面因树脂粘结剂高温过早热分解所造成的表面强度损失导致铸件产生毛刺、脉纹、粘砂、烧结的铸件缺陷的无填料铸造耐温涂料。
本发明的解决方案是这样的：由磷酸氢盐、水、润湿剂及甲基蓝配制而成，按重量比其配方为：
磷酸氢盐 60％～70％
润湿剂 0.01％～0.05％
甲基蓝 0.001％～0.005％
其余为水，配制成比重为1.2～1.3的溶液；
所述的磷酸氢盐是采用比重为1.44±0.03的磷酸氢铝溶液。
磷酸氢盐是可溶性酸性磷酸氢盐，即磷酸二氢盐或倍半氢盐或一氢盐及它们的混合物。其通式为MmOn·xP2O5·yH2O，式中M为金属原子，m和n分别为正整数，x和y分别为正实数。金属原子和磷原子之比即M/P一般为0.25～1的范围。水溶性磷酸盐溶液的制备可以直接用磷酸氢盐产品溶于水来获得，但大多数是采用磷酸和金属氧化物和氢氧化物在水溶液中反应制备。反应示例如下：
3H3PO4+Al(OH)3→Al(H2PO4)3+3H2O
3H3PO4+2Al(oh)3→Al(HPO4)3+6H2O
H3PO4+Al(OH)3→AlPO4+3H2O
随着磷酸和金属氧化物或氢氧化物用量的变化可以得到M/P比值不同的溶液。此种溶液实际上是磷酸、磷酸二氢盐和磷酸一氢盐等的混合液，随着磷酸用量的增加，M/P减少，水溶液的稳定性相应提高。本发明采用M/P比值为0.5-0.8之间，可贮存稳定性在一年以上的磷酸氢铝水溶液为主要成分，少量表面活性剂提高新涂料与砂芯表面润湿性以利于水溶液渗入，同时以甲基蓝为指示剂，控制烘烤程度和以利人为观察。
最佳的磷酸氢盐是采用磷酸氢铝，其中尤其是采用磷酸二氢铝(Al(H2PO4)3+3H2O)或磷酸一氢铝(Al(HPO4)3+6H2O)为最佳。
施用方法：可采用传统的喷涂、刷涂、浸涂等施工方法。
烘干温度：150℃～200℃ 烘烤时间：20～30分钟
本发明的优点是：
一、新涂料为水溶液，没有任何填料，也就克服了传统涂料在制备、贮存、实用过程中存在的一切问题。如：离浆、粘度变化、涂挂性差、涂层刷痕、涂料堆积、涂料开裂、剥落、起泡、起皮、夹灰粘砂和粘灰等。
二、由于没有填料，不产生涂层堆积，可较容易获得无余量或少余量铸件。而这对传统涂料而言，是无法克服的障碍。
三、防毛刺、脉纹和防粘砂、烧结的效果是传统涂料无法比拟的。这是因为传统涂料粘结剂与基体(树脂砂)砂芯粘结剂一样，在高温下强度烧损，全靠耐火填料机械阻挡，当底层(基体)砂芯粘结剂烧损后，涂层耐火填料失去支撑而松散。这一点正是传统涂料防毛刺、脉纹和防粘砂效果不稳定的根本原因。而新涂料除了水，全部是粘结剂。当砂芯表层渗入新涂料后，实际上是一种“替换式粘结剂”，当有机树脂烧损失去强度后，无机粘结剂起作用，大大提高了砂芯的高温强度，这正是无机粘结剂的最大优点。
四、有效防止气孔，树脂砂发气量大一直是人们需要克服的一大缺点，而解决因发气量大而产生的气孔缺陷，最好方法有两种：一种是减少发气源，即树脂粘结剂尽可能地减少加入量(在保证制芯、起模强度的前提下)；一种是二次烘烤，这是对厚大型芯内层中间无法在制芯时充分固化而实施的补救措施，也是涂料施用后烘干的必要过程。由于传统浆涂料、粘结剂分解温度有限，因而人们在二次烘烤时，不能采用更高温度(150℃)和更长时间。以二次烘烤为减少发气量的方法就不能很彻底。而新涂料施用后，树脂砂芯可以用更高温度(200℃)、更长时间烘烤，这样砂芯强度无损，反而提高，从而大大减少发气量，从根本上有利于气孔缺陷的克服。
五、有利于降低生产成本，新涂料对不同原砂的树脂砂进行了长期试验，结果发现无论原砂采用普通石英砂还是特种砂(宝珠砂、刚玉砂等)，只要是有机树脂为粘结剂，新涂料防止毛刺、脉纹、烧结的效果没有区别。换言之，减少或不用特种砂在新涂料的作用下，也能获得高品质铸件，因而显著降低成本(石英砂是特种砂价格的十分之一)，经济效益很高。
具体实施方式
本发明由磷酸氢盐、水、润湿剂及甲基蓝配制而成，按重量比其配方为：
磷酸氢盐 60％～70％
润湿剂 0.01％～0.05％
甲基蓝 0.001％～0.005％
其余为水，配制成比重为1.2～1.3的溶液；
所述的磷酸氢盐是采用比重为1.44±0.03的磷酸氢铝溶液。
所述的磷酸氢盐是指磷酸二氢盐或倍半氢盐或一氢盐及它们的混合物。
较佳的实施方式是所述的磷酸氢盐是指磷酸氢铝。
在最佳的实施方式中，所述的磷酸氢铝是指磷酸二氢(Al(H2PO4)3+3H2O)铝或磷酸一氢铝(Al(HPO4)3+6H2O)。
具体实施例：
以磷酸二氢(Al(H2PO4)3+3H2O)铝或磷酸一氢铝(Al(HPO4)3+6H2O)为原料。
所述的润湿剂是采用规格为TX-10至TX-16的润湿剂。
少量润湿剂提高新涂料与砂芯表面润湿性以利于水溶液渗入，同时以甲基蓝为指示剂，控制烘烤程度和以利人为观察。
配制方法：将上述原料配制后，混合成溶液。
实施例：(按重量比)
| 磷酸氢铝 | 润湿剂 | 甲基蓝 | 水 | 比重 | |
| 实施例1 | 60％ | 0.01％ | 0.001％ | 其余为水 | 1.20 |
| 实施例2 | 62％ | 0.02％ | 0.002％ | 其余为水 | 1.25 |
| 实施例3 | 65％ | 0.03％ | 0.003％ | 其余为水 | 1.25 |
| 实施例4 | 67％ | 0.04％ | 0.004％ | 其余为水 | 1.30 |
| 实施例5 | 70％ | 0.05％ | 0.005％ | 其余为水 | 1.30 |
| 实施例6 | 69％ | 0.02％ | 0.001％ | 其余为水 | 1.30 |
| 实施例7 | 63％ | 0.05％ | 0.003％ | 其余为水 | 1.22 |
磷酸氢铝也可以采用粉状原料，加水配制成比重为1.44±0.03的磷酸氢铝溶液来使用。
所述的TX-10至TX-16的润湿剂中的TX属非离子型表面活性剂，全称：聚氧化乙烯壬基酚醚，TX-10中的10表示聚合物的聚合度，即
n＝10-16之间。
Claims (5)
1.一种无填料铸造耐温涂料，其特征在于由磷酸氢盐、水、润湿剂及甲基蓝配制而成，按重量比其配方为：
磷酸氢盐 60％～70％
润湿剂 0.01％～0.05％
甲基蓝 0.001％～0.005％
其余为水，配制成比重为1.2～1.3的溶液；
所述的磷酸氢盐是采用比重为1.44±0.03的磷酸氢盐溶液。
2.根据权利要求1所述的无填料铸造耐温涂料，其特征在于所述的磷酸氢盐是指磷酸二氢盐或倍半氢盐或一氢盐及它们的混合物。
3.根据权利要求1所述的无填料铸造耐温涂料，其特征在于所述的磷酸氢盐是指磷酸氢铝。
4.根据权利要求3所述的无填料铸造耐温涂料，其特征在于所述的磷酸氢铝是指磷酸二氢铝或磷酸一氢铝。
5.根据权利要求1所述的无填料铸造耐温涂料，其特征在于所述的润湿剂是采用规格为TX-10至TX-16的润湿剂。
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|---|---|---|---|
| CNA2008103019540A CN101596575A (zh) | 2008-06-04 | 2008-06-04 | 无填料铸造耐温涂料 |
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| CNA2008103019540A CN101596575A (zh) | 2008-06-04 | 2008-06-04 | 无填料铸造耐温涂料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101596575A true CN101596575A (zh) | 2009-12-09 |
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| CNA2008103019540A Pending CN101596575A (zh) | 2008-06-04 | 2008-06-04 | 无填料铸造耐温涂料 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN101596575A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102744362A (zh) * | 2012-07-26 | 2012-10-24 | 珠海市斗门福联造型材料实业有限公司 | 一种兼具干湿指示功能和烧结剥离功能的醇基铸造涂料及其生产工艺 |
| CN103468035A (zh) * | 2013-08-14 | 2013-12-25 | 苏州康华净化系统工程有限公司 | 一种具有良好耐候性的彩钢板 |
| CN107520400A (zh) * | 2017-08-21 | 2017-12-29 | 马鞍山市三川机械制造有限公司 | 一种铸造涂料 |
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2008
- 2008-06-04 CN CNA2008103019540A patent/CN101596575A/zh active Pending
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