CN101704062B - 用于厚大铸钢件的镁铝尖晶石粉醇基涂料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于厚大铸钢件的镁铝尖晶石粉醇基涂料，涉及一种铸造用涂料：所述醇基涂料的组分按重量百分比：镁铝尖晶石粉55～60％；粘结剂0.5～1.2％；悬浮增稠剂0.11～0.18％；悬浮剂1.1～1.8％；助熔剂2.7～4.2％；余量为有机溶剂；所述的用于厚大铸钢件的镁铝尖晶石粉醇基涂料，所述镁铝尖晶石粉的粒度为270～325目、AL2O3≥78％；本发明所述的镁铝尖晶石粉是通过电熔技术合成而来，具备了低膨胀高熔点的特性，满足了作为铸钢件涂料耐火骨料的要求；并且本发明所述的镁铝尖晶石粉与锆英粉相比具有明显的价格和资源优势。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种铸造用涂料，尤其是涉及一种用于水玻璃砂造型工艺生产厚大铸钢件的镁铝尖晶石粉醇基涂料。
【背景技术】
已知在铸造生产中，铸型、芯工作表面质量的好坏将会直接关系到成品铸件表面质量的优劣，在所述铸型、芯的工作表面涂覆涂料，是保证后期获得质量优良铸件的重要措施之一。现有的铸造涂料通常为耐火骨料、载液、悬浮剂、粘结剂、增稠剂和助剂等组份构成的。其中耐火骨料是涂料最主要的组份，它借助悬浮剂在涂料内悬浮并被均匀地涂覆于铸型芯的工作表面上，当载液挥发后，粘结剂使骨料干结成致密涂层，以保护铸型、芯的工作表面，耐火骨料的物理和化学性质在很大程度上决定了涂料的使用效果。铸造涂料根据载液不同可分为醇基涂料和水基涂料，水玻璃砂型、芯表面通常涂覆的涂料为醇基涂料，这主要是由于水玻璃砂的硬化机理和抗吸湿性差所决定。水玻璃的基本组成物是硅酸钠和水，而硅酸钠是SiO2和Na2O以不同比例组成的多种化合物的混合体。需要说明的是水玻璃砂的硬化机理是：首先促使硅酸钠的水解不断进行，以提高硅酸的浓度；其次硅酸分子聚合成硅酸大分子形成硅酸溶胶；最后硅酸溶胶发生凝聚形成硅酸凝胶。由于网状结构的硅酸凝胶将砂粒包裹起来使它们连接在一起，最终使砂型具有一定强度。
生产中通常采用加热和吹入CO2的方法实现上述过程。加热和吹入CO2硬化水玻璃砂是一个脱水的过程，它的工作机理如下，如在砂型或砂芯表面覆盖水基涂料，硅酸钠强烈吸收涂料中的水，凝胶转化成溶胶，在其周围溶合许多水分子形成一层水化膜，体积膨大，砂型再度胶液化。再度胶液化的硅酸钠与涂料层脱水收缩的变化方向刚好相反，相互干扰，当涂料层尚未建立起强度时，已被再度胶液化的硅酸钠撑开，使涂层产生裂纹。
目前，对采用水玻璃砂造型、制芯工艺生产厚大铸钢件的铸型、芯，通常在其表面涂覆醇基涂料，所述醇基涂料是以锆英粉为主要耐火骨料。用作涂料耐火骨料的锆英粉是由锆英石加工而成，粒度在270目以上。由于锆英石主要产地为澳大利亚、南非和美国，而我国锆英石产地较少，资源有限。近年随着铸造行业对锆英石或粉需求量的增加，其价格居高不下。锆英石本身不具放射性，但其伴生矿物独居石、磷钇石、和钍石等具有较强的放射性。锆英石和独居石的比重、粒度大小相近，都不具备导电性，在选矿时很难将它们彻底分开，我国的锆英石精矿通常含有少量的独居石。一般情况下，品位越低的锆英石，其P2O5含量越高，独居石的含量也会越多，其放射性强度也就越大。锆英石密度较大“4.6～4.7”g/cm3，莫氏硬度高“7～8”级，加工成锆英粉配制的醇基涂料其密度大，若采用一般悬浮剂和混制工艺很难获得优良的悬浮性。
【发明内容】
本发明目的是针对背景技术中的不足，公开了一种用于厚大铸钢件的镁铝尖晶石粉醇基涂料，本发明所述的醇基涂料采取更换涂料耐火骨料、改变涂料混制工艺的技术方案，为用水玻璃砂造型、制芯工艺生产厚大铸钢件的铸型、芯提供一种性能好、成本低的镁铝尖晶石粉醇基涂料。本发明所述的镁铝尖晶石粉是通过电熔技术合成而来，具备了低膨胀高熔点的特性，满足了作为铸钢件涂料耐火骨料的要求；并且本发明所述的镁铝尖晶石粉与锆英粉相比具有明显的价格和资源优势。
为了实现本发明目的采用如下技术方案：
一种用于厚大铸钢件的镁铝尖晶石粉醇基涂料，所述醇基涂料的组分按重量百分比：
镁铝尖晶石粉55～60％；
粘结剂0.5～1.2％；
悬浮增稠剂0.11～0.18％；
悬浮剂1.1～1.8％；
助熔剂2.7～4.2％；
余量为有机溶剂；
所说的用于厚大铸钢件的镁铝尖晶石粉醇基涂料，所述镁铝尖晶石粉的粒度为270～325目、AL2O3≥78％。
所说的用于厚大铸钢件的镁铝尖晶石粉醇基涂料，粘结剂为热塑性酚醛树脂。
所说的用于厚大铸钢件的镁铝尖晶石粉醇基涂料，所述悬浮增稠剂为聚乙烯醇缩丁醛“PVB”。
所说的用于厚大铸钢件的镁铝尖晶石粉醇基涂料，所述悬浮剂为锂基膨润土。
所说的用于厚大铸钢件的镁铝尖晶石粉醇基涂料，所述助熔剂为粉状氧化铁红。
所说的用于厚大铸钢件的镁铝尖晶石粉醇基涂料，所述有机溶剂为含量95％的乙醇和含量99％的甲醇混合物，其中乙醇与甲醇比例为7∶3～3∶7。
一种用于厚大铸钢件的镁铝尖晶石粉醇基涂料的制备方法：所述醇基涂料制备方法包含如下步骤：1、粘结剂、悬浮剂、悬浮增稠剂的预处理；2、各组份的分散；3、稀释搅拌；4、性能测试、调整；5、成品装桶；
所述醇基涂料具体制备工艺为：
1)、预处理：
将粘结剂、悬浮增稠剂分别溶于一定量的有机溶剂中，充分溶解后待用；将悬浮剂先用水溶胀后，再加入一定量的有机溶剂溶解待用。
2)、混制：
A、先将耐火骨料、氧化铁粉根据设计要求含量加入碾轮式混砂机混合均匀；
B、再将预处理好的粘结剂、悬浮剂、悬浮增稠剂根据设计要求含量顺次加入碾轮式混砂机中与粉料充分碾压混合；
C、在碾压过程中加入适量有机溶剂，加入量以能使各组份碾压成软膏状为宜，软膏出碾待用；
D、将碾压好的软膏装入搅拌桶，加剩余有机溶剂稀释搅拌成浆状；
E、对浆状涂料进行性能测试、调整；
F、成品装桶。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
本发明所述的醇基涂料采用如上所述配比和混制工艺所获取的镁铝尖晶石粉醇基涂料具有优良的悬浮稳定性、调节范围宽的波美度和良好的涂刷性，而且涂料涂刷在水玻璃砂型、砂芯表面，点燃干燥后强度高，抗粘砂性能好。本发明涂料由于采用了镁铝尖晶石粉作为耐火骨料，与醇基锆英粉涂料相比，在满足涂料各项性能指标的前提下大幅度的降低了涂料的成本；具有一定的应用价值和推广意义。
【具体实施方式】
通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，本发明并不局限于下面的实施例；公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切变化和改进。
一种用于厚大铸钢件的镁铝尖晶石粉醇基涂料，所述醇基涂料的组分按重量百分比：
镁铝尖晶石粉55～60％；所述镁铝尖晶石粉的粒度为270～325目、AL2O3≥78％；
粘结剂0.5～1.2％；所述粘结剂为热塑性酚醛树脂；
悬浮增稠剂0.11～0.18％；所述悬浮增稠剂为聚乙烯醇缩丁醛“PVB”；
悬浮剂1.1～1.8％；所述悬浮剂为锂基膨润土；
助熔剂2.7～4.2％；所述助熔剂为粉状氧化铁红；
余量为有机溶剂；所述有机溶剂为含量95％的乙醇和含量99％的甲醇混合物，其中乙醇与甲醇比例为7∶3～3∶7。
一种用于厚大铸钢件的镁铝尖晶石粉醇基涂料的制备方法；所述醇基涂料制备方法包含如下步骤：1、粘结剂、悬浮剂、悬浮增稠剂的预处理；2、各组份的分散；3、稀释搅拌；4、性能测试、调整；5、成品装桶；
所述醇基涂料具体制备工艺为：
1)、预处理：
将粘结剂、悬浮增稠剂分别溶于一定量的有机溶剂中，充分溶解后待用；将悬浮剂先用水溶胀后，再加入一定量的有机溶剂溶解待用。
2)、混制：
A、先将耐火骨料、氧化铁粉根据设计要求含量加入碾轮式混砂机混合均匀；
B、再将预处理好的粘结剂、悬浮剂、悬浮增稠剂根据设计要求含量顺次加入碾轮式混砂机中与粉料充分碾压混合；
C、在碾压过程中加入适量有机溶剂，加入量以能使各组份碾压成软膏状为宜，软膏出碾待用；
D、将碾压好的软膏装入搅拌桶，加剩余有机溶剂稀释搅拌成浆状；
E、对浆状涂料进行性能测试、调整，获取所述醇基涂料；
F、成品装桶。
依据前述工艺步骤，给出如下几组不同成分配比的实施例；
实施例一：
镁铝尖晶石粉醇基涂料按重量比：耐火骨料55％、粘结剂0.5％、增稠剂0.11％、悬浮剂1.1％、助溶剂2.7％、有机溶剂40.59％。
混制工艺同前所述。
实施例二：
镁铝尖晶石粉醇基涂料按重量比：耐火骨料57％、粘结剂0.9％、增稠剂0.15％、悬浮剂1.5％、助溶剂3.5％、有机溶剂36.95％。
混制工艺同前所述。
实施例三：
镁铝尖晶石粉醇基涂料按重量比：耐火骨料60％、粘结剂1.2％、增稠剂0.18％、悬浮剂1.8％、助溶剂4.2％、有机溶剂32.62％。
混制方法同前所述。
Claims (2)
1.一种用于厚大铸钢件的镁铝尖晶石粉醇基涂料，其特征是：所述醇基涂料的组分按重量百分比：
镁铝尖晶石粉55～60％；
热塑性酚醛树脂0.5～1.2％；
聚乙烯醇缩丁醛“PVB”0.11～0.18％；
锂基膨润土1.1～1.8％；
粉状氧化铁红2.7～4.2％；
余量为含量95％的乙醇和含量99％的甲醇混合物，其中乙醇与甲醇比例为7∶3～3∶7；
所说的用于厚大铸钢件的镁铝尖晶石粉醇基涂料，所述镁铝尖晶石粉的粒度为270～325目、Al2O3≥78％。
2.根据权利要求1所述用于厚大铸钢件的镁铝尖晶石粉醇基涂料的制备方法，其特征是：所述醇基涂料制备方法包含如下步骤：1、热塑性酚醛树脂、锂基膨润土、聚乙烯醇缩丁醛“PVB”的预处理；2、各组份的分散；3、稀释搅拌；4、性能测试、调整；5、成品装桶；
所述醇基涂料具体制备工艺为：
1)、预处理：
将热塑性酚醛树脂、聚乙烯醇缩丁醛“PVB”分别溶于一定量的含量95％的乙醇和含量99％的甲醇混合物，其中乙醇与甲醇比例为7∶3～3∶7中，充分溶解后待用；将锂基膨润土先用水溶胀后，再加入一定量的含量95％的乙醇和含量99％的甲醇混合物，其中乙醇与甲醇比例为7∶3～3∶7溶解待用；
2)、混制：
A、先将镁铝尖晶石粉、粉状氧化铁红根据设计要求含量加入碾轮式混砂机混合均匀；
B、再将预处理好的热塑性酚醛树脂、锂基膨润土、聚乙烯醇缩丁醛“PVB”根据设计要求含量顺次加入碾轮式混砂机中与粉料充分碾压混合；
C、在碾压过程中加入适量含量95％的乙醇和含量99％的甲醇混合物，其中乙醇与甲醇比例为7∶3～3∶7，加入量以能使各组份碾压成软膏状为宜，软膏出碾待用；
D、将碾压好的软膏装入搅拌桶，加剩余含量95％的乙醇和含量99％的甲醇混合物，其中乙醇与甲醇比例为7∶3～3∶7稀释搅拌成浆状；
E、对浆状涂料进行性能测试、调整；
F、成品装桶。
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