CN102240776A - 消失模铸钢用涂料及其制造方法 - Google Patents

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徐峰
冯小明
沈红舟
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Abstract

本发明涉及一种消失模铸钢用涂料及其制造方法，该涂料采用锆铝石粉作为耐火材料、CMC和膨润土为悬浮剂、改性白胶为粘结剂、适量水为材料涂料载液和添加剂。该涂料制造方法的步骤为：将耐火材料锆铝石粉、有机膨润土和少许水配制成膏状涂料；倒入球磨机，加入适量的水球磨7-8h；加入配好的CMC和改性白胶再球磨1h，制成胶状水溶液；将涂料倒入或用压缩空气压入涂料桶充分搅拌，加入适量的添加剂。该涂料制造成本低，工艺过程简单，涂层易剥离，铸件清砂工序少，适合于碳钢、合金钢的消失模铸件生产。

Description

消失模铸钢用涂料及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种涂料及其制造方法，具体地说，涉及一种消失模铸钢用涂料及其制造方法。
背景技术
消失模铸造技术是将与铸件尺寸形状相似的发泡塑料模型粘结组合成模型簇，刷涂耐火涂层并烘干后，埋在干石英砂中振动造型，在负压条件下浇注液体金属，使模型气化并占据模型位置，凝固冷却后形成所需铸件的方法。消失模涂料在消失模铸造工艺中起着非常重要的作用，是消失模铸造获得表面光洁优质铸件必不可少的辅助材料。消失模铸钢涂料一般由耐火材料、悬浮剂、粘结剂、载液和添加剂等几种成分组成。消失模铸钢涂料应一般应具有以下基本功能：(1)隔离作用。浇注时将金属液和铸型隔离开，防止金属液渗入砂型中形成黏砂和干砂流入金属液与泡沫模样的间隙中，造成铸型“塌箱”。(2)增强作用。涂料层能提高泡沫塑料模样的强度和刚度，防止模样在运输过程中破坏或变形，并在浇注期起到支撑干砂的作用，而不造成砂型崩塌。(3)排气作用。涂料层能让泡沫塑料热分解的大量的气体在负压下顺利地排到砂箱外，减少或防止铸件产生气孔或表面增碳等缺陷。
消失模铸钢生产要求涂料的成分配比和性能应与消失模铸造工艺相适应，否则就会使铸件产生大量气孔、夹砂和增碳缺陷，导致铸钢件质量下降和废品率增高的现象。因此，为获得优质铸钢件，有必要开发新的涂料以适应生产需求，特别是对于大型铸钢件的生产尤为迫切。
消失模涂料由耐火材料、悬浮剂、粘结剂、载液和添加剂等几种成分组成。耐火材料为涂料主要材料，其决定了涂料的耐火度和化学稳定性、透气性等主要性能；悬浮剂主要作用防止耐火材料在载体中沉淀，并能调节涂料的工艺性能；粘结剂主要作用是粘合涂料中所有的组分，并对模样有一定的粘附性，使涂层具有足够的强度和耐磨耐冲蚀性；载液主要作用为溶剂；添加剂主要为调整涂料性能。
目前，对于消失模铸钢较为常用的涂料是以锆英粉为主要耐火材料，加少量棕刚玉改善其透气性，膨润土为悬浮剂、改性白胶为粘结剂、用水为载液即水基涂料，添加一定量添加剂。其涂料各组分配方如表1所示。
表1 涂料各组分的配比(质量：％)
Figure BSA00000538106600021
现有技术中的缺点锆英粉涂料在消失模铸钢应用较广泛，但是锆英粉在高温下会分解出SiO2，SiO2与FeO发生反应，生成低熔点、低粘度化合物FeO·SiO2，易造成铸件化学粘砂，导致铸件废品率增高；另一方面，锆英粉涂料不同程度地存在着涂料悬浮稳定性较差的问题，即容器底层的涂料特别容易板结，难以再分散成均匀的浆状，在使用当中不仅影响模样气化和气体迁移，影响铸件的表面质量、精度和内部质量；另外，锆英粉抗高温下与钢水的湿润性也较好，容易导致铸钢粘砂。目前国内锆英粉纯度不高，价格偏高，且具有少许的放射性。
发明内容
本发明的目的在于避免上述现有技术常用的锆英粉涂料存在的缺陷和不足，对现有消失模铸钢涂料进行深入的研究和理论分析，提出采用锆铝石粉研制新型消失模铸钢涂料，并通过大量的实验和生产实际，以研制成功一种生产成本低、稳定性好的锆铝石粉消失模铸钢用涂料及其制造方法。本发明技术方案如下：
一种消失模铸钢用涂料，该涂料采用锆铝石粉作为耐火材料、CMC和膨润土为悬浮剂、改性白胶为粘结剂、适量水为材料涂料载液和添加剂。
进一步优选，所述涂料的质量配比为：锆铝石粉为100份、CMC为6-8份、有机膨润土1-3份、改性白胶3-5份、添加剂。
进一步优选，所述的添加剂为表面活性剂JFC、消泡剂正辛醇。
进一步优选，所述的添加剂的质量配比为：表面活性剂JFC 0.2-0.4份、消泡剂正辛醇0.01-0.02份。
一种消失模铸钢用涂料的制造方法，其特征在于，其步骤为：
(1)将耐火材料锆铝石粉、有机膨润土和少许水配制成膏状涂料；
(2)倒入球磨机，加入适量的水球磨7-8h；
(3)加入配好的CMC和改性白胶再球磨1h，制成胶状水溶液；
(4)将涂料倒入或用压缩空气压入涂料桶充分搅拌，加入适量的添加剂。
进一步优选，步骤(1)中所述的水占粉料质量的25-30％。
进一步优选，步骤(3)中所述的CMC预先按照CMC∶水＝1∶(20-30)的比例浸泡。
本发明的一个实施例中，步骤(3)中所述的浸泡时间为24h以上。
本发明的有益效果：
1、本发明消失模铸钢用涂料采用新型特种耐火材料锆铝石粉作为涂层骨料，改变了传统消失模铸钢涂料以锆英粉为骨料的配方，避免了锆英粉涂料中因SiO2与FeO之间发生化学反应而导致的化学粘砂缺陷。
2、锆铝石粉是一种中性、高惰性的耐火材料，这种耐火材料具有良好的热稳定性，与高温金属液不发生化学反应、不润湿，避免了锆英粉涂料在高温下会分解出的SiO2与FeO发生反应的现象，故锆铝石粉涂料有很好的抗粘砂效果，涂层易剥离，铸件清砂工序少。
3、随着锆英粉价格的不断上涨，导致锆英粉涂料消失模铸钢成本大幅度升高，这无疑使得铸钢件中生产成本加大，导致铸造企业利润下降，锆铝石粉价格是棕刚玉粉的1/2，是锆英粉的1/5，但用其涂料生产的铸钢表面质量不亚于棕刚玉和锆英粉涂料。
4、通过大量实验表明锆铝石粉涂料性能优良，甚至超过了锆英粉涂料，非常适合于碳钢、合金钢的消失模铸件生产，故锆铝石粉涂料经济效益更好，性价比更佳。
具体实施方式
一种消失模铸钢用涂料，该涂料采用锆铝石粉作为耐火材料、CMC和膨润土为悬浮剂、改性白胶为粘结剂、适量水为材料涂料载液和添加剂。
进一步优选，所述涂料的质量配比为：锆铝石粉为100份、CMC为6-8份、有机膨润土1-3份、改性白胶3-5份、添加剂。
进一步优选，所述的添加剂为表面活性剂JFC、消泡剂正辛醇。
进一步优选，所述的添加剂的质量配比为：表面活性剂JFC 0.2-0.4份、消泡剂正辛醇0.01-0.02份。
本发明所述的一种消失模铸钢用涂料各组分配比见表2所示。
表2 涂料各组分的配比(质量：％)
Figure BSA00000538106600031
涂料的制备采用球磨机进行配混，球磨机配制涂料，能够充分地混合涂料，达到胶质状态，涂挂的效果更好。
一种消失模铸钢用涂料的制造方法，其特征在于，其步骤为：
(1)将耐火材料锆铝石粉、有机膨润土和少许水配制成膏状涂料；
(2)倒入球磨机，加入适量的水球磨7-8h；
(3)加入配好的CMC和改性白胶再球磨1h，制成胶状水溶液；
(4)将涂料倒入或用压缩空气压入涂料桶充分搅拌，加入适量的添加剂。
加入适量的添加剂的目的是为了提高涂料的透气性性能。
进一步优选，步骤(1)中所述的水占粉料质量的25-30％。
进一步优选，步骤(3)中所述的CMC预先按照CMC∶水＝1∶(20-30)的比例浸泡。
本发明的一个实施例中，步骤(3)中所述的浸泡时间为24h以上。

Claims (8)

1.一种消失模铸钢用涂料，其特征在于，该涂料采用锆铝石粉作为耐火材料、CMC和膨润土为悬浮剂、改性白胶为粘结剂、适量水为材料涂料载液和添加剂。
2.根据权利要求1所述的消失模铸钢用涂料，其特征在于，所述涂料的质量配比为：锆铝石粉为100份、CMC为6-8份、有机膨润土1-3份、改性白胶3-5份、添加剂0.2-0.5份。
3.根据权利要求2所述的消失模铸钢用涂料，其特征在于，所述的添加剂为表面活性剂JFC、消泡剂正辛醇。
4.根据权利要求3所述的消失模铸钢用涂料，其特征在于，所述的添加剂的质量配比为：表面活性剂JFC 0.2-0.4份、消泡剂正辛醇0.01-0.02份。
5.一种权利要求1-4任一项所述的消失模铸钢用涂料的制造方法，其特征在于，其步骤为：
(1)将耐火材料锆铝石粉、有机膨润土和少许水配制成膏状涂料；
(2)倒入球磨机，加入适量的水球磨7-8h；
(3)加入配好的CMC和改性白胶再球磨1h，制成胶状水溶液；
(4)将涂料倒入或用压缩空气压入涂料桶充分搅拌，加入适量的添加剂。
6.根据权利要求5所述的消失模铸钢用涂料的制造方法，其特征在于，步骤(1)中所述的水占粉料质量的25-30％。
7.根据权利要求5所述的消失模铸钢用涂料的制造方法，其特征在于，步骤(3)中所述的CMC预先按照CMC∶水＝1∶(20-30)的比例浸泡。
8.根据权利要求7所述的消失模铸钢用涂料的制造方法，其特征在于，步骤(3)中所述的浸泡时间为24h以上。
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