CN102873267B - 一种砂型铸造醇基涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种砂型铸造醇基涂料及其制备方法。该涂料的密度为1200-1400kg/m³，由溶质和有机溶剂组成；有机溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇中的一种或多种混合；溶质包括以下重量百分含量的组分：铝矾土60-75%，凹凸棒土1-5%，钠基膨润土0.5-1.5%，无定形石墨2-10%，片状石墨3-15%，铁红2-10%，聚乙烯醇缩丁醛1-5%，表面活性剂0.1-0.5%，分散剂0.1-0.5%，盐酸溶液1-5%。本发明醇基涂料制备工艺简单，稳定性好，易于贮存。

Description

一种砂型铸造醇基涂料及其制备方法

技术领域

    本发明属于砂型铸造技术领域，具体涉及一种砂型铸造醇基涂料及其制备方法。

背景技术

随着铸造工业的发展，对铸造工件表面质量的要求越来越高。为了提高砂型铸件的表面质量，通常在铸型（芯）工作表面上涂覆一层铸造涂料。铸造涂料是一种耐火涂层，其主要功能是阻断熔融金属与砂型（芯）表面的直接接触，消除金属液与砂型（芯）表面发生物理或化学反应；有效防止和减少逐渐表面粘砂，夹砂、砂眼等缺陷；提高铸型（芯）表面强度；控制铸件冷却速度，防止铸件产生缩孔、裂纹缺陷；使铸件表面合金化和晶粒细化，调整铸件表面成分和表面组织，提高逐渐的使用性能，延长铸件的使用寿命；降低铸件表面粗糙度；可以说铸造涂料的质量高低是影响铸件是否粘砂、夹砂及铸件表面光洁度、铸件尺寸精度的最直接因素。因此，铸造涂料在铸件生产中对改进铸件质量和提高经济效益两方面都有积极的意义。

铸造涂料种类繁多，大体可以分为两类：水基涂料和醇基涂料。其中醇基涂料在涂覆后经点燃既可固化，与各种自硬化砂工艺配合使用，可不需烘干，能缩短生产周期，简化工艺，节约能源，减少烘干设备投资，是被铸造界广为使用的一种快干涂料，已广泛应用于钢、铁、有色铸件的生产中。

如中国专利申请（申请号：03128100.1）公开了一种醇基及水基系列铬铁矿粉防渗透粘砂铸造涂料，其特征在于用铬铁矿砂制备砂型用铸造涂料，其成分质量百分比为：粒度粗于280目铬铁矿砂10~100%，280~235目各类辅助耐火粉料分别为0~90%，粘结剂1.0~3.0%、悬浮剂1.5~6.0%、增稠剂0.15~0.5%，载体可为水或乙醇、甲醇或异丙醇等。中国专利（申请号：200910046096）公开了一种用于大型铸件的锆英粉醇基涂料，耐火骨料采用含ZrO₂65%以上锆英粉，涂料粘结剂采用氧化松香树脂和热塑酚醛树脂0.5~0.8%；而中国专利（201110053626.5）公开了一种铸造用的高渗透性防粘砂涂料，其特征是该涂料以锆英粉、铬铁矿粉中的一种或两种的混合物作为耐火骨料，加入0.5~2.5%酚醛树脂、氧化松香和硅酸乙脂中一种或两种以上的混合物作为粘结剂，乙醇作为涂料的载体。

但这些产品普遍存在以下缺陷：1、涂料的贮存性稳定性较差，贮存过程中容易沉淀结块，造成粘度下降。2、高温涂层强度差，涂层易开裂、脱落，钢水容易突破涂层渗进砂型，产生夹砂。因此有必要开发出优质的醇基铸造涂料以解决现有技术中的上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种防止高温时的粘砂、夹砂，提高铸件表面光洁度和铸件尺寸精度的砂型铸造醇基涂料，该涂料制备工艺简单，稳定性好，易于贮存。

为了达到上述目的，本发明提供了一种砂型铸造醇基涂料，该涂料的密度为1200-1400kg/m³，由溶质和有机溶剂组成；其中，有机溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇中的一种或多种混合；溶质包括以下重量百分含量的组分：铝矾土60-75%，凹凸棒土1-5%，钠基膨润土0.5-1.5%，无定形石墨2-10%，片状石墨3-15%，铁红2-10%，聚乙烯醇缩丁醛1-5%，表面活性剂0.1-0.5%，分散剂0.1-0.5%，盐酸溶液1-5%；其中盐酸溶液的质量百分含量为2-5%。

作为优选，上述涂料中溶质的配比为：铝矾土65-70%，凹凸棒土2-5%，钠基膨润土0.8-1.2%，无定形石墨3-8%，片状石墨6-12%，铁红3-8%，聚乙烯醇缩丁醛2-3%，表面活性剂0.2-0.4%，分散剂0.2-0.4%，盐酸溶液（质量百分浓度为5%）3-5%。

其中，铝矾土、凹凸棒土、钠基膨润土、无定形石墨和片状石墨的粒度为300~500目。

表面活性剂选用聚氧乙烯型非离子表面活性剂，优选烷基酚聚氧乙烯醚。

分散剂选用聚羧酸盐分散剂，优选脂肪族二羧酸。

本发明还提供了上述砂型铸造醇基涂料的制备方法，包括以下步骤：

（1）取聚乙烯醇缩丁醛，加入部分有机溶剂，充分搅拌，待聚乙烯醇缩丁醛完全溶解；有机溶剂的加入量以溶解聚乙烯醇缩丁醛为准；

（2）取铝矾土、凹凸棒土、钠基膨润土、无定形石墨、片状石墨和铁红，加入表面活性剂、分散剂、盐酸溶液和步骤（1）制备的聚乙烯醇缩丁醛溶液，放入碾磨机中搅拌均匀；

（3）将剩余的有机溶剂加入碾磨机中，搅拌25-35分钟，即得到所述涂料。

本发明相比现有技术具有以下优点：

（1） 本发明涂料采用300~500目的铝矾土无定形石墨、片状石墨和铁红为耐火基料，这些组分使得该涂料具有很好的高温强度及稳定性，发气量小，此外还具有较好的防潮性能。配合表面活性剂，大幅度提高了涂料的渗透能力，促使涂料能够渗进砂型，填补砂粒间的间隙，有效防止机械粘砂。

（2）凹凸棒土具有特殊纤维状晶体形态的层链状结构，有良好的解离特性；钠基膨润土在溶液中形成空间网状结构，使耐火材料颗粒不易下沉；利用凹凸棒土、钠基膨润土以及分散剂复配作为悬浮剂，使制备的浆状涂料具有良好的悬浮性，使用过程中不沉淀，提高了涂料的稳定性和涂刷性。

（3）通过加入聚乙烯醇缩丁醛，保证涂料在常温下有很好的涂挂性；在较长时间高温也能使涂料中的基料紧密的结合在一起，保证涂料在砂型表面的涂层强度，有效地防止钢水直接与砂型接触造成粘砂，从而保证铸件的表面质量。

（4）本发明涂料制备工艺简单，稳定性好，加入少量盐酸溶液，可以防止霉变，易于贮存。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明醇基干粉砂型铸造涂料进行详细说明。

实施例1

称取铝矾土75千克，凹凸棒土5千克，钠基膨润土0.5千克，无定形石墨2千克，片状石墨3千克，铁红8.3千克，聚乙烯醇缩丁醛1千克，烷基酚聚氧乙烯醚0.1千克，脂肪族二羧酸0.1千克，盐酸溶液（质量浓度为5%）5千克。其中铝矾土，凹凸棒土，钠基膨润土，无定形石墨，片状石墨的粒度为300~500目。

按上述组分称取聚乙烯醇缩丁醛，加入适量的甲醇溶剂，充分搅拌，待聚乙烯醇缩丁醛完全溶解。称取铝矾土，凹凸棒土，钠基膨润土，无定形石墨，片状石墨和铁红。加入烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪族二羧酸，聚乙烯醇缩丁醛溶液和盐酸溶液，放入碾磨机中搅拌均匀；将甲醇溶剂加入碾磨机中，甲醇的加入总量以最终调节浆料的密度在1400kg/m³。搅拌35分钟，得到的砂型铸造醇基涂料的波美度为64。

实施例2

称取铝矾土60千克，凹凸棒土1千克，钠基膨润土0.5千克，无定形石墨10千克，片状石墨15千克，铁红6.5千克，聚乙烯醇缩丁醛5千克，烷基酚聚氧乙烯醚0.5千克，脂肪族二羧酸0.5千克，盐酸溶液（质量浓度为2.31%）1千克。其中铝矾土，凹凸棒土，钠基膨润土，无定形石墨，片状石墨的粒度为300~500目。

按上述组分称取聚乙烯醇缩丁醛，加入适量的乙醇溶剂，充分搅拌，待聚乙烯醇缩丁醛完全溶解。称取铝矾土，凹凸棒土，钠基膨润土，无定形石墨，片状石墨和铁红。加入烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪族二羧酸，聚乙烯醇缩丁醛溶液和盐酸溶液，放入碾磨机中搅拌均匀；将乙醇溶剂加入碾磨机中，乙醇的加入总量以最终调节浆料的密度在1200kg/m³。搅拌25分钟，得到的砂型铸造醇基涂料其波美度为47。

实施例3

称取铝矾土70千克，凹凸棒土3.7千克，钠基膨润土1.5千克，无定形石墨6千克，片状石墨9千克，铁红2千克，聚乙烯醇缩丁醛3千克，烷基酚聚氧乙烯醚0.4千克，聚丙烯酸0.4千克，盐酸溶液（质量浓度为5%）4千克。其中铝矾土，凹凸棒土，钠基膨润土，无定形石墨，片状石墨的粒度为300~500目。

按上述组分称取聚乙烯醇缩丁醛，加入适量的异丙醇溶剂，充分搅拌，待聚乙烯醇缩丁醛完全溶解。称取铝矾土，凹凸棒土，钠基膨润土，无定形石墨，片状石墨和铁红。加入烷基酚聚氧乙烯醚、聚丙烯酸，聚乙烯醇缩丁醛溶液和盐酸溶液，放入碾磨机中搅拌均匀；将异丙醇溶剂加入碾磨机中，异丙醇的加入总量以最终调节浆料的密度在1300kg/m³。搅拌30分钟，得到的砂型铸造醇基涂料其波美度为56。

实施例4

称取铝矾土68千克，凹凸棒土1.4千克，钠基膨润土1千克，无定形石墨4千克，片状石墨10千克，铁红10千克，聚乙烯醇缩丁醛2千克，烷基酚聚氧乙烯醚0.3千克，脂肪族二羧酸0.3千克，盐酸溶液（质量浓度为5%）3千克。其中铝矾土，凹凸棒土，钠基膨润土，无定形石墨，片状石墨的粒度为300~500目。

按上述组分称取聚乙烯醇缩丁醛，加入适量的有机溶剂（甲醇与乙醇体积比3:1组成的混合溶剂），充分搅拌，待聚乙烯醇缩丁醛完全溶解。称取铝矾土，凹凸棒土，钠基膨润土，无定形石墨，片状石墨和铁红。加入烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪族二羧酸，聚乙烯醇缩丁醛溶液和盐酸溶液，放入碾磨机中搅拌均匀；将有机溶剂加入碾磨机中，有机溶剂的加入总量以最终调节浆料的密度在1250kg/m³。搅拌30分钟，得到的砂型铸造醇基涂料其波美度为49。

实施例5

称取铝矾土65千克，凹凸棒土4千克，钠基膨润土0.6千克，无定形石墨8千克，片状石墨12千克，铁红4千克，聚乙烯醇缩丁醛4千克，烷基酚聚氧乙烯醚0.2千克，脂肪族二羧酸0.2千克，盐酸溶液（质量浓度为5%）2千克。其中铝矾土，凹凸棒土，钠基膨润土，无定形石墨，片状石墨的粒度为300~500目。

按上述组分称取聚乙烯醇缩丁醛，加入适量的有机溶剂（乙醇与异丙醇体积比1:1组成的混合溶剂），充分搅拌，待聚乙烯醇缩丁醛完全溶解。称取铝矾土，凹凸棒土，钠基膨润土，无定形石墨，片状石墨和铁红。加入烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪族二羧酸，聚乙烯醇缩丁醛溶液和盐酸溶液，放入碾磨机中搅拌均匀；将有机溶剂加入碾磨机中，有机溶剂的加入总量以最终调节浆料的密度在1350kg/m³。搅拌30分钟，得到的砂型铸造醇基涂料其波美度为59。

效果实施例实施例1-5得到的砂型铸造醇基涂料的测试特性如表1

表1

渗透性（即涂料渗入砂型（芯）深度）

悬浮稳定性（即24小时悬浮稳定性）

发气量

抗吸湿性（使用相对湿度）

高温下涂层强度（JB/T9226-2008）

常温下涂层强度（JB/T9226-1999）

实施例1

≥15mm

≥80%

≤15ml/g

≤90%

Ⅰ级

Ⅰ级

实施例2

≥15mm

≥87%

≤15ml/g

≤90%

Ⅰ级

Ⅰ级

实施例3

≥15mm

≥87%

≤15ml/g

≤90%

Ⅰ级

Ⅰ级

实施例4

≥15mm

≥87%

≤15ml/g

≤90%

Ⅰ级

Ⅰ级

实施例5

≥15mm

≥87%

≤20ml/g

≤90%

Ⅱ级

Ⅱ级

Claims (4)

1.一种砂型铸造醇基涂料，其特征在于：所述涂料的密度为1200kg/m³；所述涂料由溶质和有机溶剂组成；所述有机溶剂为乙醇；所述溶质包括以下组分：铝矾土60千克，凹凸棒土1千克，钠基膨润土0.5千克，无定形石墨10千克，片状石墨15千克，铁红6.5千克，聚乙烯醇缩丁醛5千克，烷基酚聚氧乙烯醚0.5千克，脂肪族二羧酸0.5千克，盐酸溶液1千克；所述盐酸溶液的质量百分浓度为2.31%；所述铝矾土、凹凸棒土、钠基膨润土、无定形石墨和片状石墨的粒度为300~500目。

2.一种砂型铸造醇基涂料，其特征在于：所述涂料的密度为1300kg/m3；所述涂料由溶质和有机溶剂组成；所述有机溶剂为异丙醇；所述溶质包括以下组分：铝矾土70千克，凹凸棒土3.7千克，钠基膨润土1.5千克，无定形石墨6千克，片状石墨9千克，铁红2千克，聚乙烯醇缩丁醛3千克，烷基酚聚氧乙烯醚0.4千克，聚丙烯酸0.4千克，盐酸溶液4千克；所述盐酸溶液的质量百分浓度为5%；所述铝矾土、凹凸棒土、钠基膨润土、无定形石墨和片状石墨的粒度为300~500目。

3.一种砂型铸造醇基涂料，其特征在于：所述涂料的密度为1250kg/m3；所述涂料由溶质和有机溶剂组成；所述有机溶剂为甲醇和乙醇以体积比3:1混合而成；所述溶质包括以下组分：铝矾土68千克，凹凸棒土1.4千克，钠基膨润土1千克，无定形石墨4千克，片状石墨10千克，铁红10千克，聚乙烯醇缩丁醛2千克，烷基酚聚氧乙烯醚0.3千克，脂肪族二羧酸0.3千克，盐酸溶液3千克；所述盐酸溶液的质量百分浓度为5%；所述铝矾土、凹凸棒土、钠基膨润土、无定形石墨和片状石墨的粒度为300~500目。

4.如权利要求1至3任一所述的砂型铸造醇基涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）取聚乙烯醇缩丁醛，加入部分有机溶剂，充分搅拌，待聚乙烯醇缩丁醛完全溶解； 

（2）取铝矾土、凹凸棒土、钠基膨润土、无定形石墨、片状石墨和铁红，加入表面活性剂、分散剂、盐酸溶液和步骤（1）制备的聚乙烯醇缩丁醛溶液，放入碾磨机中搅拌均匀；

（3）将剩余的有机溶剂加入碾磨机中，搅拌25-35分钟，即得到所述涂料。