CN103008536A

CN103008536A - 金属型铸造铁素体球墨铸铁铸件用新型绝热复层涂料

Info

Publication number: CN103008536A
Application number: CN2013100060347A
Authority: CN
Inventors: 刘志明; 刘研; 石为喜; 吕光哲; 王平原; 刘德惠
Original assignee: Liaoning Institute of Science and Technology
Current assignee: Liaoning Institute of Science and Technology
Priority date: 2013-01-08
Filing date: 2013-01-08
Publication date: 2013-04-03

Abstract

本发明公开了一种用于金属型铸造铁素体球墨铸铁铸件的绝热复层涂料的配方及使用方法。其特点是该涂料由底层涂料、表层涂料及过渡层涂料组成，表层涂料以我国吉林硅藻土为主要耐火绝热填料，底层涂料以锆英粉为主要耐火填料，过渡层的主要作用是增强表层涂料和底层涂料的结合性能。利用手工涂刷或者压缩空气式涂料喷枪喷涂的方法，分层涂覆在金属型的型腔表面。优点：涂料的配制、涂覆及干燥工艺简单，在具有良好的绝热和蓄气性的同时，具有良好的高温化学稳定性，可以满足金属型铸造铁素体球墨铸铁件的使用要求，并有效地提高了金属型的使用寿命。

Description

金属型铸造铁素体球墨铸铁铸件用新型绝热复层涂料

所属技术领域

本发明涉及一种铸造涂料，尤其涉及一种金属型铸造铁素体球墨铸铁件用绝热复层涂料。本发明还涉及该涂料的涂覆工艺。

背景技术

涂料是金属型铸造的重要工艺过程之一，我国的金属型铸造一般采用性能单一的单层涂料，很难同时满足绝热性良好、高温稳定性好、抗化学黏砂等多方面性能要求。若涂料的绝热性不好，液态金属在铸型中冷却较快，铸件的最小壁厚将受到限制，且易产生浇不足、冷隔、开裂等铸造缺陷。金属型由于受到高温液态金属强烈的热冲击，使用寿命也会受到严重影响。而当全部采用以绝热性良好的耐火粉料为主的单层涂料时，由于粉料的多孔结构，涂层的高温结构强度很难得到保证，尤其是在浇注铁水时，在铁水（一般在1400℃以上）的高温冲击下，涂料易发生脱落，使高温铁水和金属型表面发生熔合，破坏金属型的型腔表面及尺寸精度。同时，脱落的涂料使铸件产生夹砂等铸造缺陷。国外铸造企业利用金属型生产中小型铸钢或者铸铁件时，有时采用绝热性良好和强度较高的复层涂料，可以有效解决上述问题，但目前国内这方面的研究较少。如中国专利CNCN1046760公开了一种“金属型铸造铸态铁素体球墨铸铁”的方法，其中提及在金属型工作表面喷涂两层涂料，外层为绝热涂料，内层为发热涂料。绝热涂料的作用是降低铸件的冷却速度，但其成分中含有20%~60%的石棉粉，若操作不当，就会造成环境污染，危害操作人员健康。发热涂料的作用在于在铁水浇注温度下发生化学反应放出热量从而延缓球墨铸铁的凝固过程，避免结晶出渗碳体，但无法对金属型起到保护作用，甚至会加剧金属型的热疲劳。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够满足金属型铸造铁素体球墨铸铁件要求的绝热性及高温稳定性良好的复层涂料。

为达到上述目的，本发明的绝热复层涂料，底层涂料所含组成材料及质量百分数为：

锆英粉 17%~19%

钠基膨润土 5%~7%

硅溶胶 3%~4%

脂肪醇聚氧乙烯醚（JFC） 1%~2%

溶剂甲醇或乙醇为余量。

过渡层涂料所含组成材料及质量百分数为：

混合耐火粉料 10%~15%

钠基膨润土 1%~2.5%

混合粘结剂 4%~5%

脂肪醇聚氧乙烯醚（JFC） 1%~2%

溶剂水为余量。

表层涂料所含组成材料及质量百分数为：

吉林硅藻土 18%~21%

钠基膨润土 6%~8%

硅溶胶 4%~6%

脂肪醇聚氧乙烯醚（JFC） 1%~2%

溶剂水为余量。

涂料于使用前12小时分别配制，按照配方把固态原料倒入装有液态原料的容器内，搅拌30分钟以上，然后加入硅溶胶和脂肪醇聚氧乙烯醚（JFC）再搅拌10分钟，密封存放待使用。

所述锆英粉的等级为1级。

所述混合耐火粉料所含组成材料及质量百分数为：锆英粉20%，铝矾土25%，硅藻土55%。

所述混合粘结剂所含组成材料及质量百分数为：硅溶胶97%，水溶性聚酯树脂3%。

所述吉林硅藻土需要进行焙烧处理，焙烧工艺为：首先，由室温加热至200℃，加热时间为2小时，保温1小时；然后，由200℃加热至400℃，加热时间为1小时，保温1小时；最后，由400℃加热至800℃，加热时间为2小时，保温1小时。

所述吉林硅藻土在焙烧处理后需要气流粉碎，粉碎后的粒度分布在5μm～15μm。

本发明的绝热复层涂料的涂覆工艺是：涂料在使用前要充分搅拌，采用手工或者压缩空气式涂料喷枪进行涂覆。第一步涂覆底层涂料，点燃干燥固化；第二步将金属型加热保温到180℃～200℃；第三步喷涂过渡层涂料，涂层厚度控制在0.5mm以下；第三步完成后立即涂覆表层涂料，涂覆时金属型的温度控制在180℃～200℃，涂层厚度控制在1.0mm～2.0mm。涂覆涂料后的金属型在120℃～140℃保温1～1.5小时后再使用。

本发明具有如下优点：表层涂料具有孔隙度高、导热系数小等特点，可以保证涂料具有良好的绝热性和蓄气性；底层涂料具有耐火度高、热膨胀率小、高温稳定性好等特点，能够很好地保护金属型；过渡层可有效增强表层涂料和底层涂料的结合性。另外，涂料的涂覆工艺简单，可操作性强。复层涂料的综合性能优异，能够满足铁素体球墨铸铁件的金属型铸造生产要求，并提高金属型的使用寿命。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步的详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

一种可用于金属型铸造铁素体球墨铸铁件的绝热复层涂料，该涂料的底层涂料以质量百分数计由下列组分组成：锆英粉1700g，钠基膨润土700g，硅溶胶400g，脂肪醇聚氧乙烯醚（JFC）100g，乙醇7100g。表层涂料以质量百分数计由下列组分组成：吉林硅藻土1800g，钠基膨润土800g，硅溶胶600g，脂肪醇聚氧乙烯醚（JFC）100g，水6700g。过渡层涂料以质量百分数计由下列组分组成：混合耐火粉料1000g（其中，锆英粉200g、铝矾土250g、硅藻土550g），钠基膨润土200g，混合粘结剂500g（其中，水溶性聚酯树脂15g，硅溶胶485g），脂肪醇聚氧乙烯醚（JFC）100g，水8200g。

涂料于使用前12小时分别配制，按照配方把固态原料倒入装有液态原料的容器内，采用搅拌器机械搅拌40分钟，然后加入硅溶胶和脂肪醇聚氧乙烯醚（JFC）再搅拌10分钟，密封存放。

涂料在使用前经充分搅拌，采用压缩空气式涂料喷枪进行喷涂，首先喷涂底层涂料，点燃干燥固化，并继续将金属型加热保温到200℃；然后喷涂过渡层涂料，涂料厚度为0.3mm；过渡层涂料喷涂后立即喷涂表层涂料，喷涂时金属型的温度控制在200℃，涂层厚度为1.0mm。喷涂涂料后的金属型，在140℃的干燥箱内保温1小时后进行浇注。

浇注试验表明：利用垂直分型面的金属型，采用该涂料进行球墨铸铁的金属型铸造，在铸铁化学成分及球化工艺正确的前提下，可有效控制铁水的冷却凝固速度，成功浇注出质量为5kg、铁素体含量在90%以上的某铸件，且石墨球化良好，没有出现白口组织。铸件的抗拉强度大于400MPa，伸长率大于5%，无浇不足、冷隔、开裂等缺陷，铸件废品在5%以下。使用该涂料，可使金属型使用寿命在5000次以上。

Claims

1.一种用于金属型铸造铁素体球墨铸铁铸件的绝热复层涂料，其特征在于底层涂料所含组成材料及质量百分数为：

锆英粉 17%~19%

钠基膨润土 5%~7%

硅溶胶 3%~4%

脂肪醇聚氧乙烯醚（JFC） 1%~2%

溶剂甲醇或乙醇为余量。

2.一种用于金属型铸造铁素体球墨铸铁铸件的绝热复层涂料，其特征在于在喷涂表层涂料前先喷涂一层过渡层涂料，过渡层涂料所含组成材料及质量百分数为：

混合耐火粉料 10%~15%

钠基膨润土 1%~2.5%

混合粘结剂 4%~5%

脂肪醇聚氧乙烯醚（JFC） 1%~2%

溶剂水为余量。

3.一种用于金属型铸造铁素体球墨铸铁铸件的绝热复层涂料，其特征在于表层涂料所含组成材料及质量百分数为：

吉林硅藻土 18%~21%

钠基膨润土 6%~8%

硅溶胶 4%~6%

脂肪醇聚氧乙烯醚（JFC） 1%~2%

溶剂水为余量。

4.一种用于金属型铸造铁素体球墨铸铁铸件的绝热复层涂料，其特征在于可用于金属型铸造铁素体球墨铸铁件，并且由于绝热复层涂料对金属型的保护作用，可以提高金属型的使用寿命。

5.一种用于金属型铸造铁素体球墨铸铁铸件的绝热复层涂料，其特征在于涂料于使用前12小时分别配制，按照配方把固态组成材料倒入装有液态组成材料的容器内，搅拌30分钟以上，然后加入硅溶胶和脂肪醇聚氧乙烯醚（JFC）再搅拌10分钟，密封存放待用。

6.按照权利要求1所述的绝热复层涂料的底层涂料，其特征在于所述锆英粉的等级为1级。

7.按照权利要求2所述的绝热复层涂料的过渡层涂料，其特征在于所述混合耐火粉料所含组成材料及质量百分数为：锆英粉20%，铝矾土25%，硅藻土55%。

8.按照权利要求2所述的绝热复层涂料的过渡层涂料，其特征在于所述混合粘结剂所含组成材料及质量分数为：硅溶胶97%，水溶性聚酯树脂3%。

9.按照权利要求3所述的绝热复层涂料的表层涂料，其特征在于所述吉林硅藻土需要进行焙烧处理，焙烧工艺为：首先，由室温加热至200℃，加热时间为2小时，保温1小时；然后，由200℃加热至400℃，加热时间为1小时，保温1小时；最后，由400℃加热至800℃，加热时间为2小时，保温1小时。

10.按照权利要求3所述的绝热复层涂料的表层涂料，其特征在于所述吉林硅藻土在焙烧处理后需要气流粉碎，粉碎后的粒度分布在5μm～15μm。

11.按照权利要求1所述的绝热复层涂料的底层涂料，其特征在于涂料在使用前要充分搅拌，采用手工或者压缩空气式涂料喷枪进行涂覆，点燃干燥固化，并继续加热保温到180℃～200℃。

12.按照权利要求2所述的绝热复层涂料的过渡层涂料，其特征在于涂料在使用前要充分搅拌，采用压缩空气式涂料喷枪进行喷涂，涂层厚度控制在0.5mm以下，喷涂后立即涂覆表层涂料。

13.按照权利要求3所述的绝热复层涂料的表层涂料，其特征在于涂料在使用前要充分搅拌，采用手工或者压缩空气式涂料喷枪进行涂覆，涂覆时金属型的温度控制在180℃～200℃，涂层厚度控制在1.0mm～2.0mm；涂覆涂料后的金属型在120℃～140℃保温1～1.5小时后再进行铸件浇注生产。