CN103056287A - 一种铸钢消失模用材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种铸钢消失模用材料及其制备方法该材料中各成分的重量百分比为：纳米级(Na，Ca)(Mn，Fe，Mg，Al)[(Si，Al)2O6]复合粉体20-23%，炉渣粉体3-8%，十二烷基苯磺酸钠0.4-0.8%，锂基膨润土6-8%，3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯复合溶液29-31%，其余为棕刚玉粉；其中炉渣成分的重量百分比为：CaO15-20%，Al2O319-25%，MgO2-5%，FeO0.3-0.5%，其余为SiO2。
Description
技术领域
本发明属于材料领域，涉及一种铸钢消失模用材料及其制备方法。
背景技术
201210320431.7号申请涉及一种消失模材料及其制备方法，材料包括以下组分：石英粉22-27重量份、锆英砂28-33重量份、膨润土1-4重量份、水玻璃0.5-1.5重量份、羧甲基纤维素钠1-2.5重量份、正辛醇0.2-0.5重量份，脂肪醇聚氧乙烯醚0.2-0.5重量份。
上述材料存在的问题是涂刷性及高温强度还不足，并且组成含有有害成分，正辛醇对眼睛、皮肤、粘膜和上呼吸道有刺激作用。
发明内容
本发明的目的就是针对上述技术缺陷，提供一种铸钢消失模用材料，不仅具有良好的悬浮性和高温强度，并且原料无环境污染。
本发明的另一目的是提供一种铸钢消失模用材料制备方法，该制备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种铸钢消失模用材料，其特征在于，该材料中各成分的重量百分比为：纳米级(Na，Ca)(Mn，Fe，Mg，Al)[(Si，Al)2O6]复合粉体20-23%，炉渣粉体3-8%，十二烷基苯磺酸钠0.4-0.8%，锂基膨润土6-8%，3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯复合溶液29-31%，其余为棕刚玉粉；
其中炉渣成分的重量百分比为：CaO15-20% ，Al2O3 19-25%，MgO 2-5%，FeO 0.3-0.5%，其余为SiO2；
所述纳米级(Na，Ca)(Mn，Fe，Mg，Al)[(Si，Al)2O6]复合粉体的粒径为80-100nm；膨润土和炉渣粉体的粒径为80-100μm；棕刚玉粉的粒径为0.5-1mm；
棕刚玉成分的重量百分比为：AL2O3，94.5%-97%，FeO0.5-0.8%，TiO20.5-0.7% ,其余SiO2。
上述铸钢用消失模铸造材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
1）纳米级(Na，Ca)(Mn，Fe，Mg，Al)[(Si，Al)2O6]复合粉体的准备：
将氢氧化铝Al(OH)3溶解于氢氧化钾水溶液中，二者质量g：体积mL比为1：10；然后置入容器中加热至120℃，保温25-28小时，用滤纸过滤出沉淀物，并以去离子水洗净4-6次；然后将沉淀物以高温炉加热至400℃保温1h得到产物A待用；
将硅溶胶与硝酸水溶液和乙醇混合后搅拌, 直至形成均匀混合溶液，其中硅溶胶、硝酸水溶液、乙醇三者体积比1：4：16；然后将上述混合溶液滴加到由正庚烷和正丁醇形成的混合物中，在超声频率为50kHz、功率为400W条件下于50-55℃超声搅拌0.5h，滴加质量百分比浓度10%氨水,出现胶体B，收集待用，其中所述混合溶液、正庚烷、正丁醇、氨水三者的体积比为50：200：10：4；
将产物A、胶体B和(Na，Ca)(Mn，Fe，Mg，Al)[(Si，Al)2O6]粉体三者按质量比1：1：0.8-1.1混合，其中(Na，Ca)(Mn，Fe，Mg，Al)[(Si，Al)2O6]粉体的粒径为60-80nm；在超声频率50kHz，功率400W下于50-55℃ 超声搅拌0.5h；然后用正硅酸乙酯的乙醇溶液在70℃下浸泡5h后，再于100℃下常压干燥5h，即得到纳米级(Na，Ca)(Mn，Fe，Mg，Al)[(Si，Al)2O6]复合粉体；其中正硅酸乙酯和乙醇的体积比为1∶4；
2）3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯复合溶液的准备：
所用原料的重量百分比为：邻苯二酸二辛酯5%、正庚醇0.2%，乙醇3%、聚乙烯醇7%、过硫酸钾0.15-0.19%，3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯25-26%，乙酸乙烯酯20-23%，余量为水；
将邻苯二酸二辛酯与丁醇混合，搅拌使其溶解，形成溶液甲待用；在容器中加入水，加热至80℃，在搅拌下加入聚乙烯醇，升温至95℃，保温至全部溶解；待溶解后，停止加热使温度降至68～70℃，在搅拌下加入3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯，形成溶液乙待用；将溶液甲和溶液乙混合，加入过硫酸甲，搅拌混合均匀，升温到65～70℃之间，停留1小时，得到3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯复合溶液，待用；
3）铸钢消失模用材料的制备：其中各成份的重量百分比为：纳米级(Na，Ca)(Mn，Fe，Mg，Al)[(Si，Al)2O6]复合粉体20-23%，炉渣粉体3-8%，十二烷基苯磺酸钠0.4-0.8%，锂基膨润土6-8%，3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯复合溶液29-31%，其余棕刚玉粉，将各成份混合搅拌均匀即得。
步骤1）中所述硝酸水溶液的质量百分比浓度为5%。
本发明相比现有技术具有如下有益效果：
本发明材料中的纳米级(Na，Ca)(Mn，Fe，Mg，Al)[(Si，Al)2O6]复合粉体，具有大量的微观界面，具有良好的隔热性；而且具有较高的本体强度，显著提高了材料的高低温强度。纳米级(Na，Ca)(Mn，Fe，Mg，Al)[(Si，Al)2O6]复合粉体在十二烷基苯磺酸钠和锂基膨润土的作用下，具有很好的涂刷性。
材料中的3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯复合溶液与纳米级(Na，Ca)(Mn，Fe，Mg，Al)[(Si，Al)2O6]复合粉体具有很好的亲和力。3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯复合溶液通过加强与纳米复合粉体的粘合剂来强化交联强度，大大提高了材料的高温和低温强度。
材料中的炉渣粉体具有微观多孔，既可提高材料的隔热能力，而且原料价格便宜，可降低生产成本。
本发明涂料其具有良好的隔热耐热性和良好的涂刷性，并且具有良好的高温低温稳定性和实用性,具有极佳的剥离效果，同时透气性能优异，可以有效地防止气孔、夹渣现象，提高铸件的品质，后续处理简单，节省大量的人工，可广泛应用于铸钢的消失模铸造。
附图说明：
图1为本发明实施例1得到的铸钢用消失模材料组织。
由图1可以看出，该涂料涂在消失模表面后，组织均匀密实。
具体实施方式：
以下各实施例中所用硅溶胶型号为881；所用(Na，Ca)(Mn，Fe，Mg，Al)[(Si，Al)2O6]粉体为市购辉石，粒径为60-80nm
实施例一：
本发明铸钢用消失模铸造材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
1）纳米级(Na，Ca)(Mn，Fe，Mg，Al)[(Si，Al)2O6]复合粉体的准备：
将20g氢氧化铝(Al(OH)3溶解于200mL的10mol/L氢氧化钾水溶液中；然后置入容器中加热至120℃,保温26小时，用滤纸过滤出沉淀物,并以去离子水洗净5次；然后将洗涤后的沉淀物用高温炉加热至400℃保温1h得到产物A待用；
将20mL的硅溶胶,80mL质量百分比浓度为5%的硝酸水溶液和320m乙醇混合后搅拌, 直至形成均匀混合溶液；然后将500mL上述混合液滴加到由2000mL的正庚烷和100mL的正丁醇形成的混合物中；在超声频率为50kHz、功率为400W条件下于50-55℃超声搅拌0.5h，滴加40mL质量百分比浓度10%氨水,出现胶体B，收集待用；
将产物A、胶体B和(Na，Ca)(Mn，Fe，Mg，Al)[(Si，Al)2O6]粉体三者按质量比1：1：0.8混合，其中(Na，Ca)(Mn，Fe，Mg，Al)[(Si，Al)2O6]粉体（市购辉石）的粒径为60-80nm；在超声频率50kHz，功率400W下于50-55℃ 超声搅拌0.5h；然后用正硅酸乙酯的乙醇溶液在70℃下浸泡5h后，再于100℃下常压干燥5h，即得到纳米级(Na，Ca)(Mn，Fe，Mg，Al)[(Si，Al)2O6]复合粉体；其中正硅酸乙酯和乙醇的体积比为1∶4；
2）3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯复合溶液的准备：所用原料的重量百分比为：邻苯二酸二辛酯5%、正庚醇0.2%，乙醇3%、聚乙烯醇7%、过硫酸钾0.15-0.19%，3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯25-26%，乙酸乙烯酯20-23%，余量为水；
将邻苯二酸二辛酯与丁醇混合，搅拌使其溶解，形成溶液甲待用；在容器中加入水，加热至80℃，在搅拌下加入聚乙烯醇，升温至95℃，保温至全部溶解；待溶解后，停止加热使温度降至68～70℃，在搅拌下加入3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯，形成溶液乙待用；将溶液甲和溶液乙混合，加入过硫酸甲，搅拌混合均匀，升温到65～70℃之间，停留1小时，得到3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯复合溶液，待用；
3）铸钢消失模用材料的制备：其中各成份的重量百分比为：该材料中各成分的重量百分比为：纳米级(Na，Ca)(Mn，Fe，Mg，Al)[(Si，Al)2O6]复合粉体20%，炉渣粉体3%，十二烷基苯磺酸钠0.4%，锂基膨润土6%，3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯复合溶液29%，棕刚玉粉其余，将各成份混合搅拌均匀即得。
实施例二：
步骤1）中产物A、胶体B和(Na，Ca)(Mn，Fe，Mg，Al)[(Si，Al)2O6]粉体三者混合的质量比为1：1：1.1。
步骤3）中铸钢消失模用材料的制备：其中各成份的重量百分比为：纳米级(Na，Ca)(Mn，Fe，Mg，Al)[(Si，Al)2O6]复合粉体23%，炉渣粉体8%，十二烷基苯磺酸钠0.8%，锂基膨润土8%，3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯复合溶液31%，棕刚玉粉其余。
其余制备过程同实施例一。
实施例三：
步骤1）中产物A、胶体B和(Na，Ca)(Mn，Fe，Mg，Al)[(Si，Al)2O6]粉体三者混合的质量比为1：1：0.9。
步骤3）铸钢消失模用材料的制备：其中各成份的重量百分比为：纳米级(Na，Ca)(Mn，Fe，Mg，Al)[(Si，Al)2O6]复合粉体22%，炉渣粉体5%，十二烷基苯磺酸钠0.6%，锂基膨润土6-8%，3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯复合溶液30%，棕刚玉粉其余。
其余制备过程同实施例一。
实施例四：成份配比不在本发明设计范围内。
步骤1）中产物A、胶体B和(Na，Ca)(Mn，Fe，Mg，Al)[(Si，Al)2O6]粉体三者混合的质量比为1：1：0.6。
步骤3）铸钢消失模用材料的制备：其中各成份的重量百分比为：纳米级(Na，Ca)(Mn，Fe，Mg，Al)[(Si，Al)2O6]复合粉体18%，炉渣粉体2%，十二烷基苯磺酸钠0.3%，锂基膨润土5%，3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯复合溶液27%，棕刚玉粉其余。
其余制备过程同实施例一。
实施例五：成份配比不在本发明设计范围内。
步骤1）中产物A、胶体B和(Na，Ca)(Mn，Fe，Mg，Al)[(Si，Al)2O6]粉体三者混合的质量比为1：1：1.3。
步骤3）中铸钢消失模用材料的制备：其中各成份的重量百分比为：纳米级(Na，Ca)(Mn，Fe，Mg，Al)[(Si，Al)2O6]复合粉体25%，炉渣粉体10%，十二烷基苯磺酸钠0.9%，锂基膨润土9%，3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯复合溶液35%，棕刚玉粉其余。
其余制备过程同实施例一。
测试：
下表对应本发明涂料及对比涂料1的性能测定，涂料的悬浮率直接测试。高、低温强度测定需涂刷在消失模表面进行。
本发明的涂料中3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯复合溶液，过少起不到溶剂作用，过多会稀释材料的隔热成分；十二烷基苯磺酸钠为涂料中的增强组分，过少起不到增强涂刷和悬浮作用，过多会稀释复合粉体和3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯复合溶液；纳米级(Na，Ca)(Mn，Fe，Mg，Al)[(Si，Al)2O6]复合粉体过少起不到隔热作用，过多会减少粘接剂的粘接作用。
Claims (5)
1.一种铸钢消失模用材料，其特征在于，该材料中各成分的重量百分比为：纳米级(Na，Ca)(Mn，Fe，Mg，Al)[(Si，Al)2O6]复合粉体20-23%，炉渣粉体3-8%，十二烷基苯磺酸钠0.4-0.8%，锂基膨润土6-8%，3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯复合溶液29-31%，其余为棕刚玉粉；
其中炉渣成分的重量百分比为：CaO15-20% ，Al2O3 19-25%，MgO 2-5%，FeO 0.3-0.5%，其余为SiO2；
所述纳米级(Na，Ca)(Mn，Fe，Mg，Al)[(Si，Al)2O6]复合粉体的粒径为80-100nm；膨润土和炉渣粉体的粒径为80-100μm；棕刚玉粉的粒径为0.5-1mm；
棕刚玉成分的重量百分比为：AL2O3，94.5%-97%，FeO0.5-0.8%，TiO20.5-0.7% ,其余SiO2。
2.根据权利要求1所述的铸钢消失模用材料，其特征在于，所述3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯复合溶液通过以下方法配制而成：
将氢氧化铝Al(OH)3溶解于氢氧化钾水溶液中，二者质量g：体积mL比为1：10；然后置入容器中加热至120℃，保温25-28小时，用滤纸过滤出沉淀物，并以去离子水洗净4-6次；然后将沉淀物以高温炉加热至400℃保温1h得到产物A待用；
将硅溶胶与硝酸水溶液和乙醇混合后搅拌, 直至形成均匀混合溶液，其中硅溶胶、硝酸水溶液、乙醇三者体积比1：4：16；然后将上述混合溶液滴加到由正庚烷和正丁醇形成的混合物中，在超声频率为50kHz、功率为400W条件下于50-55℃超声搅拌0.5h，滴加质量百分比浓度10%氨水,出现胶体B，其中所述混合溶液、正庚烷、正丁醇、氨水三者的体积比为50：200：10：4。
3.将产物A、胶体B和(Na，Ca)(Mn，Fe，Mg，Al)[(Si，Al)2O6]粉体三者按质量比1：1：0.8-1.1混合，其中(Na，Ca)(Mn，Fe，Mg，Al)[(Si，Al)2O6]粉体的粒径为60-80nm；在超声频率50kHz，功率400W下于50-55℃ 超声搅拌0.5h；然后用正硅酸乙酯的乙醇溶液在70℃下浸泡5h后，再于100℃下常压干燥5h，即得到纳米级(Na，Ca)(Mn，Fe，Mg，Al)[(Si，Al)2O6]复合粉体；其中正硅酸乙酯和乙醇的体积比为1∶4；
根据权利要求1所述的铸钢消失模用材料，其特征在于，纳米级(Na，Ca)(Mn，Fe，Mg，Al)[(Si，Al)2O6]复合粉体的制备过程如下：
所用原料的重量百分比为：邻苯二酸二辛酯5%、正庚醇0.2%，乙醇3%、聚乙烯醇7%、过硫酸钾0.15-0.19%，3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯25-26%，乙酸乙烯酯20-23%，余量为水；
将邻苯二酸二辛酯与丁醇混合，搅拌使其溶解，形成溶液甲待用；在容器中加入水，加热至80℃，在搅拌下加入聚乙烯醇，升温至95℃，保温至全部溶解；待溶解后，停止加热使温度降至68～70℃，在搅拌下加入3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯，形成溶液乙待用；将溶液甲和溶液乙混合，加入过硫酸甲，搅拌混合均匀，升温到65～70℃之间，停留1小时，得到3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯复合溶液。
4.一种铸钢用消失模铸造材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
1）纳米级(Na，Ca)(Mn，Fe，Mg，Al)[(Si，Al)2O6]复合粉体的准备：
将氢氧化铝Al(OH)3溶解于氢氧化钾水溶液中，二者质量g：体积mL比为1：10；然后置入容器中加热至120℃，保温25-28小时，用滤纸过滤出沉淀物，并以去离子水洗净4-6次；然后将沉淀物以高温炉加热至400℃保温1h得到产物A待用；
将硅溶胶与硝酸水溶液和乙醇混合后搅拌, 直至形成均匀混合溶液，其中硅溶胶、硝酸水溶液、乙醇三者体积比1：4：16；然后将上述混合溶液滴加到由正庚烷和正丁醇形成的混合物中，在超声频率为50kHz、功率为400W条件下于50-55℃超声搅拌0.5h，滴加质量百分比浓度10%氨水,出现胶体B，收集待用，其中所述混合溶液、正庚烷、正丁醇、氨水三者的体积比为50：200：10：4；；
将产物A、胶体B和(Na，Ca)(Mn，Fe，Mg，Al)[(Si，Al)2O6]粉体三者按质量比1：1：0.8-1.1混合，其中(Na，Ca)(Mn，Fe，Mg，Al)[(Si，Al)2O6]粉体的粒径为60-80nm；在超声频率50kHz，功率400W下于50-55℃ 超声搅拌0.5h；然后用正硅酸乙酯的乙醇溶液在70℃下浸泡5h后，再于100℃下常压干燥5h，即得到纳米级(Na，Ca)(Mn，Fe，Mg，Al)[(Si，Al)2O6]复合粉体；其中正硅酸乙酯和乙醇的体积比为1∶4；
2）3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯复合溶液的准备：
所用原料的重量百分比为：邻苯二酸二辛酯5%、正庚醇0.2%，乙醇3%、聚乙烯醇7%、过硫酸钾0.15-0.19%，3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯25-26%，乙酸乙烯酯20-23%，余量为水；
将邻苯二酸二辛酯与丁醇混合，搅拌使其溶解，形成溶液甲待用；在容器中加入水，加热至80℃，在搅拌下加入聚乙烯醇，升温至95℃，保温至全部溶解；待溶解后，停止加热使温度降至68～70℃，在搅拌下加入3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯，形成溶液乙待用；将溶液甲和溶液乙混合，加入过硫酸甲，搅拌混合均匀，升温到65～70℃之间，停留1小时，得到3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯复合溶液，待用；
3）铸钢消失模用材料的制备：其中各成份的重量百分比为：上述纳米级(Na，Ca)(Mn，Fe，Mg，Al)[(Si，Al)2O6]复合粉体20-23%，炉渣粉体3-8%，十二烷基苯磺酸钠0.4-0.8%，锂基膨润土6-8%，上述3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯复合溶液29-31%，其余棕刚玉粉，将各成份混合搅拌均匀即得。
5.根据权利要求4所述铸钢用消失模铸造材料的制备方法，其特征在于，步骤1）中所述硝酸水溶液的质量百分比浓度为5%。
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Granted publication date: 20141126 Termination date: 20180125 |