CN103056289A

CN103056289A - 一种高铬铸铁用铸造涂料及其制备方法

Info

Publication number: CN103056289A
Application number: CN2013100294246A
Authority: CN
Inventors: 杨加祥; 陆万玉; 夏治寨
Original assignee: Ma'anshan Huada Metallurgical & Machinery Co Ltd
Current assignee: Ma'anshan Huada Metallurgical & Machinery Co Ltd
Priority date: 2013-01-25
Filing date: 2013-01-25
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2033-01-25
Also published as: CN103056289B

Abstract

本发明涉及一种高铬铸铁用铸造涂料及其制备方法，该涂料中各成分的重量百分比为：纳米级FeCr₂O₄复合粉体15-20%，炉渣粉体3-5%，硬脂酸0.10-0.15%，锂基膨润土3-6%，硅溶胶2-3%，3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯复合溶液5-8%，其余为铬刚玉粉；其中炉渣中各成分的重量百分比为Al₂O₃74-77%，MgO1-2%，Cr₂O₃19-21%，其余为SiO₂；其中FeCr₂O₄复合粉体的粒径为80-100nm，锂基膨润土和炉渣粉体的粒径为80-100μm，铬刚玉粉的粒径为1-5mm。该涂料具有良好的悬浮性和高温强度，并且原料无环境污染。

Description

一种高铬铸铁用铸造涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于铸造领域，涉及一种高铬铸铁用消失模铸造涂料及其制备方法。

背景技术

200910016039.1号申请为一种消失模铸铁用涂料。该涂料包括按重量计的下述组分，铝矾土70份，石英粉30份，膨润土2-5份，白乳胶0.5-2份，羧甲基纤维素钠 0.5-1.0份，水溶性酚醛树脂2-3份，凹凸棒土0.5-2份，锂辉石粉 2-5份，表面活性剂0.01-0.03份，消泡剂0.01-0.02份。该涂料涂层薄而均匀，透气性好，铸件表面光洁平整易于剥离，消除黑色缺陷，并且铸件表面平整，表面质量高。

201210319941.2号申请涉及一种铸铁消失模涂料及其制备方法，涂料包括以下组分：高铝矾土熟料45-55重量份、石英砂20-30重量份、钠基膨润土1-3重量份、CMC0.5-1.5重量份、聚乙烯醇0.5-1.5重量份、0.1-0.3重量份的T-80、正辛醇0.2-0.5重量份，氧化铁红粉0.5-1.5重量份。采用本发明提供的铸铁消失模涂料，透气性能优异。消除了铸件的黑色缺陷，有效降低成本，铸件表面质量好。72小时悬浮率大于98%。粘度值29-32s,触变性30-34，涂刷指数4.9-5.1，滴淌量0.5-0.7g，滴淌时间14-17s，低温强度大于800g（2层1. 0mm），高温强度大于650g(1200度焙烧)。

上述涂料存在的问题是，悬浮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，提供一种高铬铸铁用铸造涂料，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高铬铸铁用铸造涂料制备方法，该制备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。

本发明铸造涂料用于高铬铸铁。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高铬铸铁用铸造涂料，其特征在于，该涂料中各成分的重量百分比为：纳米级FeCr₂O₄复合粉体15-20%，炉渣粉体3-5%，硬脂酸（1801）0.10-0.15%，锂基膨润土3-6%，硅溶胶2-3%，3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯复合溶液5-8%，其余为铬刚玉粉；

其中炉渣中各成分的重量百分比为Al₂O₃ 74-77%，MgO 1-2%，Cr₂O₃19-21%，其余为SiO₂；

其中FeCr₂O₄复合粉体的粒径为80-100nm，锂基膨润土和炉渣粉体的粒径为80-100μm，铬刚玉粉的粒径为1-5mm；铬刚玉中各成份的重量百分比为Al₂O₃ 98-98.5%，Cr₂O₃为0.2-0.25%，其余NaO₂。

上述高铬铸铁用铸造涂料的制备方法，该方法包括以下步骤：

1）纳米级FeCr₂O₄复合粉体的准备：

配制ZrOCl₂水溶液，以氨水作为沉淀剂；在超声频率为50kHz、功率为400W连续搅拌的条件下，将ZrOCl₂水溶液以2mL/min的速度滴加到沉淀剂中，控制溶液的pH值为9；滴加完毕后，继续搅拌3h,然后静置老化6h，得到Zr(OH)₄水溶胶A待用；

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得到胶体B待用；

将溶体A、胶体B和FeCr₂O₄粉体按质量比为0.6：1：0.8-1.1混合；FeCr₂O₄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，然后于100℃下常压干燥5h，即得到纳米级FeCr₂O₄复合粉体；

2）3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯复合溶液的准备：各成份的重量百分比为：邻苯二酸二辛酯4-6%、正丁醇1-2%、聚乙烯醇5-7%、过硫酸钾0.15-0.19%，3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯25-30%，丙酸乙烯酯20-22%，余量为水；

先将邻苯二甲酸二辛酯与正丁醇混合，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，加入过硫酸钾，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）高铬铸铁用铸造涂料的制备：各成份重量百分比为：纳米级FeCr₂O₄复合粉体15-20%，炉渣粉体3-5%，硬脂酸0.10-0.15%，锂基膨润土3-6%，硅溶胶2-3%，3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯复合溶液5-8%，刚玉粉其余，采用搅拌器将物料在室温下混匀即形成涂料。

步骤1）中所述ZrOCl₂水溶液的质量百分比浓渡为0.2mol/L。

步骤1）制备Zr(OH)₄水溶胶A所用氨水质量百分比浓度为2.5%。

步骤1）所述氢氧化钾水溶液的浓度为10mol/L。

本发明相比现有技术具有如下有益效果：

本发明的高铬铸铁用铸造涂料中纳米级FeCr₂O₄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，显著提高了涂料的高低温强度。纳米级FeCr₂O₄复合粉体在硬脂酸的作用下，具有很好的悬浮性。

涂料中的硅溶胶和3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯复合溶液结合，通过加强纳米涂层中粘合剂材料的交联强度，大大提高了涂层的高温和低温强度。此外，硅溶胶和3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯复合溶液与纳米级FeCr₂O₄复合粉体具有很好的亲和力，也可以显著提高了涂层的高温和低温强度。

FeCr₂O₄复合粉体具有较高的耐热性及相对高铬铸铁液体的较高的耐蚀性；炉渣粉体具有微观多孔，既可提高材料的隔热能力，而且降低成本。

本发明涂料其具有良好的力学性能和良好的悬浮性，并且具有良好的稳定性和实用性，可广泛应用于含铬在11-18%范围的高铬铸铁的消失模铸造使用。

本发明方法简单，生产成本低，适合于工业化生产。

附图说明

图1为本发明实施例1得到的高铬铸铁用铸造涂料组织。

该涂料涂在消失模表面后，组织均匀密实。

具体实施方式：

以下实施例中所用硅溶胶型号采用JN-30硅溶胶；所用聚乙烯醇型号为2488；所用硬脂酸型号为1801。

实施例一：

本发明高铬铸铁用铸造涂料的制备方法具体步骤如下：

1）纳米级FeCr₂O₄复合粉体的准备：

将ZrOCl₂.8H₂O和水制成浓度为0.2mol/LZrOCl₂的水溶液；将质量百分比浓度25%氨水稀释10倍作为沉淀剂；在超声频率为50kHz、功率为400W连续搅拌的条件下，将ZrOCl₂水溶液以2mL/min的速度滴加到沉淀剂中，控制溶液的pH值为9；滴加完毕后，继续搅拌3h,然后静置老化6h，得到Zr(OH)₄水溶胶A待用；

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得到胶体B待用；

将溶体A、胶体B和FeCr₂O₄粉体按质量比为0.6：1：0.8混合；FeCr₂O₄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，然后于100℃下常压干燥5h，即得到纳米级FeCr₂O₄复合粉体；

2）3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯复合溶液的准备：各成份的重量百分比为：邻苯二酸二辛酯5%、正丁醇1%、聚乙烯醇6%、过硫酸钾0.15-0.19%，3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯25-30%，丙酸乙烯酯20-22%，余量为水；

3）高铬铸铁用铸造涂料的制备：各成份重量百分比为：纳米级FeCr₂O₄复合粉体15%，炉渣粉体3%，硬脂酸0.10%，锂基膨润土3%，硅溶胶2%，3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯复合溶液5%，刚玉粉其余，采用搅拌器将物料在室温下混匀即形成涂料。

实施例二：

其中步骤1）中溶体A、胶体B和FeCr₂O₄粉体按质量比为0.6：1：1.1配制混合。

步骤3）中高铬铸铁用铸造涂料的制备：各成份重量百分比为纳米级FeCr2O4复合粉体20%，炉渣粉体5%，硬脂酸（1801）0.15%，锂基膨润土6%，硅溶胶3%，3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯复合溶液8%，刚玉粉其余。

其余制备过程同实施例一。

实施例三：

其中步骤1）中溶体A、胶体B和FeCr₂O₄粉体按质量比为0.6：1：1.0配制混合。

步骤3）中高铬铸铁用铸造涂料的制备：各成份重量百分比为纳米级FeCr2O4复合粉体16%，炉渣粉体4%，硬脂酸（1801） 0.13%，锂基膨润土4%，硅溶胶2.5%，3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯复合溶液6%，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）

其中步骤1）中溶体A、胶体B和FeCr₂O₄粉体按质量比为0.6：1：0.6配制混合。

步骤3）中高铬铸铁用铸造涂料的制备：各成份重量百分比为纳米级FeCr2O4复合粉体12%，炉渣粉体2%，硬脂酸（1801） 0.05%，锂基膨润土2%，硅溶胶1%，3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯复合溶液4%，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）

其中步骤1）中溶体A、胶体B和FeCr₂O₄粉体按质量比为0.6：1：0.8-1.5配制混合。

步骤3）中高铬铸铁用铸造涂料的制备：各成份重量百分比为纳米级FeCr2O4复合粉体21%，炉渣粉体6%，硬脂酸（1801） 0.19%，锂基膨润土7%，硅溶胶4%，3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯复合溶液9%，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。

涂料编号	涂料成份	72小时悬浮率大于/%	低温强度大于/g（2层1．0mm）	高温强度大于/g(1200度焙烧)
					对比涂料1	201210319941.2号申请制得的涂料	98	800	650
涂料1	实施例一制备的涂料	99	890	740
					涂料2	实施例二制备的涂料	100	900	750
涂料3	实施例三制备的涂料	100	910	760
					涂料4	实施例四制备的涂料	96	860	700
涂料5	实施例五制备的涂料	96	840	710

本发明的涂料中硅溶胶和3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯复合溶液，过少起不到溶剂作用，过多会稀释涂料的隔热成分；硬脂酸为涂料中的增强组分，过少起不到粘接作用，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FeCr2O4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

1.一种高铬铸铁用铸造涂料，其特征在于，该涂料中各成分的重量百分比为：纳米级FeCr₂O₄复合粉体15-20%，炉渣粉体3-5%，硬脂酸0.10-0.15%，锂基膨润土3-6%，硅溶胶2-3%，3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯复合溶液5-8%，其余为铬刚玉粉；

2.根据权利要求1所述高铬铸铁用铸造涂料，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：其中各成份的重量百分比为：邻苯二酸二辛酯4-6%、正丁醇1-2%、聚乙烯醇5-7%、过硫酸钾0.15-0.19%，3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯25-30%，丙酸乙烯酯20-22%，余量为水；

先将邻苯二甲酸二辛酯与正丁醇混合，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，加入过硫酸钾，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。

3.根据权利要求1所述高铬铸铁用铸造涂料，其特征在于，所述纳米级FeCr₂O₄复合粉体通过以下方法制得：配制ZrOCl₂水溶液，以氨水作为沉淀剂；在超声频率为50kHz、功率为400W连续搅拌的条件下，将ZrOCl₂水溶液以2mL/min的速度滴加到沉淀剂中，控制溶液的pH值为9；滴加完毕后，继续搅拌3h,然后静置老化6h，得到Zr(OH)₄水溶胶A待用；

将溶体A、胶体B和FeCr₂O₄粉体按质量比为0.6：1：0.8-1.1混合；FeCr₂O₄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，然后于100℃下常压干燥5h，即得到纳米级FeCr₂O₄复合粉体。

4.一种高铬铸铁用铸造涂料的制备方法，该方法包括以下步骤：

1）纳米级FeCr₂O₄复合粉体的准备：

5.根据权利要求4所述高铬铸铁用铸造涂料的制备方法，其特征是：步骤1）中所述ZrOCl₂水溶液的质量百分比浓渡为0.2mol/L。

6.根据权利要求4所述高铬铸铁用铸造涂料的制备方法，其特征是：步骤1）制备Zr(OH)₄水溶胶A所用氨水质量百分比浓度为2.5%。

7.根据权利要求4所述高铬铸铁用铸造涂料的制备方法，其特征是：步骤1）所述氢氧化钾水溶液的浓度为10mol/L。