CN103553641A - 一种熔模铸造用耐火材料及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种熔模铸造用耐火材料及其制造方法，包括有石英、铝钒土或硅酸盐类耐火材料外包覆有氧化铝涂层；所述耐火材料的粒径为35-45微米；所述材料为硅酸盐类材料时，其粒径还包括有150-160微米。过本技术方案制得的熔模铸造用模壳材料，在进行石英、铝钒土或硅酸盐类耐火材料的前期就能够将大部分的杂质中的可析出离子去除，再通过后期的两次包覆，较现有技术的离子析出量降低45%-60%左右，完全能够替代锆石的耐火涂料。
Description
技术领域
本发明属于材料领域，属于熔模铸造用模壳材料领域，特别是指一种熔模铸造用耐火材料及其制造方法。
背景技术
熔模铸造的模壳材料是耐火材料，在熔模铸造中，模壳要具有耐高温、热化学稳定、热膨胀性能适合，透气性及脱壳性能需要符合对铸件的性能要求。而这些对模壳的要求均需要由制造模壳的耐火材料来实现。
能够用于制造模壳的材料比较多，同时对于模壳的不同面层也可能会包含有不同的材料。现用于制造模壳的材料可分为三类，即模壳面层用耐火材料。模壳加固层用耐火材料、陶瓷型芯用耐火材料。而在模壳制造中使用的硅熔胶现在主要以锆石为主，因为锆石的性能稳定，不会影响最终的硅溶胶的品质，但锆石的价格较高很难降低成本。现许多研究机构在寻找能够替代锆石的材料，但是一直没有实现。现选用的材料因为均含有一定的杂质，在配制硅溶胶涂料时，浸出的离子会影响到硅溶胶涂料的稳定性。
也有一部分人员转变方式，进而研究如何能够阻碍现有的材料如莫莱粉、煤矸石粉，硅灰石等内的离子浸出，以实现替代锆石的使用。中国专利专利申请号：CN200510079309.5，该专利介绍了一种复合熔模铸造耐火材料，该技术方案是采用石英或铝矾土或硅酸盐类耐火材料为核心，在所述核心外有氧化铝涂层包覆。但是在实际使用中会发现，依然有部分的杂质离子会进入到涂料中，而影响到涂料的稳定，其主要是在最后的磨料过程中，依然会有部分的杂质被露出来。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术对替代锆石材质后的模壳用材料的不足之 处，提出改进技术方案，使本技术方案较现有技术相比，其材料性能上有一定的提高，并且对耐火硅溶胶涂料的稳定性影响较小。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种熔模铸造用耐火材料，包括有石英、铝钒土或硅酸盐类耐火材料外包覆有氧化铝涂层；所述耐火材料的粒径为35-45微米；所述材料为硅酸盐类材料时，其粒径还包括有150-160微米。
所述石英是以二氧化硅为主要成份的天然硅石或经高温处理的硅石。
所述硅酸盐类耐火材料是高岭石类或硅灰石；所述高岭石类是煤矸石或莫来石或叶蜡石。
一种熔模铸造用耐火材料的制作方法：
在加热炉内将石英、铝钒土或硅酸盐类耐火材料的粉料加热到1050℃-1150℃，并恒温10-30分钟；
将混入5-15ppm硫酸的0.5-1.0MPa的超饱和水蒸汽通入加热炉10-15分钟后，将粉料出炉并快速降温至常温并水洗；
以喷雾干燥的方式将粉料干燥，并磨制成50-300微米的颗粒；
将50-300微米的石英、铝钒土或硅酸盐类耐火材料按1-1.2：1的重量百分比与铝溶胶混合并充分搅拌；并干燥造粒并磨制成粉末；
将该粉末2.0-3.0：1的重量百分比与铝溶胶混合并充分搅拌；并干燥造粒并磨制成耐火材料。
所述干燥造粒是喷雾干燥。
所述铝溶胶的氧化铝重量含量为15%-30%；所述铝溶胶的PH值为3.5-4.5。
所述石英是以二氧化硅为主要成份的天然硅石或经高温处理的硅石。
所述硅酸盐类耐火材料是高岭石类或硅灰石；所述高岭石类是煤矸石或莫来石或叶蜡石。
本发明的有益效果是：
通过本技术方案制得的熔模铸造用模壳材料，在进行石英、铝钒土或硅酸盐类耐火材料的前期就能够将大部分的杂质中的可析出离子去除，再通过后期的两次包覆，较现有技术的离子析出量降低45%-60%左右，完全能够替代锆石的耐火涂料。
具体实施方式
以下通过具体实施例来详细说明本发明的技术方案，应当理解的是，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。
一种熔模铸造用模壳材料，包括有石英、铝钒土或硅酸盐类耐火材料外包覆有氧化铝涂层；所述耐火材料的粒径为35-45微米；所述材料为硅酸盐类材料时，其粒径还包括有150-160微米。
所述石英是以二氧化硅为主要成份的天然硅石或经高温处理的硅石。
所述硅酸盐类耐火材料是高岭石类或硅灰石；所述高岭石类是煤矸石或莫来石或叶蜡石。
一种熔模铸造用模壳材料的制作方法：
在加热炉内将石英、铝钒土或硅酸盐类耐火材料的粉料加热到1050℃-1150℃，并恒温10-30分钟；
将混入5-15ppm硫酸的0.5-1.0MPa的超饱和水蒸汽通入加热炉10-15分钟后，将粉料出炉并快速降温至常温并水洗；
以喷雾干燥的方式将粉料干燥，并磨制成50-300微米的颗粒；
将50-300微米的石英、铝钒土或硅酸盐类耐火材料按1-1.2：1的重量百分比与铝溶胶混合并充分搅拌；并干燥造粒并磨制成粉末；
将该粉末2.0-3.0：1的重量百分比与铝溶胶混合并充分搅拌；并干燥造粒并磨制成耐火材料。
所述干燥造粒是喷雾干燥。
所述铝溶胶的氧化铝重量含量为15%-30%；所述铝溶胶的PH值为3.5-4.5。
所述石英是以二氧化硅为主要成份的天然硅石或经高温处理的硅石。
所述硅酸盐类耐火材料是高岭石类或硅灰石；所述高岭石类是煤矸石或莫来石或叶蜡石。
在本发明的以下具体实施例中，有区别的仅仅是耐火材料的不同，仅是将石英替换为铝钒土或替换为高岭石灯材料；在制作过程中，超饱和水蒸汽与硫酸混合汽的压力在不同的实施例中有所不同，这样的不同通过反应时间来解 决，也就是说，当超饱和蒸汽压力小时，反应时间相应延长，当超饱和蒸汽压力高时，反应时间减小。但超饱和蒸汽压力不应当高于1.0MPa。
实施例1
一种熔模铸造用模壳材料的制作方法：
在加热炉内将石英的粉料加热到1050℃，并恒温10-15分钟；
将混入10ppm硫酸的0.5MPa的超饱和水蒸汽通入加热炉15分钟后，将粉料出炉并快速降温至常温并水洗；
以喷雾干燥的方式将粉料干燥，并磨制成50-300微米的颗粒；
将50-300微米的石英按1：1的重量百分比与氧化铝重量含量为30%；PH值为3.5-4.5的铝溶胶混合并充分搅拌；并通过喷雾干燥造粒后通过磨制得粗制粉末；
将该粉末以2.0：1的重量百分比与铝溶胶混合并充分搅拌；并干燥造粒并磨制成耐火材料。
在本实施例中可以选用铝钒土或硅酸盐类耐火材料，其余技术方案相同。
实施例2
一种熔模铸造用模壳材料的制作方法：
在加热炉内将石英的粉料加热到1150℃，并恒温15-20分钟；
将混入15ppm硫酸的0.8MPa的超饱和水蒸汽通入加热炉12分钟后，将粉料出炉并快速降温至常温并水洗；
以喷雾干燥的方式将粉料干燥，并磨制成50-300微米的颗粒；
将50-300微米的石英按1.2：1的重量百分比与氧化铝重量含量为25%；PH值为3.5的铝溶胶混合并充分搅拌；并通过喷雾干燥造粒后通过磨制得到粗制粉末；
将该粉末2.5：1的重量百分比与铝溶胶混合并充分搅拌；并干燥造粒并磨制成耐火材料。此实施例为最优实施例。
在本实施例中可以选用铝钒土或硅酸盐类耐火材料，其余技术方案相同。
实施例3
一种熔模铸造用模壳材料的制作方法：
在加热炉内将石英的粉料加热到1100℃，并恒温20-30分钟；
将混入12ppm硫酸的1.0MPa的超饱和水蒸汽通入加热炉12分钟后，将粉料出炉并快速降温至常温并水洗；
以喷雾干燥的方式将粉料干燥，并磨制成50-300微米的颗粒；
将50-300微米的石英按1.1：1的重量百分比与氧化铝重量含量为20%；PH值为4.5的铝溶胶混合并充分搅拌；并通过喷雾干燥造粒后通过磨制得到粗制粉末；
将该粉末3.0：1的重量百分比与铝溶胶混合并充分搅拌；并干燥造粒并磨制成耐火材料。
在本实施例中可以选用铝钒土或硅酸盐类耐火材料，其余技术方案相同。
Claims (8)
1.一种熔模铸造用耐火材料，其特征在于：包括有石英、铝钒土或硅酸盐类耐火材料外包覆有氧化铝涂层；所述耐火材料的粒径为35-45微米；所述材料为硅酸盐类材料时，其粒径还包括有150-160微米。
2.根据权利要求1所述的熔模铸造用耐火材料，其特征在于：所述石英是以二氧化硅为主要成份的天然硅石或经高温处理的硅石。
3.根据权利要求1所述的熔模铸造用耐火材料，其特征在于：所述硅酸盐类耐火材料是高岭石类或硅灰石；所述高岭石类是煤矸石或莫来石或叶蜡石。
4.一种熔模铸造用耐火材料的制作方法，其特征在于：
在加热炉内将石英、铝钒土或硅酸盐类耐火材料的粉料加热到1050℃-1150℃，并恒温10-30分钟；
将混入5-15ppm硫酸的0.5-1.0MPa的超饱和水蒸汽通入加热炉10-15分钟后，将粉料出炉并快速降温至常温并水洗；
以喷雾干燥的方式将粉料干燥，并磨制成50-300微米的颗粒；
将50-300微米的石英、铝钒土或硅酸盐类耐火材料按1-1.2：1的重量百分比与铝溶胶混合并充分搅拌；并干燥造粒后磨制成粉末；
将该粉末2.0-3.0：1的重量百分比与铝溶胶混合并充分搅拌；并干燥造粒并磨制成耐火材料。
5.根据权利要求4所述的熔模铸造用耐火材料的制作方法，其特征在于：所述干燥造粒是喷雾干燥。
6.根据权利要求4所述的熔模铸造用耐火材料的制作方法，其特征在于：所述铝溶胶的氧化铝重量含量为15%-30%；所述铝溶胶的PH值为3.5-4.5。
7.根据权利要求4所述的熔模铸造用耐火材料的制作方法，其特征在于：所述石英是以二氧化硅为主要成份的天然硅石或经高温处理的硅石。
8.根据权利要求4所述的熔模铸造用耐火材料的制作方法，其特征在于：所述硅酸盐类耐火材料是高岭石类或硅灰石；所述高岭石类是煤矸石或莫来石或叶蜡石。
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