CN105057578A - 钒铁渣-火电厂粉煤灰消失模铸造涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

以钒铁渣、火电厂粉煤灰、镁砂、硅藻土、碳化硅、高铝矾土细粉、水镁石、碳化钽、氮化铝、氮化硼、γ-（甲基丙烯酰氧基）丙基三甲氧基硅烷、二（亚磷酸二月桂酯）四氧辛氧基钛酸酯、异丁醇醚化三聚氰胺甲醚树脂、过氧化二异丙苯、聚乙烯烷基醇醚、叔醋乳液、碳纤维、糊精、海藻酸钠、季戊四醇、苯甲酸钠、乙醇、水为原料，制备出了使用性能优良、生产成本低的消失模铸造涂料，达到综合回收利用钒铁渣、火电厂粉煤灰并降低生产成本的目的。

Description

钒铁渣-火电厂粉煤灰消失模铸造涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于消失模铸造涂料领域，尤其涉及一种钒铁渣-火电厂粉煤灰消失模铸造涂料及其制备方法。

背景技术

消失模铸造技术是铸造行业中新兴的一种铸造工艺方法，消失模铸造工艺是指用泡沫塑料（EPS、ETMMA或EPMMA）制作成与所需铸件形状结构、尺寸大小完全相同的模样，涂刷耐火涂料后烘干，埋入特殊砂箱干砂（一般使用石英砂）中造型，在保持一定负压状态下进行浇注，模样受热气化分解，金属熔液不断占据模型位置后最终成型。消失模铸造在国内主要称为干砂实型铸造、负压实型铸造，国外简称EPC铸造。

目前最为成熟的消失模铸造工艺是用于汽车铸件的批量生产，所生产的产品有铝合金铸件(如进气管、缸体、缸盖等)和铸铁件(如曲轴、缸盖、变速器壳体、排气管等)。国内外实践证明，消失模铸造在生产汽车铸件方面具有巨大的发展潜力。当前，我国的汽车工正处在发展时期，预计在今后的一段时期内汽车铸件产量会有较大幅度的增加，同时对汽车铸件质量的要求将会更加严格。汽车工业的发展，为我国铸造行业带来了机遇与挑战，也为在我国推广和发展消失模铸造技术带来了新的契机。

消失模铸造用于大批量生产成功与否，50%取决于模样，30%取决于涂料，20%取决于其它工艺因素。毋庸置疑，涂料是获得优质铸件必不可少的工艺环节，科研和生产都已证实，对于消失模铸造工艺，涂料可使其获得成功的潜力大大增加。国外对消失模铸造涂料的研究起步较早，己经有一些商品性的涂料，但是价格偏贵，导致生产成本提高，在一定程度上限制了消失模铸造工艺的发展。目前，中国已有多家高校和研究单位开展针对消失模铸造的模样材料、成型工艺、涂料技术、工装设备等各个环节的研究开发工作，取得一定的成就，但与国外相比仍有较大差距，例如涂料的商品化程度很差。因此，为促进消失模铸造这一先进制造技术的推广应用，结合国内资源情况，从研究涂料的各组分种类和加入量对涂料性能的影响入手，研制适合我国国情的成本低、质量好的消失模铸造涂料，实现消失模铸造涂料的国产化是非常必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种能克服上述缺陷，利用钒铁渣-火电厂粉煤灰生产使用性能优良、生产成本低的消失模铸造涂料，以达到综合回收利用钒铁渣-火电厂粉煤灰并降低生产消失模铸造涂料成本的目的。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种钒铁渣-火电厂粉煤灰消失模铸造涂料，其特征在于，所述消失模铸造涂料由以下重量份的原料组成：

钒铁渣55-64份

火电厂粉煤灰53-57份

镁砂25-33份

硅藻土7-10份

碳化硅6-8份

高铝矾土细粉2~6份

水镁石2-5份

碳化钽2-6份

氮化铝2-4份

氮化硼2~4份

γ-（甲基丙烯酰氧基）丙基三甲氧基硅烷4-7份

二（亚磷酸二月桂酯）四氧辛氧基钛酸酯6-10份

异丁醇醚化三聚氰胺甲醚树脂2-4份

过氧化二异丙苯0.3-0.6份

聚乙烯烷基醇醚0.4-0.6份

叔醋乳液0.3-0.6份

碳纤维2~3份

糊精1~3份

海藻酸钠2~3份

季戊四醇1-3份

苯甲酸钠1-3份

乙醇30-40份

水8-15份；

所述钒铁渣的化学成分为：Al₂O₃78-83wt%，CaO10-17wt%，MgO1-2.5wt%，Fe₂O₃0.2-0.8wt%，SiO₂0.6-0.8wt%，VOx1.3-4wt%；

所述火电厂粉煤灰的化学成分为：SiO₂48.42wt%，Al₂O₃28.85wt%，FeO4.38wt%，CaO4.14wt%，MgO0.96wt%，K₂O1.04wt%，Na₂O0.23wt%，SO30.27wt%；

所述镁砂中氧化镁含量≥95wt%。

所述的钒铁渣-火电厂粉煤灰消失模铸造涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将55-64份钒铁渣、53-57份火电厂粉煤灰、25-33份镁砂、7-10份硅藻土、6-8份碳化硅、2~6份高铝矾土细粉、2~5份水镁石、2-6份碳化钽、2~4份氮化铝、2~4份氮化硼、放入球磨机中球磨2小时，混合均匀，然后过筛，得到200目以下的混合物料；

2）开启反应釜，将4-7份γ-（甲基丙烯酰氧基）丙基三甲氧基硅烷、6-10份二（亚磷酸二月桂酯）四氧辛氧基钛酸酯、30-40份乙醇、8-15份水加入到反应釜中，在搅拌下进行水解反应，转速为1200r/min，反应温度为80℃，搅拌时间为30min，得到偶联剂的醇水溶液；

3）将步骤1）所得混合物料物料加入到步骤2）中偶联剂的醇水溶液中，在80℃下搅拌2小时；然后再将2-4份异丁醇醚化三聚氰胺甲醚树脂、0.3-0.6份过氧化二异丙苯、0.4-0.6份聚乙烯烷基醇醚、0.3-0.6份叔醋乳液、2~3份碳纤维、1~3份糊精、2~3份海藻酸钠、1-3份季戊四醇、1-3份苯甲酸钠加入到反应釜中，继续搅拌30min，即制得钒铁渣-火电厂粉煤灰消失模铸造涂料。

本发明与现有技术相比，其优点为：

1）在制备涂料过程中利用了钒铁渣、火电厂粉煤灰等工业固体废弃物制备消失模铸造涂料，大大降低了耐火材料的制造成本；

2）并用γ-（甲基丙烯酰氧基）丙基三甲氧基硅烷和二（亚磷酸二月桂酯）四氧辛氧基钛酸酯对钒铁渣、火电厂粉煤灰、镁砂、硅藻土、碳化硅、高铝矾土细粉、水镁石、碳化钽、氮化铝、氮化硼进行了表面改性处理，提高了材料与基料的粘结性和分散性，使得消失模铸造涂料在高温下结构更稳定，大大提高了消失模铸造涂料耐火极限。

具体实施方式

实施例1

一种钒铁渣-火电厂粉煤灰消失模铸造涂料，其特征在于，所述消失模铸造涂料由以下重量份的原料组成：

钒铁渣55份

火电厂粉煤灰53份

镁砂25份

硅藻土7份

碳化硅6份

高铝矾土细粉2份

水镁石2份

碳化钽2份

氮化铝2份

氮化硼2份

γ-（甲基丙烯酰氧基）丙基三甲氧基硅烷4份

二（亚磷酸二月桂酯）四氧辛氧基钛酸酯6份

异丁醇醚化三聚氰胺甲醚树脂2份

过氧化二异丙苯0.3份

聚乙烯烷基醇醚0.4份

叔醋乳液0.3份

碳纤维2份

糊精1份

海藻酸钠2份

季戊四醇1份

苯甲酸钠1份

乙醇30份

水8份；

所述的钒铁渣-火电厂粉煤灰消失模铸造涂料的制备方法，包括以下步骤：

1）将55份钒铁渣、53份火电厂粉煤灰、25份镁砂、7份硅藻土、6份碳化硅、2份高铝矾土细粉、2份水镁石、2份碳化钽、2份氮化铝、2份氮化硼、放入球磨机中球磨2小时，混合均匀，然后过筛，得到200目以下的混合物料；

2）开启反应釜，将4份γ-（甲基丙烯酰氧基）丙基三甲氧基硅烷、6份二（亚磷酸二月桂酯）四氧辛氧基钛酸酯、30份乙醇、8份水加入到反应釜中，在搅拌下进行水解反应，转速为1200r/min，反应温度为80℃，搅拌时间为30min，得到偶联剂的醇水溶液；

3）将步骤1）所得混合物料物料加入到步骤2）中偶联剂的醇水溶液中，在80℃下搅拌2小时；然后再将2份异丁醇醚化三聚氰胺甲醚树脂、0.3份过氧化二异丙苯、0.4份聚乙烯烷基醇醚、0.3份叔醋乳液、2份碳纤维、1份糊精、2份海藻酸钠、1份季戊四醇、1份苯甲酸钠加入到反应釜中，继续搅拌30min，即制得钒铁渣-火电厂粉煤灰消失模铸造涂料。

实施例2

一种钒铁渣-火电厂粉煤灰消失模铸造涂料，其特征在于，所述消失模铸造涂料由以下重量份的原料组成：

钒铁渣64份

火电厂粉煤灰57份

镁砂33份

硅藻土10份

碳化硅8份

高铝矾土细粉6份

水镁石5份

碳化钽6份

氮化铝4份

氮化硼4份

γ-（甲基丙烯酰氧基）丙基三甲氧基硅烷7份

二（亚磷酸二月桂酯）四氧辛氧基钛酸酯10份

异丁醇醚化三聚氰胺甲醚树脂4份

过氧化二异丙苯0.6份

聚乙烯烷基醇醚0.6份

叔醋乳液0.6份

碳纤维3份

糊精3份

海藻酸钠3份

季戊四醇3份

苯甲酸钠3份

乙醇40份

水15份；

所述的钒铁渣-火电厂粉煤灰消失模铸造涂料的制备方法，包括以下步骤：

1）将64份钒铁渣、57份火电厂粉煤灰、33份镁砂、10份硅藻土、8份碳化硅、6份高铝矾土细粉、5份水镁石、6份碳化钽、4份氮化铝、4份氮化硼、放入球磨机中球磨2小时，混合均匀，然后过筛，得到200目以下的混合物料；

2）开启反应釜，将7份γ-（甲基丙烯酰氧基）丙基三甲氧基硅烷、10份二（亚磷酸二月桂酯）四氧辛氧基钛酸酯、40份乙醇、15份水加入到反应釜中，在搅拌下进行水解反应，转速为1200r/min，反应温度为80℃，搅拌时间为30min，得到偶联剂的醇水溶液；

3）将步骤1）所得混合物料物料加入到步骤2）中偶联剂的醇水溶液中，在80℃下搅拌2小时；然后再将4份异丁醇醚化三聚氰胺甲醚树脂、0.6份过氧化二异丙苯、0.6份聚乙烯烷基醇醚、0.6份叔醋乳液、3份碳纤维、3份糊精、3份海藻酸钠、3份季戊四醇、3份苯甲酸钠加入到反应釜中，继续搅拌30min，即制得钒铁渣-火电厂粉煤灰消失模铸造涂料。

Claims (3)

1.一种钒铁渣-火电厂粉煤灰消失模铸造涂料，其特征在于，所述消失模铸造涂料由以下重量份的原料组成：

钒铁渣55-64份

火电厂粉煤灰53-57份

镁砂25-33份

硅藻土7-10份

碳化硅6-8份

高铝矾土细粉2~6份

水镁石2-5份

碳化钽2-6份

氮化铝2-4份

氮化硼2~4份

γ-（甲基丙烯酰氧基）丙基三甲氧基硅烷4-7份

二（亚磷酸二月桂酯）四氧辛氧基钛酸酯6-10份

异丁醇醚化三聚氰胺甲醚树脂2-4份

过氧化二异丙苯0.3-0.6份

聚乙烯烷基醇醚0.4-0.6份

叔醋乳液0.3-0.6份

碳纤维2~3份

糊精1~3份

海藻酸钠2~3份

季戊四醇1-3份

苯甲酸钠1-3份

乙醇30-40份

水8-15份。

2.如权利要求1中所述的消失模铸造涂料，其特征在于：所述钒铁渣的化学成分为：Al₂O₃78-83wt%，CaO10-17wt%，MgO1-2.5wt%，Fe₂O₃0.2-0.8wt%，SiO₂0.6-0.8wt%，VOx1.3-4wt%；

所述火电厂粉煤灰的化学成分为：SiO₂48.42wt%，Al₂O₃28.85wt%，FeO4.38wt%，CaO4.14wt%，MgO0.96wt%，K₂O1.04wt%，Na₂O0.23wt%，SO30.27wt%；

所述镁砂中氧化镁含量≥95wt%。

3.根据权利要求1或2所述的钒铁渣-火电厂粉煤灰消失模铸造涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将55-64份钒铁渣、53-57份火电厂粉煤灰、25-33份镁砂、7-10份硅藻土、6-8份碳化硅、2~6份高铝矾土细粉、2~5份水镁石、2-6份碳化钽、2~4份氮化铝、2~4份氮化硼、放入球磨机中球磨2小时，混合均匀，然后过筛，得到200目以下的混合物料；

2）开启反应釜，将4-7份γ-（甲基丙烯酰氧基）丙基三甲氧基硅烷、6-10份二（亚磷酸二月桂酯）四氧辛氧基钛酸酯、30-40份乙醇、8-15份水加入到反应釜中，在搅拌下进行水解反应，转速为1200r/min，反应温度为80℃，搅拌时间为30min，得到偶联剂的醇水溶液；

3）将步骤1）所得混合物料物料加入到步骤2）中偶联剂的醇水溶液中，在80℃下搅拌2小时；然后再将2-4份异丁醇醚化三聚氰胺甲醚树脂、0.3-0.6份过氧化二异丙苯、0.4-0.6份聚乙烯烷基醇醚、0.3-0.6份叔醋乳液、2~3份碳纤维、1~3份糊精、2~3份海藻酸钠、1-3份季戊四醇、1-3份苯甲酸钠加入到反应釜中，继续搅拌30min，即制得钒铁渣-火电厂粉煤灰消失模铸造涂料。