CN105057579A - 钒铁渣-蓝晶石尾矿消失模铸造涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

以钒铁渣、蓝晶石尾矿、镁砂、硅藻土、碳化硅、锆石、石墨粉、氧化锑、氢氧化铝、二硼化铪、γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、单烷氧基三（二辛基磷酰氧基）钛酸酯、聚酰亚胺改性聚醚醚酮树脂、氯化三联苯、三甲醇基丙烷三缩水甘油醚醚、聚醋酸乙烯酯乳液、硅酸铝纤维、水玻璃、羧甲基纤维素钠、季戊四醇、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、蓝晶石尾矿并降低生产成本的目的。

Description

钒铁渣-蓝晶石尾矿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-蓝晶石尾矿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-蓝晶石尾矿生产使用性能优良、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-蓝晶石尾矿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-蓝晶石尾矿消失模铸造涂料，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55-60份

蓝晶石尾矿50-54份

镁砂20-23份

硅藻土7-10份

碳化硅6-8份

锆石2~6份

石墨粉2-5份

氧化锑2-6份

氢氧化铝2-4份

二硼化铪2~4份

γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷4-7份

单烷氧基三（二辛基磷酰氧基）钛酸酯6-10份

聚酰亚胺改性聚醚醚酮树脂2-4份

氯化三联苯0.3-0.6份

三甲醇基丙烷三缩水甘油醚醚0.4-0.6份

聚醋酸乙烯酯乳液0.3-0.6份

硅酸铝纤维2~3份

水玻璃1~3份

羧甲基纤维素钠2~3份

季戊四醇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%；

所述蓝晶石尾矿的化学成分为：SiO₂35-40wt%，Al₂O₃48-53wt%，ZrO₂1-10wt%；

所述镁砂中氧化镁含量≥95wt%；

所述锆石的化学成分为：ZrO₂63.24wt%，SiO₂30.56wt%。

所述的钒铁渣-蓝晶石尾矿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55-60份钒铁渣、50-54份蓝晶石尾矿、20-23份镁砂、7-10份硅藻土、6-8份碳化硅、2~6份锆石、2~5份石墨粉、2-6份氧化锑、2~4份氢氧化铝、2~4份二硼化铪放入球磨机中球磨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-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、6-10份单烷氧基三（二辛基磷酰氧基）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份聚酰亚胺改性聚醚醚酮树脂、0.3-0.6份氯化三联苯、0.4-0.6份三甲醇基丙烷三缩水甘油醚醚、0.3-0.6份聚醋酸乙烯酯乳液、2~3份硅酸铝纤维、1~3份水玻璃、2~3份羧甲基纤维素钠、1-3份季戊四醇加入到反应釜中，继续搅拌30min，即制得钒铁渣-蓝晶石尾矿消失模铸造涂料。

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、蓝晶石尾矿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-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷和单烷氧基三（二辛基磷酰氧基）钛酸酯对钒铁渣、蓝晶石尾矿、镁砂、硅藻土、碳化硅、锆石、石墨粉、氧化锑、氢氧化铝、二硼化铪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-蓝晶石尾矿消失模铸造涂料，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

蓝晶石尾矿50份

镁砂20份

硅藻土7份

碳化硅6份

锆石2份

石墨粉2份

氧化锑2份

氢氧化铝2份

二硼化铪2份

γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷4份

单烷氧基三（二辛基磷酰氧基）钛酸酯6份

聚酰亚胺改性聚醚醚酮树脂2份

氯化三联苯0.3份

三甲醇基丙烷三缩水甘油醚醚0.4份

聚醋酸乙烯酯乳液0.3份

硅酸铝纤维2份

水玻璃1份

羧甲基纤维素钠2份

季戊四醇1份

乙醇30份

水8份；

所述的钒铁渣-蓝晶石尾矿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、50份蓝晶石尾矿、20份镁砂、7份硅藻土、6份碳化硅、2份锆石、2份石墨粉、2份氧化锑、2份氢氧化铝、2份二硼化铪放入球磨机中球磨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-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、6份单烷氧基三（二辛基磷酰氧基）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份聚酰亚胺改性聚醚醚酮树脂、0.3份氯化三联苯、0.4份三甲醇基丙烷三缩水甘油醚醚、0.3份聚醋酸乙烯酯乳液、2份硅酸铝纤维、1份水玻璃、2份羧甲基纤维素钠、1份季戊四醇加入到反应釜中，继续搅拌30min，即制得钒铁渣-蓝晶石尾矿消失模铸造涂料。

实施例2

一种钒铁渣-蓝晶石尾矿消失模铸造涂料，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60份

蓝晶石尾矿54份

镁砂23份

硅藻土10份

碳化硅8份

锆石6份

石墨粉5份

氧化锑6份

氢氧化铝4份

二硼化铪4份

γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷7份

单烷氧基三（二辛基磷酰氧基）钛酸酯10份

聚酰亚胺改性聚醚醚酮树脂4份

氯化三联苯0.6份

三甲醇基丙烷三缩水甘油醚醚0.6份

聚醋酸乙烯酯乳液0.6份

硅酸铝纤维3份

水玻璃3份

羧甲基纤维素钠3份

季戊四醇3份

乙醇40份

水15份；

所述的钒铁渣-蓝晶石尾矿消失模铸造涂料的制备方法，包括以下步骤：

1）将60份钒铁渣、54份蓝晶石尾矿、23份镁砂、10份硅藻土、8份碳化硅、6份锆石、5份石墨粉、6份氧化锑、4份氢氧化铝、4份二硼化铪放入球磨机中球磨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-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、10份单烷氧基三（二辛基磷酰氧基）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份聚酰亚胺改性聚醚醚酮树脂、0.6份氯化三联苯、0.6份三甲醇基丙烷三缩水甘油醚醚、0.6份聚醋酸乙烯酯乳液、3份硅酸铝纤维、3份水玻璃、3份羧甲基纤维素钠、3份季戊四醇加入到反应釜中，继续搅拌30min，即制得钒铁渣-蓝晶石尾矿消失模铸造涂料。

Claims (3)

1.一种钒铁渣-蓝晶石尾矿消失模铸造涂料，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55-60份

蓝晶石尾矿50-54份

镁砂20-23份

硅藻土7-10份

碳化硅6-8份

锆石2~6份

石墨粉2-5份

氧化锑2-6份

氢氧化铝2-4份

二硼化铪2~4份

γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷4-7份

单烷氧基三（二辛基磷酰氧基）钛酸酯6-10份

聚酰亚胺改性聚醚醚酮树脂2-4份

氯化三联苯0.3-0.6份

三甲醇基丙烷三缩水甘油醚醚0.4-0.6份

聚醋酸乙烯酯乳液0.3-0.6份

硅酸铝纤维2~3份

水玻璃1~3份

羧甲基纤维素钠2~3份

季戊四醇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%；

所述蓝晶石尾矿的化学成分为：SiO₂35-40wt%，Al₂O₃48-53wt%，ZrO₂1-10wt%；

所述镁砂中氧化镁含量≥95wt%；

所述锆石的化学成分为：ZrO₂63.24wt%，SiO₂30.56wt%。

3.根据权利要求1或2所述的钒铁渣-蓝晶石尾矿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55-60份钒铁渣、50-54份蓝晶石尾矿、20-23份镁砂、7-10份硅藻土、6-8份碳化硅、2~6份锆石、2~5份石墨粉、2-6份氧化锑、2~4份氢氧化铝、2~4份二硼化铪放入球磨机中球磨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-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、6-10份单烷氧基三（二辛基磷酰氧基）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份聚酰亚胺改性聚醚醚酮树脂、0.3-0.6份氯化三联苯、0.4-0.6份三甲醇基丙烷三缩水甘油醚醚、0.3-0.6份聚醋酸乙烯酯乳液、2~3份硅酸铝纤维、1~3份水玻璃、2~3份羧甲基纤维素钠、1-3份季戊四醇加入到反应釜中，继续搅拌30min，即制得钒铁渣-蓝晶石尾矿消失模铸造涂料。