CN105170885A - 钒铁渣-石棉尾矿消失模铸造涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
以钒铁渣、石棉尾矿、镁砂、硅藻土、碳化硅、高铝矾土细粉、菱镁矿、碳化钽、氮化铝、硼化铪、氧化锆、氧化钇、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、聚萘二酸乙二酯、过氧化二异丙苯、聚乙烯烷基醇醚、丙二醇甲醚醋酸酯、碳纤维、三聚磷酸钠、海藻酸钠、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、石棉尾矿并降低生产成本的目的。
Description
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-石棉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-石棉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-石棉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-石棉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50-56份
石棉尾矿46-52份
镁砂22-25份
硅藻土7-10份
碳化硅6-8份
高铝矾土细粉2~6份
菱镁矿2-5份
碳化钽2-6份
氮化铝2-4份
硼化铪2~4份
氧化锆2~3份
氧化钇2~3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
聚萘二酸乙二酯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
丙二醇甲醚醋酸酯0.3-0.6份
碳纤维2~3份
三聚磷酸钠1~3份
海藻酸钠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%;
所述石棉尾矿的化学成分为:SiO239.72wt%,Al2O30.41wt%,CaO0.43wt%,Fe2O35.43wt%,MgO37.60wt%,ZnO0.016wt%,Co3O40.017wt%;
所述镁砂中氧化镁含量≥95wt%。
所述的钒铁渣-石棉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50-56份钒铁渣、46-52份石棉尾矿、22-25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份菱镁矿、2-6份碳化钽、2~4份氮化铝、2~4份硼化铪、2~3份氧化锆、2~3份氧化钇放入球磨机中球磨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份聚萘二酸乙二酯、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份丙二醇甲醚醋酸酯、2~3份碳纤维、1~3份三聚磷酸钠、2~3份海藻酸钠、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-石棉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、石棉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、石棉尾矿、镁砂、硅藻土、碳化硅、高铝矾土细粉、菱镁矿、碳化钽、氮化铝、硼化铪、氧化锆、氧化钇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-石棉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50份
石棉尾矿46份
镁砂22份
硅藻土7份
碳化硅6份
高铝矾土细粉2份
菱镁矿2份
碳化钽2份
氮化铝2份
硼化铪2份
氧化锆2份
氧化钇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
聚萘二酸乙二酯2份
过氧化二异丙苯0.3份
聚乙烯烷基醇醚0.4份
丙二醇甲醚醋酸酯0.3份
碳纤维2份
三聚磷酸钠1份
海藻酸钠2份
季戊四醇1份
乙醇30份
水8份;
所述的钒铁渣-石棉尾矿消失模铸造涂料的制备方法,包括以下步骤:
1)将50份钒铁渣、46份石棉尾矿、22份镁砂、7份硅藻土、6份碳化硅、2份高铝矾土细粉、2份菱镁矿、2份碳化钽、2份氮化铝、2份硼化铪、2份氧化锆、2份氧化钇放入球磨机中球磨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份聚萘二酸乙二酯、0.3份过氧化二异丙苯、0.4份聚乙烯烷基醇醚、0.3份丙二醇甲醚醋酸酯、2份碳纤维、1份三聚磷酸钠、2份海藻酸钠、1份季戊四醇加入到反应釜中,继续搅拌30min,即制得钒铁渣-石棉尾矿消失模铸造涂料。
实施例2
一种钒铁渣-石棉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56份
石棉尾矿52份
镁砂25份
硅藻土10份
碳化硅8份
高铝矾土细粉6份
菱镁矿5份
碳化钽6份
氮化铝4份
硼化铪4份
氧化锆3份
氧化钇3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
聚萘二酸乙二酯4份
过氧化二异丙苯0.6份
聚乙烯烷基醇醚0.6份
丙二醇甲醚醋酸酯0.6份
碳纤维3份
三聚磷酸钠3份
海藻酸钠3份
季戊四醇3份
乙醇40份
水15份;
所述的钒铁渣-石棉尾矿消失模铸造涂料的制备方法,包括以下步骤:
1)将56份钒铁渣、52份石棉尾矿、25份镁砂、10份硅藻土、8份碳化硅、6份高铝矾土细粉、5份菱镁矿、6份碳化钽、4份氮化铝、4份硼化铪、3份氧化锆、3份氧化钇放入球磨机中球磨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份聚萘二酸乙二酯、0.6份过氧化二异丙苯、0.6份聚乙烯烷基醇醚、0.6份丙二醇甲醚醋酸酯、3份碳纤维、3份三聚磷酸钠、3份海藻酸钠、3份季戊四醇加入到反应釜中,继续搅拌30min,即制得钒铁渣-石棉尾矿消失模铸造涂料。
Claims (3)
1.一种钒铁渣-石棉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50-56份
石棉尾矿46-52份
镁砂22-25份
硅藻土7-10份
碳化硅6-8份
高铝矾土细粉2~6份
菱镁矿2-5份
碳化钽2-6份
氮化铝2-4份
硼化铪2~4份
氧化锆2~3份
氧化钇2~3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
聚萘二酸乙二酯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
丙二醇甲醚醋酸酯0.3-0.6份
碳纤维2~3份
三聚磷酸钠1~3份
海藻酸钠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%;所述石棉尾矿的化学成分为:SiO239.72wt%,Al2O30.41wt%,CaO0.43wt%,Fe2O35.43wt%,MgO37.60wt%,ZnO0.016wt%,Co3O40.017wt%;
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-石棉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50-56份钒铁渣、46-52份石棉尾矿、22-25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份菱镁矿、2-6份碳化钽、2~4份氮化铝、2~4份硼化铪、2~3份氧化锆、2~3份氧化钇放入球磨机中球磨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份聚萘二酸乙二酯、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份丙二醇甲醚醋酸酯、2~3份碳纤维、1~3份三聚磷酸钠、2~3份海藻酸钠、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-石棉尾矿消失模铸造涂料。
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