CN105170886A - 钒铁渣-煤矸石消失模铸造涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

以钒铁渣、煤矸石、镁砂、硅藻土、碳化硅、滑石粉、水镁石、石英粉、氮化铝、氮化硼、异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷、异丙氧基三(十二烷基苯磺酰基)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、石棉纤维、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、煤矸石并降低生产成本的目的。

Description

钒铁渣-煤矸石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-煤矸石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-煤矸石生产使用性能优良、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-煤矸石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-煤矸石消失模铸造涂料,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45-48份
煤矸石40-44份
镁砂22-30份
硅藻土7-10份
碳化硅6-8份
滑石粉2~6份
水镁石2-5份
石英粉2-6份
氮化铝2-4份
氮化硼2~4份
异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷4-7份
异丙氧基三(十二烷基苯磺酰基)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
石棉纤维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%;
所述煤矸石的化学成分为:SiO250~55wt%,Al2O38~14wt%,CaO0.4~0.6wt%,Fe2O32~3wt%,MgO1~3wt%,C8-25wt%;
所述镁砂中氧化镁含量≥95wt%。
所述的钒铁渣-煤矸石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45-48份钒铁渣、40-44份煤矸石、22-30份镁砂、7-10份硅藻土、6-8份碳化硅、2~6份滑石粉、2~5份水镁石、2-6份石英粉、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份异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷、6-10份异丙氧基三(十二烷基苯磺酰基)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份石棉纤维、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-煤矸石消失模铸造涂料。
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、煤矸石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)并用异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷和异丙氧基三(十二烷基苯磺酰基)钛酸酯对钒铁渣、煤矸石、镁砂、硅藻土、碳化硅、滑石粉、水镁石、石英粉、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-煤矸石消失模铸造涂料,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45份
煤矸石40份
镁砂22份
硅藻土7份
碳化硅6份
滑石粉2份
水镁石2份
石英粉2份
氮化铝2份
氮化硼2份
异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷4份
异丙氧基三(十二烷基苯磺酰基)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
石棉纤维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-煤矸石消失模铸造涂料的制备方法,包括以下步骤:
1)将45份钒铁渣、40份煤矸石、22份镁砂、7份硅藻土、6份碳化硅、2份滑石粉、2份水镁石、2份石英粉、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份异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷、6份异丙氧基三(十二烷基苯磺酰基)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份石棉纤维、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-煤矸石消失模铸造涂料。
实施例2
一种钒铁渣-煤矸石消失模铸造涂料,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48份
煤矸石44份
镁砂30份
硅藻土10份
碳化硅8份
滑石粉6份
水镁石5份
石英粉6份
氮化铝4份
氮化硼4份
异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷7份
异丙氧基三(十二烷基苯磺酰基)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
石棉纤维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-煤矸石消失模铸造涂料的制备方法,包括以下步骤:
1)将48份钒铁渣、44份煤矸石、30份镁砂、10份硅藻土、8份碳化硅、6份滑石粉、5份水镁石、6份石英粉、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份异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷、10份异丙氧基三(十二烷基苯磺酰基)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、2~3份石棉纤维、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-煤矸石消失模铸造涂料。

Claims (3)

1.一种钒铁渣-煤矸石消失模铸造涂料,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45-48份
煤矸石40-44份
镁砂22-30份
硅藻土7-10份
碳化硅6-8份
滑石粉2~6份
水镁石2-5份
石英粉2-6份
氮化铝2-4份
氮化硼2~4份
异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷4-7份
异丙氧基三(十二烷基苯磺酰基)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
石棉纤维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%;
所述煤矸石的化学成分为:SiO250~55wt%,Al2O38~14wt%,CaO0.4~0.6wt%,Fe2O32~3wt%,MgO1~3wt%,C8-25wt%;
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-煤矸石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45-48份钒铁渣、40-44份煤矸石、22-30份镁砂、7-10份硅藻土、6-8份碳化硅、2~6份滑石粉、2~5份水镁石、2-6份石英粉、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份异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷、6-10份异丙氧基三(十二烷基苯磺酰基)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份石棉纤维、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-煤矸石消失模铸造涂料。
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