CN105234344B

CN105234344B - 一种消失模铸造专用冷却涂料及其制备方法

Info

Publication number: CN105234344B
Application number: CN201510718861.8A
Authority: CN
Inventors: 刘建锋
Original assignee: Guangdong Hongxing Metal Technology Co Ltd
Current assignee: Guangdong Hongxing Precision Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2015-10-30
Filing date: 2015-10-30
Publication date: 2016-08-24
Anticipated expiration: 2035-10-30
Also published as: CN105234344A

Abstract

本发明属于铸造技术领域，具体涉及一种消失模铸造专用冷却涂料及其制备方法。以重量份计，该涂料由以下原料制成：改性锆英粉20～30份、改性沸石粉9～12份、改性凹凸棒土12～15份、改性膨润土2～4份、白油18～21份、浮石砂7～15份、偏高岭土6～8份、生石灰2～4份、聚异丁烯1～3份、聚乙烯醇1～3份、铬酸锌2～4份；其浸润性好、涂刷性好、高温透气性适宜，尤其是热量传递速度快，在冷却较慢处的消失模本体外表涂覆本发明冷却涂料，能使金属熔液在该停留位置的冷却速度加快，进而使铸件温度均衡下降，显著降低产品不良率。

Description

一种消失模铸造专用冷却涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于铸造技术领域，具体涉及一种消失模铸造专用冷却涂料及其制备方法。

背景技术

消失模铸造，又称实型铸造，是将与铸件尺寸形状相似的石蜡或泡沫模型粘结组合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振动造型，在负压下浇注，使模型气化，液体金属占据模型位置，凝固冷却后形成铸件的新型铸造方法。消失模铸造技术具有铸件精度高、设计灵活、无传统砂芯、生产清洁、成本低等诸多优点，因而，近20年来在全世界范围内得到了迅速的发展。

消失模铸造技术中的涂料是其关键技术之一，涂料的性能直接影响铸件的质量。与传统砂型铸造用涂料有明显不同：传统砂型铸造用涂料的主要目的是防止铸件空腔产生机械粘砂和化学粘砂，而消失模铸造用涂料除上述两个作用外，还具有形成和保持铸件空腔的重要作用。因此，消失模铸造用涂料必须具有较高的常温强度、高温强度和适宜的高温透气性，这也是本领域技术人员致力于不断完善的工艺提升点。

然而，仅从以上性能入手还未能实质突破，生产过程中依然存在产品不良率偏高的问题。因而，要适应市场竞争不断提出的高标准和严要求，尚需积极进取，持续创新。

发明内容

由于消失模本体形状不甚规则，使各处对称性差，进而导致浇注之后铸件坯料局部冷却过慢，温度不均衡，导致不良率不够理想。

针对上述问题，本发明提供一种消失模铸造专用冷却涂料，其浸润性好、涂刷性好、高温透气性适宜，尤其是热量传递速度快，在冷却较慢处的消失模本体（耐火涂料）外表涂覆本发明冷却涂料，能使金属熔液在该停留位置的冷却速度加快，进而使铸件温度均衡下降，显著降低产品不良率。

为解决上述问题，本发明通过以下技术方案实现：

一种消失模铸造专用冷却涂料，以重量份计，由以下原料制成：改性锆英粉20～30份、改性沸石粉9～12份、改性凹凸棒土12～15份、改性膨润土2～4份、白油18～21份、浮石砂7～15份、偏高岭土6～8份、生石灰2～4份、聚异丁烯1～3份、聚乙烯醇1～3份、铬酸锌2～4份。

优选的，以重量份计，该冷却涂料由以下原料制成：改性锆英粉25份、改性沸石粉10份、改性凹凸棒土14份、改性膨润土3份、白油20份、浮石砂12份、偏高岭土7份、生石灰3份、聚异丁烯2份、聚乙烯醇2份、铬酸锌3份。

优选的，所述改性锆英粉由以下步骤制成：

（1）将锆英粉过筛后，用水洗以除去其表面浮尘和杂质，至洗涤液pH为7～8；

（2）将所得锆英粉与磷酸溶液以重量比1：4混合均匀，然后，常温下浸泡24h，所述磷酸溶液的质量百分比浓度为15%；

（3）对浸泡液进行固液分离，干燥所得固料，即得改性锆英粉。本方法采用特定浓度的磷酸溶液对锆英粉进行改性，磷酸最终以偏磷酸的形式滞留在锆英粉中，可使锆英粉产生丰富的孔结构，有助于锆英粉结构的改善及热量传递的加快。

优选的，所述改性凹凸棒土由以下步骤制成：将凹凸棒土用去离子水浸没，并加入适量的NaCl，混合均匀后，进行超声处理5分钟，超声波频率为70KHz，然后过滤、烘干，得到改性凹凸棒土；所述凹凸棒土、去离子水、NaCl之间的重量比为1：6：0.09。本方法通过高频超声波的空化作用，产生剧烈能量，不仅能将钠离子送入凹凸棒土的内部通道（钠离子化），还能除去凹凸棒土表面粘着成分，避免给涂料中带入过多杂质。本方法将凹凸棒土改性后，使其表面具有更大的比表面积，更进一步提高其热传递性能。

优选的，所述改性沸石粉由以下步骤制成：

（1）将一定量的待改性沸石粉以200转/分搅拌5分钟，再以400转/分搅拌12分钟；

（2）按沸石粉重量的0.2%、0.5%分别称取γ-氨丙基三乙氧基硅烷和甲醇，将二者混合均匀后加入沸石粉中，以200转/分搅拌5分钟，再以400转/分搅拌12分钟；以提高其涂刷性、浸润性，当用作涂料原料时可排除气泡，使表面光滑；

（3）按沸石粉重量的0.08%加入硬脂酸，以400转/分搅拌5分钟，进一步增加其悬浮、分散性能，即得改性沸石粉。本发明改性处理有利于沸石粉与部分高分子原料的亲和，并使沸石粉更易于分散悬浮。本方法所得改性沸石粉具有独特的格架状结构，内部孔隙具有巨大的内表面能；该改性沸石粉和偏高岭土中含有大量的活性SiO₂和Al₂O₃，可与少量石灰水化的Ca(OH)₂发生火山灰反应，使得材料更为密实，产物（低钙硅比的C-S-H凝胶）更为稳定，使得涂料抵抗高温性能佳。

优选的，所述改性膨润土由以下步骤制备而成：将膨润土原矿浸泡于质量浓度10%的NaOH水溶液中5h后，进行过滤，再与丙烯酸、羧甲基纤维素、N-N亚甲基双丙烯酰胺混合，混合后在球磨机中球磨2h，以球磨法为手段促进吸水性丙烯酸和羧甲基纤维素在膨润土层间的插入，然后加入引发剂过硫酸铵，在60℃水浴中加热0.5h，使丙烯酸和羧甲基纤维素在膨润土结构层间聚合，最后在65℃真空干燥箱内干燥，即得改性膨润土。所述膨润土原矿、丙烯酸、羧甲基纤维素、N-N亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵之间的重量比为500：50：50：0.03：1，丙烯酸和羧甲基纤维素的插入并在原位聚合，利用聚合时放出的大量热量，克服膨润土层间的库仑力，使膨润土产生层间剥离，以提高材料的高温透气性能。

所述聚异丁烯型号为PB2400或PB2300，可显著提高涂料的高温性能，满足极端条件下的使用需要。铬酸锌可增加材料的耐热作用。所用聚乙烯醇为低聚合度聚乙烯醇，具有良好粘性，且其溶液容易成膜，且成膜后具有独特的强力粘接性、耐磨性，以提高冷却涂料在消失模本体稳定的附着力。

本发明还提供了所述消失模铸造专用冷却涂料的制备方法，具体为：将以上所述各原料混合均匀，加入胶体磨乳化即得，胶体磨间隙为1～2mm。

本发明的积极有益效果：

本发明消失模铸造专用冷却涂料，设计科学、组配合理，其热量传递速度快、浸润性好、涂刷性好、高温透气性适宜（由于冷却涂料不直接与铸件接触，并不要求其强度和脱落性能）；在冷却较慢处的消失模本体（耐火涂料）外表再涂覆本发明冷却涂料，能使金属熔液在该停留位置的冷却速度加快，进而使铸件温度均衡下降，显著降低产品不良率。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例 1

本实施例消失模铸造专用冷却涂料，以重量份计，由以下原料制成：改性锆英粉25份、改性沸石粉10份、改性凹凸棒土14份、改性膨润土3份、白油20份、浮石砂12份、偏高岭土7份、生石灰3份、PB2400聚异丁烯2份、低聚合度聚乙烯醇2份、铬酸锌3份。该消失模铸造专用冷却涂料的制备方法为：将以上所述各原料混合均匀，加入胶体磨乳化即得，胶体磨间隙为2mm。

所述改性锆英粉由以下步骤制成：

（3）对浸泡液进行固液分离，干燥所得固料，即得改性锆英粉。

所述改性凹凸棒土由以下步骤制成：将凹凸棒土用去离子水浸没，并加入适量的NaCl，混合均匀后，进行超声处理5分钟，超声波频率为70KHz，然后过滤、烘干，得到改性凹凸棒土；所述凹凸棒土、去离子水、NaCl之间的重量比为1：6：0.09。

所述改性沸石粉由以下步骤制成：

（2）按沸石粉重量的0.2%、0.5%分别称取γ-氨丙基三乙氧基硅烷和甲醇，将二者混合均匀后加入沸石粉中，以200转/分搅拌5分钟，再以400转/分搅拌12分钟；

（3）按沸石粉重量的0.08%加入硬脂酸，以400转/分搅拌5分钟，进一步增加其悬浮、分散性能，即得改性沸石粉。

所述改性膨润土由以下步骤制备而成：将膨润土原矿浸泡于质量浓度10%的NaOH水溶液中5h后，进行过滤，再与丙烯酸、羧甲基纤维素、N-N亚甲基双丙烯酰胺混合，混合后在球磨机中球磨2h，然后加入引发剂过硫酸铵，在60℃ 水浴中加热0.5h，使丙烯酸和羧甲基纤维素在膨润土结构层间聚合，最后在65℃真空干燥箱内干燥，即得改性膨润土；所述膨润土原矿、丙烯酸、羧甲基纤维素、N-N亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵之间的重量比为500：50：50：0.03：1。

测试：以不涂覆冷却涂料的消失模本体为对照组，以在冷却较慢处（边棱处）的消失模本体外表涂覆本实施例冷却涂料为观察组，其它条件保持一致，各铸造500个立方体铸件，对照组不良率为14‰，观察组不良率为0。

实施例 2

本实施例消失模铸造专用冷却涂料，以重量份计，由以下原料制成：改性锆英粉20份、改性沸石粉12份、改性凹凸棒土12份、改性膨润土4份、白油18份、浮石砂15份、偏高岭土6份、生石灰4份、PB2300聚异丁烯1份、低聚合度聚乙烯醇3份、铬酸锌2份。

其制备方法及各改性原料制备方法与实施例1相同。

测试方法与实施例1相同：对照组不良率为14‰，观察组不良率为2‰。

实施例 3

本实施例消失模铸造专用冷却涂料，以重量份计，由以下原料制成：改性锆英粉30份、改性沸石粉9份、改性凹凸棒土15份、改性膨润土2份、白油21份、浮石砂7份、偏高岭土8份、生石灰2份、PB2400聚异丁烯3份、低聚合度聚乙烯醇1份、铬酸锌4份。

其制备方法及各改性原料制备方法与实施例1相同。

测试方法与实施例1相同：对照组不良率为14‰，观察组不良率为4‰。

实施例 4

本实施例消失模铸造专用冷却涂料，以重量份计，由以下原料制成：改性锆英粉20份、改性沸石粉9份、改性凹凸棒土12份、改性膨润土2份、白油18份、浮石砂7份、偏高岭土6份、生石灰2份、PB2300聚异丁烯1份、低聚合度聚乙烯醇1份、铬酸锌2份。

其制备方法及各改性原料制备方法与实施例1相同。

实施例 5

本实施例消失模铸造专用冷却涂料，以重量份计，由以下原料制成：改性锆英粉30份、改性沸石粉12份、改性凹凸棒土15份、改性膨润土4份、白油21份、浮石砂15份、偏高岭土8份、生石灰4份、PB2400聚异丁烯3份、低聚合度聚乙烯醇3份、铬酸锌4份。

其制备方法及各改性原料制备方法与实施例1相同。

Claims

1.一种消失模铸造专用冷却涂料，其特征在于：以重量份计，由以下原料制成：改性锆英粉20～30份、改性沸石粉9～12份、改性凹凸棒土12～15份、改性膨润土2～4份、白油18～21份、浮石砂7～15份、偏高岭土6～8份、生石灰2～4份、聚异丁烯1～3份、聚乙烯醇1～3份、铬酸锌2～4份；

其中，所述改性锆英粉由以下步骤制成：

（3）对浸泡液进行固液分离，干燥所得固料，即得改性锆英粉;

所述改性凹凸棒土由以下步骤制成：将凹凸棒土用去离子水浸没，并加入适量的NaCl，混合均匀后，进行超声处理5分钟，超声波频率为70KHz，然后过滤、烘干，得到改性凹凸棒土；所述凹凸棒土、去离子水、NaCl之间的重量比为1：6：0.09；

所述改性沸石粉由以下步骤制成：

（3）按沸石粉重量的0.08%加入硬脂酸，以400转/分搅拌5分钟，进一步增加其悬浮、分散性能，即得改性沸石粉；

所述改性膨润土由以下步骤制备而成：将膨润土原矿浸泡于质量浓度10%的NaOH水溶液中5h后，进行过滤，再与丙烯酸、羧甲基纤维素、N-N亚甲基双丙烯酰胺混合，混合后在球磨机中球磨2h，然后加入引发剂过硫酸铵，在60℃水浴中加热0.5h，使丙烯酸和羧甲基纤维素在膨润土结构层间聚合，最后在65℃真空干燥箱内干燥，即得改性膨润土；所述膨润土原矿、丙烯酸、羧甲基纤维素、N-N亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵之间的重量比为500：50：50：0.03：1。

2.根据权利要求1所述的消失模铸造专用冷却涂料，其特征在于，所述冷却涂料由以下原料制成：改性锆英粉25份、改性沸石粉10份、改性凹凸棒土14份、改性膨润土3份、白油20份、浮石砂12份、偏高岭土7份、生石灰3份、聚异丁烯2份、聚乙烯醇2份、铬酸锌3份。

3.根据权利要求1或2所述的消失模铸造专用冷却涂料，其特征在于：所述聚异丁烯型号为PB2400或PB2300，所述聚乙烯醇为低聚合度聚乙烯醇。

4.一种权利要求1或2所述消失模铸造专用冷却涂料的制备方法，其特征在于：将所述各原料混合均匀，加入胶体磨乳化即得，胶体磨间隙为1～2mm。