CN105583356A - 一种镁合金消失模铸造用涂料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种镁合金消失模铸造用涂料的制备方法，是以氧化镁、硅藻土和滑石粉为耐火骨料，水玻璃和聚丙烯酰胺为粘结剂，钠基膨润土、羧甲基纤维素钠和黄原胶为悬浮剂，硼酸锌为阻燃剂，去离子水为载液溶剂；经配置溶液、混浆、搅拌、碾压、陈化，制成镁合金消失模铸造用涂料，涂料为粘稠状液体，均匀度好、涂刷性好、悬浮性99.5%、透气性7.62cm2/Pa?min、抗压强度0.36MPa、触变指数1.657，使用中镁合金液充型能力良好，此制备方法工艺先进，工艺流程短，速度快，数据精确翔实，材料配比先进合理，是十分先进的镁合金消失模铸造用涂料的制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种镁合金消失模铸造用涂料的制备方法，属于有色金属铸造辅助材料的制备及应用的技术领域。
背景技术
消失模铸造，简称EPC，是将与铸件尺寸形状相似的发泡塑料模型粘结组合成模型簇，刷涂耐火涂层并烘干后，埋在干石英砂中振动造型，在负压下浇注液体金属，使模型气化并占据模型位置，凝固冷却后形成铸件，是一种新型铸造方法，它是一种设备投资小、生产工艺灵活、成形精度高的新型铸造技术，非常适合镁合金铸造成形。
在镁合金消失模铸造过程中必须使用涂料，以提高泡沫模样的强度与刚度，以抗击金属熔液的冲刷，防止因粘砂而降低铸件表面粗糙度；还可以帮助废气迅速排出，减少废气对铸件的影响。
目前，镁合金消失模铸造用涂料的研究较少，主要是以铸钢、铸铁消失模铸造涂料的配方为依据而配制生产，普遍存在透气性差，保温性、防氧化能力和阻燃性不好，触变性能欠佳，致使铸件表面质量差、内部不致密。
发明内容
发明目的
本发明的目的是针对背景技术的不足，以氧化镁、硅藻土和滑石粉为耐火骨料，水玻璃和聚丙烯酰胺为粘结剂，钠基膨润土、羧甲基纤维素钠和黄原胶为悬浮剂，硼酸锌为阻燃剂，去离子水为载液溶剂，经配置混浆、搅拌、碾压、陈化，制成粘稠状涂料，以大幅度提高镁合金消失模铸造用涂料的性能。
技术方案
本发明使用的化学物质材料为：氧化镁、硅藻土、滑石粉、水玻璃、聚丙烯酰胺、钠基膨润土、羧甲基纤维素钠、黄原胶、硼酸锌、去离子水，其组合准备用量如下：以克、毫升为计量单位
氧化镁：MgO 700g±0.1g
硅藻土：SiO2 200g±0.1g
滑石粉：Mg3[Si4O10](OH)2 100g±0.1g
水玻璃：Na2SiO3·9H2O 14mL±0.1mL
聚丙烯酰胺：(C3H5NO)n n＝100万～500万2g±0.1g
钠基膨润土：Na0.33(Al，Mg，Fe)2[(Si，Al)4O10](OH)2·4H2O40g±0.1g
羧甲基纤维素钠：C8H16NaO8 2g±0.1g
黄原胶：C35H49O29 1g±0.1g
硼酸锌：2ZnO·3B2O3 30g±0.1g
去离子水：H2O 3000mL±50mL
制备方法如下：
(1)精选化学物质材料
对制备使用的化学物质材料要进行精选，并进行质量纯度控制：
氧化镁：固态粉体95％
硅藻土：固态粉体92.3％
滑石粉：固态粉体95％
水玻璃：液态胶体97％
聚丙烯酰胺：固态粉体97％
钠基膨润土：固态粉体90％
羧甲基纤维素钠：固态粉体98％
黄原胶：固态粉体98％
硼酸锌：固态粉体97％
去离子水：液态液体99.9％
(2)配置钠基膨润土水溶液
称取钠基膨润土40g±0.1g，量取去离子水400mL±0.1mL，加入烧杯中，混合搅拌30min，成0.141mol/L的钠基膨润土水溶液；
(3)配置羧甲基纤维素钠水溶液
称取羧甲基纤维素钠2g±0.1g，量取去离子水100mL±0.1mL，加入烧杯中，混合搅拌30min，成0.076mol/L的羧甲基纤维素钠水溶液；
(4)配置黄原胶水溶液
称取黄原胶1g±0.1g，量取去离子水100mL±0.1mL，加入烧杯中，混合搅拌30min，成0.011mol/L的黄原胶水溶液；
(5)混浆
称取氧化镁700g±0.1g、硅藻土200g±0.1g、滑石粉100g±0.1g、水玻璃14mL±0.1mL、聚丙烯酰胺2g±0.1g、硼酸锌30g±0.1g；量取羧甲基纤维素钠水溶液100mL±0.1mL，黄原胶水溶液100mL±0.1mL，钠基膨润土水溶液400mL±0.1mL；量取去离子水400mL±0.1mL；加入到混浆机中；开启混浆机，混浆机转数为60r/min，混浆时间为25min，使混浆机内的化学物质混合均匀，成混浆液；
(6)碾压混浆液
碾压混浆液是在碾压机上进行的，是在碾压、加水过程中完成的；
①将混浆液置于碾压机的浆液箱内；
②开启浆液箱的控浆阀，向碾压机内输入混浆液；混浆液输入速度4mL/min；
③开启水槽的控水阀，向碾压机输入去离子水，去离子水输入速度5mL/min；
④开启碾压机，进行碾压，碾压转数28r/min，碾压压强1.6Mpa；
⑤在碾压过程中进行碾压循环，碾压循环次数为10次，碾压后成粘稠状浆液；
(7)静置陈化
将碾压后的粘稠状浆液收集于不锈钢容器内，在25℃下静置陈化36h，陈化后即为镁合金消失模铸造用涂料；
(8)检测、分析、表征
对制备的镁合金消失模铸造用涂料的形貌、色泽、成分、化学物理性能进行检测、分析、表征；
用透气性测定仪进行涂料的透气性分析；
用杠杆强度测试仪进行涂料的抗压强度分析；
用旋转粘度计进行涂料的流变性分析；
用Φ25mm×100mL的具塞量筒进行悬浮性分析；
结论：镁合金消失模铸造用涂料为白色粘稠状浆液，透气性为7.62cm2/Pa·min，抗压强度为0.36MPa，屈服值为5.16Pa，触变指数为1.657，悬浮性为99.5％；
(9)浆液储存
制备的粘稠状浆液储存于金属筒形容器中，密闭储存，要防火、防晒、防潮、防酸碱盐侵蚀，储存于阴凉洁净环境，储存温度20℃，相对湿度≤10％。
有益效果
本发明与背景技术相比具有明显的先进性，是以氧化镁、硅藻土和滑石粉为耐火骨料，水玻璃和聚丙烯酰胺为粘结剂，钠基膨润土、羧甲基纤维素钠和黄原胶为悬浮剂，硼酸锌为阻燃剂，去离子水为载液溶剂；经配置溶液、混浆、搅拌、碾压、陈化，制成镁合金消失模铸造用涂料，涂料为粘稠状液体，均匀度好、涂刷性好、悬浮性99.5％、透气性7.62cm2/Pa·min、抗压强度0.36MPa、触变指数1.657，使用中镁合金液充型能力良好，有效提高了铸件质量。
附图说明
图1镁合金消失模铸造用涂料的碾压状态图
图2镁合金消失模铸造用涂料微观形貌图
图3镁合金消失模铸造用涂料衍射强度图谱
图4镁合金消失模铸造用涂料流变曲线图
图中所示，附图标记清单如下：
1、控制台，2、显示屏，3、指示灯，4、电源开关，5、碾压电机调控器，6、下碾盘，7、上碾盘，8、碾压电机，9、混浆槽，10、混浆槽盖，11、水槽，12、水槽盖，13、进料筒，14、控浆阀，15、控水阀，16、出液管，17、产物箱，18、混浆液，19、去离子水，20、碾压时间控制器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步说明：
图1所示，为镁合金消失模铸造用涂料的碾压状态图，各部位置要正确，按量配比，按序操作。
制备使用的化学物质的量值是按预先设置的范围确定的，以克、毫升为计量单位。
镁合金消失模铸造用涂料混浆液的碾压是在碾压机上进行的，是在碾压、加水过程中完成的；
碾压机为立式，碾压机的下部为控制台1，在控制台1的上部为下碾盘6，在下碾盘6的上部是上碾盘7，上碾盘7的上部连接碾压电机8，在碾压电机8的上部设有混浆槽9，混浆槽9上部为混浆槽盖10，混浆槽盖10的上部为水槽11，水槽11上部为水槽盖12，混浆槽9内为混浆液18，水槽11内为去离子水19；在上碾盘7、混浆槽9、水槽11内的中间位置设有进料筒13，进料筒13穿过碾压电机8的中间位置与下碾盘6连接；进料筒13的上部依次设有控水阀15、控浆阀14，控水阀15调控去离子水19的流量，控浆阀14调控混浆液18的流量；在下碾盘6的右下部设有出液管16，出液管16连接产物箱17；在控制台1上设有显示屏2、指示灯3、电源开关4、碾压电机调控器5、碾压时间控制器20。
图2所示，为镁合金消失模铸造用涂料微观形貌图，图中所示，涂层中耐火骨料结合紧密，其余组分分布在其间，形成分布均匀的一体，无明显的聚集现象，涂层的表面均匀分布着一些沟槽和凹窝，沟槽彼此可以连通，为气体的排放提供了通道。
图3所示，为镁合金消失模铸造用涂料衍射强度图谱，图中所示，氧化镁对应的谱峰完整，强度大，表明氧化镁含量较多；SiO2对应的特征谱峰较明显；涂层中形成了部分镁橄榄石Mg2SiO4。
图4所示，为镁合金消失模铸造用涂料流变曲线图，从图中可以看出，曲线的直线部分延长线交于纵轴τ0屈服值，随着剪切速率D的增加，剪切应力τ增长缓慢，剪切应力τ的增长小于剪切速率D的增长，制备出的涂料带有一定屈服值的假塑性流体，这是铸造涂料理想的流体类型。
Claims (2)
1.一种镁合金消失模铸造用涂料的制备方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：氧化镁、硅藻土、滑石粉、水玻璃、聚丙烯酰胺、钠基膨润土、羧甲基纤维素钠、黄原胶、硼酸锌、去离子水，其组合准备用量如下：以克、毫升为计量单位
氧化镁：MgO 700g±0.1g
硅藻土：SiO2 200g±0.1g
滑石粉：Mg3[Si4O10](OH)2 100g±0.1g
水玻璃：Na2SiO3·9H2O 14mL±0.1mL
聚丙烯酰胺：(C3H5NO)n n＝100万～500万 2g±0.1g
钠基膨润土：Na0.33(Al，Mg，Fe)2[(Si，Al)4O10](OH)2·4H2O40g±0.1g
羧甲基纤维素钠：C8H16NaO8 2g±0.1g
黄原胶：C35H49O29 1g±0.1g
硼酸锌：2ZnO·3B2O3 30g±0.1g
去离子水：H2O 3000mL±50mL
制备方法如下：
(1)精选化学物质材料
对制备使用的化学物质材料要进行精选，并进行质量纯度控制：
氧化镁：固态粉体95％
硅藻土：固态粉体92.3％
滑石粉：固态粉体95％
水玻璃：液态胶体97％
聚丙烯酰胺：固态粉体97％
钠基膨润土：固态粉体90％
羧甲基纤维素钠：固态粉体98％
黄原胶：固态粉体98％
硼酸锌：固态粉体97％
去离子水：液态液体99.9％
(2)配置钠基膨润土水溶液
称取钠基膨润土40g±0.1g，量取去离子水400mL±0.1mL，加入烧杯中，混合搅拌30min，成0.141mol/L的钠基膨润土水溶液；
(3)配置羧甲基纤维素钠水溶液
称取羧甲基纤维素钠2g±0.1g，量取去离子水100mL±0.1mL，加入烧杯中，混合搅拌30min，成0.076mol/L的羧甲基纤维素钠水溶液；
(4)配置黄原胶水溶液
称取黄原胶1g±0.1g，量取去离子水100mL±0.1mL，加入烧杯中，混合搅拌30min，成0.011mol/L的黄原胶水溶液；
(5)混浆
称取氧化镁700g±0.1g、硅藻土200g±0.1g、滑石粉100g±0.1g、水玻璃14mL±0.1mL、聚丙烯酰胺2g±0.1g、硼酸锌30g±0.1g；量取羧甲基纤维素钠水溶液100mL±0.1mL，黄原胶水溶液100mL±0.1mL，钠基膨润土水溶液400mL±0.1mL；量取去离子水400mL±0.1mL；加入到混浆机中；开启混浆机，混浆机转数为60r/min，混浆时间为25min，使混浆机内的化学物质混合均匀，成混浆液；
(6)碾压混浆液
碾压混浆液是在碾压机上进行的，是在碾压、加水过程中完成的；
①将混浆液置于碾压机的浆液箱内；
②开启浆液箱的控浆阀，向碾压机内输入混浆液；混浆液输入速度4mL/min；
③开启水槽的控水阀，向碾压机输入去离子水，去离子水输入速度5mL/min；
④开启碾压机，进行碾压，碾压转数28r/min，碾压压强1.6Mpa；
⑤在碾压过程中进行碾压循环，碾压循环次数为10次，碾压后成粘稠状浆液；
(7)静置陈化
将碾压后的粘稠状浆液收集于不锈钢容器内，在25℃下静置陈化36h，陈化后即为镁合金消失模铸造用涂料；
(8)检测、分析、表征
对制备的镁合金消失模铸造用涂料的形貌、色泽、成分、化学物理性能进行检测、分析、表征；
用透气性测定仪进行涂料的透气性分析；
用杠杆强度测试仪进行涂料的抗压强度分析；
用旋转粘度计进行涂料的流变性分析；
用Φ25mm×100mL的具塞量筒进行悬浮性分析；
结论：镁合金消失模铸造用涂料为白色粘稠状浆液，透气性为7.62cm2/Pa·min，抗压强度为0.36MPa，屈服值为5.16Pa，触变指数为1.657，悬浮性为99.5％；
(9)浆液储存
制备的粘稠状浆液储存于金属筒形容器中，密闭储存，要防火、防晒、防潮、防酸碱盐侵蚀，储存于阴凉洁净环境，储存温度20℃，相对湿度≤10％。
2.根据权利要求1所述的一种镁合金消失模铸造用涂料的制备方法，其特征在于：镁合金消失模铸造用涂料混浆液的碾压是在碾压机上进行的，是在碾压、加水过程中完成的；
碾压机为立式，碾压机的下部为控制台(1)，在控制台(1)的上部为下碾盘(6)，在下碾盘(6)的上部是上碾盘(7)，上碾盘(7)的上部连接碾压电机(8)，在碾压电机(8)的上部设有混浆槽(9)，混浆槽(9)上部为混浆槽盖(10)，混浆槽盖(10)的上部为水槽(11)，水槽(11)上部为水槽盖(12)，混浆槽(9)内为混浆液(18)，水槽(11)内为去离子水(19)；在上碾盘(7)、混浆槽(9)、水槽(11)内的中间位置设有进料筒(13)，进料筒(13)穿过碾压电机(8)的中间位置与下碾盘(6)连接；进料筒(13)的上部依次设有控水阀(15)、控浆阀(14)，控水阀(15)调控去离子水(19)的流量，控浆阀(14)调控混浆液(18)的流量；在下碾盘(6)的右下部设有出液管(16)，出液管(16)连接产物箱(17)；在控制台(1)上设有显示屏(2)、指示灯(3)、电源开关(4)、碾压电机调控器(5)、碾压时间控制器(20)。
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- 2016-01-19 CN CN201610033653.9A patent/CN105583356A/zh active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160518 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |