CN105750486A - 一种镁合金铸造用含纳米活性炭的水基消失模涂料及其制备方法 - Google Patents

一种镁合金铸造用含纳米活性炭的水基消失模涂料及其制备方法 Download PDF

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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Abstract

本发明公开了一种镁合金铸造用含纳米活性炭的水基消失模涂料，该消失模涂料以经过导热改性的硅藻土和石英砂、微孔刚玉颗粒混合作为耐火骨料，同时添加了纳米活性炭，使得该种涂料形成的涂层在高温下具有优良的热稳定性和透气、吸附性，可有效的改善合金铸件粘砂现象，同时对浇注型腔内温度有调节作用，减缓镁合金冷却速度还能防止其过度氧化，极大的改善了镁合金铸件的质量。

Description

一种镁合金铸造用含纳米活性炭的水基消失模涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及消失模铸造涂料技术领域，尤其涉及一种镁合金铸造用含纳米活性炭的水基消失模涂料及其制备方法。
背景技术
近年来，镁合金凭借其优良的综合性能正逐步取代部分铁和钢，成为应用越来越广泛的材料，在汽车、航空等领域的应用尤为突出，而消失模铸造镁合金铸件也是引人注目的研究方向，使用消失模铸造技术具有工艺简单、铸件尺寸精度高、加工余量小等等优点，然而由于镁合金铸件的消失模铸造过程中浇注温度较低，消失模气化较为困难，消失模多呈液态，且镁金属性质活泼，极易氧化燃烧，最终导致铸件出现孔洞、氧化皱皮等缺陷，导致其力学性能差，使用受到限制。
在消失模铸造工艺中消失模涂料起着关键的作用，是消失模铸造获得优质铸件必不可少的辅助材料，其透气性、涂层强度、流变性等性质都将会对铸造产品产生至关重要的影响，选择性能优良的涂料可以有效的降低镁合金铸件的铸造缺陷，理想的涂料应该具备良好的透气性、浸润性、吸附性以及抗氧化、阻燃等等效果。《石英粉消失模铸造镁合金涂料的研制》一文以石英粉、硅藻土作为耐火骨料，钠基膨润土、CMC作为悬浮剂，糊精与硅溶胶作为粘接剂制备得到了具有高透气性和阻燃效果的镁合金消失模涂料，然而这种涂料浇注过程中形成的涂层导热性差，导致型腔内温度过高，阻燃效果不理想，镁金属的大量燃烧氧化导致铸件出现严重缺陷。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种镁合金铸造用含纳米活性炭的水基消失模涂料及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种镁合金铸造用含纳米活性炭的水基消失模涂料，其特征在于，该涂料由以下重量份的原料制成：石英粉20-30、导热改性硅藻土10-20、微孔刚玉颗粒10-20、羟丙基甲基纤维素2-3、正硅酸乙酯2-5、木质素磺酸钠0.1-0.2、纳米活性炭4-8、微晶纤维素2-3、无水乙醇20-30、去离子水20-30、浓度为15-20%的稀盐酸溶液5-10、硼酸锌0.5-1。
所述的导热改性硅藻土由以下方法制得：
（1）先将硅藻土经除杂后粉碎，过200-300目筛，过筛物备用；
（2）将异丙醇铝与去离子水混合，水浴加热至80-90℃，溶液超声搅拌混合2-3h，待溶液pH值不再变化后加入适量的浓度为2mol/L的硝酸溶液，调节溶液pH值为4-5，随后升温至95-100℃，继续搅拌混合1-2h后加入步骤（1）得到的物料，搅拌混合均匀后加热至500-600℃，在真空条件下焙烧2-3h，随后自然冷却至室温后取出，即得导热改性硅藻土。
所述的步骤（2）中异丙醇铝、硅藻土、去离子水的重量比为1:10:10-20。
所述的一种镁合金铸造用含纳米活性炭的水基消失模涂料的制备方法为：先将木质素磺酸钠、羟丙基甲基纤维素、微晶纤维素、纳米活性炭与无水乙醇、去离子水混合搅拌20-30min后超声分散30-50min，随后加入正硅酸乙酯，搅拌反应20-30min后滴加稀盐酸溶液，滴加结束后混合反应40-50min后加入其它剩余物料，混合分散2-3h后即得该水基涂料。
本发明制备的消失模涂料以经过导热改性的硅藻土和石英砂、微孔刚玉颗粒混合作为耐火骨料，同时添加了纳米活性炭，使得该种涂料形成的涂层在高温下具有优良的热稳定性和透气、吸附性，可有效的改善合金铸件粘砂现象，同时对浇注型腔内温度有调节作用，减缓镁合金冷却速度还能防止其过度氧化，极大的改善了镁合金铸件的质量。
具体实施方式
一种镁合金铸造用含纳米活性炭的水基消失模涂料，其特征在于，该涂料由以下重量份的原料制成：石英粉20、导热改性硅藻土10、微孔刚玉颗粒10、羟丙基甲基纤维素2、正硅酸乙酯2、木质素磺酸钠0.1、纳米活性炭4、微晶纤维素2、无水乙醇20、去离子水20、浓度为15%的稀盐酸溶液5、硼酸锌0.5。
其中导热改性硅藻土由以下方法制得：
（1）先将硅藻土经除杂后粉碎，过200目筛，过筛物备用；
（2）将异丙醇铝与去离子水混合，水浴加热至80℃，溶液超声搅拌混合2h，待溶液pH值不再变化后加入适量的浓度为2mol/L的硝酸溶液，调节溶液pH值为4，随后升温至95℃，继续搅拌混合1h后加入步骤（1）得到的物料，搅拌混合均匀后加热至500℃，在真空条件下焙烧2h，随后自然冷却至室温后取出，即得导热改性硅藻土。
其中步骤（2）中异丙醇铝、硅藻土、去离子水的重量比为1:10:10。
该涂料的制备方法为：先将木质素磺酸钠、羟丙基甲基纤维素、微晶纤维素、纳米活性炭与无水乙醇、去离子水混合搅拌20min后超声分散30min，随后加入正硅酸乙酯，搅拌反应20min后滴加稀盐酸溶液，滴加结束后混合反应40min后加入其它剩余物料，混合分散2h后即得该水基涂料。
得到的涂料性能测试结果为：
密度：1.55g/mm3；悬浮率：98%；粘度：112mP.s；触变率：18%；低温透气性：23.1cm2.(KPa.min)-1；高温透气性（800℃）：40.2cm2.(KPa.min)-1；涂层强度：925g/mm；导热系数：0.48W/(m.k)。
将其涂刷在泡沫塑样表面形成厚度为0.5mm的涂料层，随后经干燥处理后进行镁合金件浇注，得到的镁合金铸件表面光洁，表面粗糙度≤Ra12.5μm，无氧化皱皮现象。

Claims (4)

1.一种镁合金铸造用含纳米活性炭的水基消失模涂料，其特征在于，该涂料由以下重量份的原料制成：石英粉20-30、导热改性硅藻土10-20、微孔刚玉颗粒10-20、羟丙基甲基纤维素2-3、正硅酸乙酯2-5、木质素磺酸钠0.1-0.2、纳米活性炭4-8、微晶纤维素2-3、无水乙醇20-30、去离子水20-30、浓度为15-20%的稀盐酸溶液5-10、硼酸锌0.5-1。
2.如权利要求1所述的一种镁合金铸造用含纳米活性炭的水基消失模涂料，其特征在于，所述的导热改性硅藻土由以下方法制得：
（1）先将硅藻土经除杂后粉碎，过200-300目筛，过筛物备用；
（2）将异丙醇铝与去离子水混合，水浴加热至80-90℃，溶液超声搅拌混合2-3h，待溶液pH值不再变化后加入适量的浓度为2mol/L的硝酸溶液，调节溶液pH值为4-5，随后升温至95-100℃，继续搅拌混合1-2h后加入步骤（1）得到的物料，搅拌混合均匀后加热至500-600℃，在真空条件下焙烧2-3h，随后自然冷却至室温后取出，即得导热改性硅藻土。
3.如权利要求2所述的一种镁合金铸造用含纳米活性炭的水基消失模涂料，其特征在于，所述的步骤（2）中异丙醇铝、硅藻土、去离子水的重量比为1:10:10-20。
4.如权利要求1所述的一种镁合金铸造用含纳米活性炭的水基消失模涂料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法为：先将木质素磺酸钠、羟丙基甲基纤维素、微晶纤维素、纳米活性炭与无水乙醇、去离子水混合搅拌20-30min后超声分散30-50min，随后加入正硅酸乙酯，搅拌反应20-30min后滴加稀盐酸溶液，滴加结束后混合反应40-50min后加入其它剩余物料，混合分散2-3h后即得该水基涂料。
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