CN105945215B - 一种离心铸造工艺金属模具用双层耐火涂料及其喷涂工艺 - Google Patents
一种离心铸造工艺金属模具用双层耐火涂料及其喷涂工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种离心铸造工艺金属模具用双层耐火涂料，其特征在于所述双层耐火涂料包括底层耐火涂料和表层耐火涂料，按质量百分比计，所述底层耐火涂料的配方为40%‑50%石墨粉，9‑11%粘结剂，50%‑40%水，所述表层耐火涂料的配方为：40%‑50%莫来石粉，9‑11%粘结剂，50%‑40%水。本发明通过对离心铸造过程中金属模具涂料使用的研究，采用石墨耐火涂料和莫来石耐火涂料的配制方法不仅解决了两涂层间相互粘结问题，而且保证两涂层间互不干涉。功能上不仅兼顾了石墨耐火涂料易于铸件脱模的优点，也兼顾了莫来石耐火涂料保证铸件表面质量的优点。使用该双层复合涂料喷涂后的金属模具用于离心铸造生产的铸件脱模更加容易，表面气孔减少。从而延长金属模具寿命，提高生产效率。
Description
技术领域
本发明属于特种铸造技术领域，具体涉及一种离心铸造工艺金属模具用双层耐火涂料及其喷涂工艺。
背景技术
离心铸造是一种先进的铸造工艺，在金属型模具离心铸造工艺铸件生产过程中，耐火涂料是个关键技术。耐火涂料的质量直接影响金属模具的寿命、铸件质量及铸件生产率。涂料的作用包括以下几个方面：降低金属模具所受的热冲击，提高其使用寿命；防止铸件和金属模具直接接触，提高脱模速度，提升铸件生产率；调节系统热阻、控制冷却速度，以保证铸件的组织和性能达到要求；保证铸件表面质量。
目前市场上流通的耐火涂料多采用单层耐火涂料工艺，这样的耐火涂料工艺很难做到多功能兼顾，如常出现脱模困难，容易出现气孔、夹渣等表面缺陷。这多多少少阻碍了离心铸造工艺的广泛应用。
发明内容
本发明的目的是设计一种功能兼顾的离心铸造工艺金属模具用双层耐火涂料，使其得以应用到离心铸造工艺中生产铸件。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种离心铸造工艺金属模具用双层耐火涂料，其特征在于所述双层耐火涂料包括底层耐火涂料和表层耐火涂料，按质量百分比计，所述底层耐火涂料的配方为40%-50%石墨粉，9~11%粘结剂，50%-40%水，所述表层耐火涂料的配方为：40%-50%莫来石粉，9~11%粘结剂，50%-40%水。
根据本发明的优选实施例，所述石墨粉的颗粒大小为500-1000目。
根据本发明的优选实施例，所述莫来石粉的颗粒大小为500-1000目。
根据本发明的优选实施例，以底层耐火涂料的总质量为100%计，底层耐火涂料中粘结剂的配方为3%-6%水玻璃，3%-6%PVA，0.5%-1%PVP；以表层耐火涂料的总质量为100%计，表层耐火涂料中粘结剂的配方为3%-6%水玻璃，3%-6%PVA，0.5%-1%PVP。
本发明的另一目的是设计一种离心铸造工艺金属模具用双层耐火涂料的制备方法，喷涂该双层耐火涂料的金属模具用于离心铸造生产出的铸件取模容易，缺陷少且表面质量高。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种离心铸造工艺金属模具用双层耐火涂料的制备方法，其特征在于所述双层耐火涂料包括底层耐火涂料和表层耐火涂料，按底层耐火涂料的质量百分比计，将占比40%-50%的石墨粉加入到占比40%-50%水中混合搅拌至均匀，再将占比9~11%的粘结剂加入其中继续搅拌至均匀，形成均匀混合的底层耐火涂料；按表层耐火涂料的质量百分比计，将占比40%-50%的莫来石粉加入到40%-50%水中混合搅拌至均匀，再将占比9~11%的粘结剂加入其中继续搅拌至均匀，形成均匀混合的表层耐火涂料。
本发明的另一目的是设计一种离心铸造工艺金属模具用双层耐火涂料的喷涂工艺，喷涂该双层耐火涂料的金属模具用于离心铸造生产出的铸件取模容易，缺陷少且表面质量高。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种离心铸造工艺金属模具用双层耐火涂料的喷涂工艺，包括以下步骤：a、按质量百分比计，将占比40%-50%的石墨粉加入到占比40%-50%水中混合搅拌至均匀，再将占比9~11%的粘结剂加入其中继续搅拌至均匀，形成均匀混合的底层耐火涂料；将占比40%-50%的莫来石粉加入到40%-50%水中混合搅拌至均匀，再将占比9~11%的粘结剂加入其中继续搅拌至均匀，形成均匀混合的表层耐火涂料；b、分别将搅拌均匀的底层耐火涂料和表层耐火涂料装入喷涂罐内；c、将离心铸造工艺用金属模具加热至250-450℃，然后用底层耐火涂料对金属模具进行均匀喷涂；d、将离心铸造工艺用金属模具返还炉内加热温度至300-500℃，然后用表层耐火涂料对金属模具进行均压喷涂。
本发明首先在金属模底层涂覆石墨耐火涂料，然后在石墨耐火涂料层继续涂覆莫来石耐火涂料，重点在于底层耐火涂料和表层耐火涂料的结合使用，功能上不仅兼顾了底层耐火涂料易于铸件脱模的优点，也兼顾了表层耐火涂料保证铸件表面质量的优点。本发明中底层耐火涂料和表层耐火涂料的配制方法不仅解决了两涂层间相互粘结问题，而且保证两涂层间互不干涉，所以喷涂该双层耐火涂料的金属模具用于离心铸造生产出的铸件取模容易，表面质量好。本发明在功能上不仅兼顾了石墨耐火涂料易于铸件脱模的优点，也兼顾了莫来石耐火涂料保证铸件表面质量的优点。使用该双层复合涂料喷涂后的金属模具用于离心铸造生产的铸件脱模更加容易，表面气孔减少。从而延长金属模具寿命，提高生产效率。
具体实施方式
一种离心铸造工艺金属模具用双层耐火涂料，其特征在于所述双层耐火涂料包括底层耐火涂料和表层耐火涂料，按质量百分比计，所述底层耐火涂料的配方为40%-50%石墨粉，9~11%粘结剂，50%-40%水，所述石墨粉、粘结剂和水的总量为100%。所述表层耐火涂料的配方为：40%-50%莫来石粉，9~11%粘结剂，50%-40%水，所述石墨粉、粘结剂和水的总量为100%。优选地，粘结剂的质量百分比为10%。
根据本发明的优选实施例，所述石墨粉的颗粒大小为500-1000目。
根据本发明的优选实施例，所述莫来石粉的颗粒大小为500-1000目。
根据本发明的优选实施例，以底层耐火涂料的总质量为100%计，底层耐火涂料中粘结剂的配方为3%-6%水玻璃，3%-6%PVA，0.5%-1%PVP，即水玻璃的质量占底层耐火涂料的总质量的3%-6%，PVA的质量占底层耐火涂料的总质量的3%-6%，PVP的质量占底层耐火涂料的总质量的0.5%-1%；以表层耐火涂料的总质量为100%计，表层耐火涂料中粘结剂的配方为3%-6%水玻璃，3%-6%PVA，0.5%-1%PVP，即水玻璃的质量占表层耐火涂料的总质量的3%-6%，PVA的质量占表层耐火涂料的总质量的3%-6%，PVP的质量占表层耐火涂料的总质量的0.5%-1%。
该离心铸造工艺金属模具用双层耐火涂料的喷涂工艺，包括以下步骤：a、按质量百分比计，将占比40%-50%的石墨粉加入到占比40%-50%水中混合搅拌至均匀，再将占比9~11%的粘结剂加入其中继续搅拌至均匀，搅拌方式可以是机械搅拌也可以是高速球磨，形成均匀混合的底层耐火涂料；将占比40%-50%的莫来石粉加入到40%-50%水中混合搅拌至均匀，再将占比9~11%的粘结剂加入其中继续搅拌至均匀，搅拌方式可以是机械搅拌也可以是高速球磨，形成均匀混合的表层耐火涂料；分别将搅拌均匀的底层耐火涂料和表层耐火涂料装入喷涂罐内；b、将离心铸造工艺用金属模具加热至250-450℃，然后用底层耐火涂料对金属模具进行均匀喷涂，喷涂厚度约1-2mm；c、将喷涂有底层耐火涂料的金属模具返还炉内加热温度至300-500℃，然后用表层耐火涂料对金属模具进行均压喷涂，喷涂厚度约为2-3mm。
下面结合本发明的具体实施例，对本发明提供的用于离心铸造工艺金属模具的双层耐火涂料进行详细说明。
根据本发明的第一实施例，首先将离心铸造用金属模具放入焙烧炉中进行焙烧，温度设置250℃。然后取500目石墨粉400g倒入500g水中机械搅拌至均匀，再将由60g水玻璃粘结剂，30gPVA（聚乙烯醇）粘结剂和10gPVP（聚乙烯吡咯烷酮）分散剂组成的混合粘结剂加入到石墨粉溶液中高速球磨至混合均匀，形成底层耐火涂料。将配制好的底层耐火涂料倒入喷涂罐中待用。继续取1000目莫来石粉500g倒入400g水中高速球磨至均匀，再将由30g水玻璃粘结剂，60g硅溶胶粘结剂和10gPVP分散剂组成的混合粘结剂加入到莫来石溶液中机械搅拌至混合均匀，形成表层耐火涂料。将配制好的表层耐火涂料倒入喷涂罐中待用。取出焙烧至250℃的金属模具，对其喷涂底层耐火涂料，至金属模具表面形成厚度为1mm的底层耐火涂料。随后将喷涂有底层耐火涂料的金属模具放入焙烧炉中进行焙烧，温度设置500℃。取出焙烧至500℃的金属模具，对其喷涂表层耐火涂料，至金属模具表面形成厚度为2mm的耐火涂料。至此，将喷涂有双层耐火涂料的金属模具用于离心铸造，生产出的铸件脱模容易，缺陷少且表面质量高。
根据本发明的第二实施例，首先将离心铸造用金属模具放入焙烧炉中进行焙烧，温度设置450℃。然后取800目石墨粉500g倒入405g水中机械搅拌至均匀，再将由30g水玻璃粘结剂，60gPVA粘结剂和5gPVP分散剂组成的混合粘结剂加入到石墨粉溶液中高速球磨至混合均匀，形成底层耐火涂料。将配制好的底层耐火涂料倒入喷涂罐中待用。继续取800目莫来石粉400g倒入500g水中高速球磨至均匀，再将由60g水玻璃粘结剂，35g硅溶胶粘结剂和5gPVP分散剂组成的混合粘结剂加入到莫来石溶液中机械搅拌至混合均匀，形成表层耐火涂料。将配制好的表层耐火涂料倒入喷涂罐中待用。取出焙烧至450℃的金属模具，对其喷涂底层耐火涂料，至金属模具表面形成厚度为1mm的底层耐火涂料。随后将喷涂有底层耐火涂料的金属模具放入焙烧炉中进行焙烧，温度设置500℃。取出焙烧至500℃的金属模具，对其喷涂表层耐火涂料，至金属模具表面形成厚度为3mm的耐火涂料。至此，将喷涂有双层耐火涂料的金属模具用于离心铸造，生产出的铸件脱模容易，缺陷少且表面质量高。
根据本发明的第三实施例，首先将离心铸造用金属模具放入焙烧炉中进行焙烧，温度设置350℃。然后取500目石墨粉495g倒入400g水中机械搅拌至均匀，再将由40g水玻璃粘结剂，60gPVA粘结剂和5gPVP分散剂组成的混合粘结剂加入到石墨粉溶液中高速球磨至混合均匀，形成底层耐火涂料。将配制好的底层耐火涂料倒入喷涂罐中待用。继续取500目莫来石粉410g倒入500g水中高速球磨至均匀，再将由45g水玻璃粘结剂，40g硅溶胶粘结剂和5gPVP分散剂组成的混合粘结剂加入到莫来石溶液中机械搅拌至混合均匀，形成表层耐火涂料。将配制好的表层耐火涂料倒入喷涂罐中待用。取出焙烧至350℃的金属模具，对其喷涂底层耐火涂料，至金属模具表面形成厚度为2mm的底层耐火涂料。随后将喷涂有底层耐火涂料的金属模具放入焙烧炉中进行焙烧，温度设置400℃。取出焙烧至400℃的金属模具，对其喷涂表层耐火涂料，至金属模具表面形成厚度为3mm的耐火涂料。至此，将喷涂有双层耐火涂料的金属模具用于离心铸造，生产出的铸件脱模容易，缺陷少且表面质量高。
根据本发明的第四实施例，首先将离心铸造用金属模具放入焙烧炉中进行焙烧，温度设置350℃。然后取500目石墨粉490g倒入400g水中机械搅拌至均匀，再将由50g水玻璃粘结剂，50gPVA粘结剂和10gPVP分散剂组成的混合粘结剂加入到石墨粉溶液中高速球磨至混合均匀，形成底层耐火涂料。将配制好的底层耐火涂料倒入喷涂罐中待用。继续取500目莫来石粉410g倒入495g水中高速球磨至均匀，再将由45g水玻璃粘结剂，45g硅溶胶粘结剂和5gPVP分散剂组成的混合粘结剂加入到莫来石溶液中机械搅拌至混合均匀，形成表层耐火涂料。将配制好的表层耐火涂料倒入喷涂罐中待用。取出焙烧至350℃的金属模具，对其喷涂底层耐火涂料，至金属模具表面形成厚度为2mm的底层耐火涂料。随后将喷涂有底层耐火涂料的金属模具放入焙烧炉中进行焙烧，温度设置400℃。取出焙烧至400℃的金属模具，对其喷涂表层耐火涂料，至金属模具表面形成厚度为3mm的耐火涂料。至此，将喷涂有双层耐火涂料的金属模具用于离心铸造，生产出的铸件脱模容易，缺陷少且表面质量高。
Claims (5)
1.一种离心铸造工艺金属模具用双层耐火涂料，其特征在于所述双层耐火涂料包括底层耐火涂料和表层耐火涂料，按质量百分比计，所述底层耐火涂料的配方为40%-50%石墨粉，9-11%粘结剂，40%-50%水，所述表层耐火涂料的配方为：40%-50%莫来石粉，9-11%粘结剂，40%-50%水;所述石墨粉的颗粒大小为500-1000目;所述莫来石粉的颗粒大小为500-1000目;以底层耐火涂料的总质量为100%计，底层耐火涂料中粘结剂的配方为3%-6%水玻璃，3%-6%PVA，0.5%-1%PVP；以表层耐火涂料的总质量为100%计，表层耐火涂料中粘结剂的配方为3%-6%水玻璃，3%-6%PVA，0.5%-1%PVP。
2.一种离心铸造工艺金属模具用双层耐火涂料的制备方法，其特征在于所述双层耐火涂料包括底层耐火涂料和表层耐火涂料，按底层耐火涂料的质量百分比计，将占比40%-50%的石墨粉加入到占比40%-50%水中混合搅拌至均匀，再将占比9-11%的粘结剂加入其中继续搅拌至均匀，形成均匀混合的底层耐火涂料；按表层耐火涂料的质量百分比计，将占比40%-50%的莫来石粉加入到40%-50%水中混合搅拌至均匀，再将占比9-11%的粘结剂加入其中继续搅拌至均匀，形成均匀混合的表层耐火涂料;以底层耐火涂料的总质量为100%计，底层耐火涂料中粘结剂的配方为3%-6%水玻璃，3%-6%PVA，0.5%-1%PVP；以表层耐火涂料的总质量为100%计，表层耐火涂料中粘结剂的配方为3%-6%水玻璃，3%-6%PVA，0.5%-1%PVP。
3.如权利要求2所述的一种离心铸造工艺金属模具用双层耐火涂料的制备方法，其特征在于，搅拌至均匀的搅拌方式为机械搅拌或高速球磨。
4.一种离心铸造工艺金属模具用双层耐火涂料的喷涂工艺，包括以下步骤：a、按质量百分比计，将占比40%-50%的石墨粉加入到占比40%-50%水中混合搅拌至均匀，再将占比9-11%的粘结剂加入其中继续搅拌至均匀，形成均匀混合的底层耐火涂料；将占比40%-50%的莫来石粉加入到40%-50%水中混合搅拌至均匀，再将占比9-11%的粘结剂加入其中继续搅拌至均匀，形成均匀混合的表层耐火涂料；b、分别将搅拌均匀的底层耐火涂料和表层耐火涂料装入喷涂罐内；c、将离心铸造工艺用金属模具加热至250-450℃，然后用底层耐火涂料对金属模具进行均匀喷涂, 金属模具表面形成底层耐火涂料；d、将离心铸造工艺用金属模具返还炉内加热温度至300-500℃，然后用表层耐火涂料对金属模具进行均压喷涂, 至金属模具表面形成表层耐火涂料。
5.如权利要求4所述的一种离心铸造工艺金属模具用双层耐火涂料的喷涂工艺，其特征在于，以底层耐火涂料的总质量为100%计，底层耐火涂料中粘结剂的配方为3%-6%水玻璃，3%-6%PVA，0.5%-1%PVP；以表层耐火涂料的总质量为100%计，表层耐火涂料中粘结剂的配方为3%-6%水玻璃，3%-6%PVA，0.5%-1%PVP。
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