CN106623761B - 一种特大型不锈钢铸件用铸造涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于铸造涂料技术领域，具体涉及一种特大型不锈钢铸件用铸造涂料及其制备方法。本发明一种特大型不锈钢铸件用铸造涂料，其化学成分由以下重量份成分组成：骨料100份，改性高岭土1～5份，卡拉胶1～5份，聚丙烯酰胺0.2～3份，醇溶性聚酯改性树脂0.2～3份、低粘度聚乙烯醇缩丁醛树脂0.1～3份，载液20～40份。本发明特大型不锈钢铸件用铸造涂料，有效解决了现有不锈钢铸造涂料易于形成低熔点化合物发生粘砂，涂层的附着力也较差，涂层燃烧干燥后起泡、有裂纹，以及流平性不好，涂料均匀性差、短时间就出现分层，耐火骨料易于板结等缺陷，可以满足大型、特大型水电不锈钢铸钢件的使用要求。
Description
技术领域
本发明属于铸造涂料技术领域，具体涉及一种特大型不锈钢铸件用铸造涂料及其制备方法。
背景技术
长期以来特大型不锈钢铸件如水电不锈钢铸件上冠、下环、叶片、导叶等由于使用的涂料性能不理想，铸件表面粘砂，夹砂、缩孔等问题严重，导致产品的生产周期特别漫长，而特大型不锈钢铸件产品的市场需求又十分旺盛。为此，解决它们铸造生产中存在的质量问题就成为迫在眉睫的事情。
水电不锈钢铸件钢水吨位大，通常近40吨，浇注温度高于1500℃，热负荷高，铸件冷却时间漫长，加之合金化元素种类多、含量高，钢水极易与涂层形成低熔点化合物发生粘砂。而现有铸造涂料成份复杂、骨料及助剂种类烦多，与这些不锈钢钢水接触后极易形成低熔点化合物发生粘砂。另外，这些涂料形成涂层的附着力也较差，醇基涂料点火干燥后涂层常出现裂纹和分层，难以满足大型不锈钢铸钢件的使用要求。
如申请号为“201410463190.0”发明名称为“一种耐火骨料和由其组成的不锈钢铸造涂料及其制备方法”，公开了一种使用耐火骨料为镁砂粉45-55％、刚玉粉15-20％、锆英粉30-35％组成的铸造涂料；众所周知这三种耐火骨料虽然各自的绝对耐火温度较高，如锆英粉高达2430℃，但当其含有0.3％的铁后，它在1100℃就会出现液相即发生熔解，这种情况下涂层就无法抵挡钢水的冲刷，当然也不能隔绝钢水和型砂的接触。
申请号为“201310608846.9”发明名称为“一种用于不锈钢阀体的铸造涂料及其制备方法”，公开了一种不锈钢阀体用铸造涂料，铸造生产采用的工艺是熔模精密铸造工艺，而熔模精密铸造与大型不锈钢树脂砂铸造过程中的热负荷及涂层、型砂的受热时间相差有天壤之别，该发明专利使用的骨料虽然是100％的石英粉，然而使用的粘结剂却是硅酸乙酯、改性水玻璃等。从该领域早已公认的结论我们知道，水玻璃中的氧化钠将大大降低石英粉的熔点造成铸件严重粘砂。
因此，发明一种高性能的水电不锈钢铸件用涂料是一个十分有益的工作。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高性能的水电不锈钢铸件用铸造涂料。
本发明一种特大型不锈钢铸件用铸造涂料，其化学成分由以下重量份成分组成：骨料100份，改性高岭土1～5份，卡拉胶1～5份，聚丙烯酰胺0.2～3份，醇溶性聚酯改性树脂0.2～3份、低粘度聚乙烯醇缩丁醛树脂0.1～3份，载液20～40份；所述载液为甲醇、乙醇、异丙醇中的至少一种。
进一步的，上述一种特大型不锈钢铸件用铸造涂料，其化学成分由以下重量份成分组成：骨料100份，改性高岭土2～3份，卡拉胶2～2.5份，聚丙烯酰胺0.2～3份，醇溶性聚酯改性树脂1.5～2份、低粘度聚乙烯醇缩丁醛树脂0.5～2份，载液25～30份。
上述一种特大型不锈钢铸件用铸造涂料，其中所述骨料为改性电熔镁砂，其粒度≥325目，MgO≥99wt％。
上述一种特大型不锈钢铸件用铸造涂料，其中所述改性电熔镁砂是由以下方法制备得到：将100重量份的电熔镁砂与0.1～3重量份的磷酸三酯，超声0.5～1.0h，加入氨基硅烷，再超声1.5～2.0h，再在125～140℃下活化40～65min，直至电熔镁砂粉表面附着上一层氨基硅氧烷。
进一步的，上述一种特大型不锈钢铸件用铸造涂料，其特征在于：所述磷酸三酯为磷酸三甲酯、磷酸三丁酯、磷酸三苯甲酯中的至少一种。
上述一种特大型不锈钢铸件用铸造涂料，其中所述氨基硅氧烷为γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-(2,3环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基三(b-甲氧基乙氧基)硅烷二(二辛基磷酰氧基)羟乙酸酯中的至少一种。
上述一种特大型不锈钢铸件用铸造涂料，其中所述低粘度聚乙烯醇缩丁醛树脂的聚合度300～400，分子量18000～27000g/mol，粘度为10％溶液涂4杯时间为20秒。
本发明还提供一种特大型不锈钢铸件用铸造涂料的制备方法。
上述一种特大型不锈钢铸件用铸造涂料的制备方法，包括以下步骤：
a、将醇溶性改性聚酯树脂、卡拉胶、改性高岭土、聚丙烯酰胺、低粘度聚乙烯醇缩丁醛树脂和载液总重量的30％的载液混合，高速分散，得分散液；
b、将改性电熔镁砂和剩余载液重量的90％的载液加入到分散液中，搅拌，砂磨，得到砂磨料；
c、将余下的载液加入到砂磨料中，调节砂磨料的粘度至100～120°Bé，即可。
上述一种特大型不锈钢铸件用铸造涂料的制备方法，其中a步骤中高速分散的分散速率为100～300r/min。
上述一种特大型不锈钢铸件用铸造涂料的制备方法，其中b步骤中搅拌速率为700～1500r/min，搅拌时间为60min，砂磨时间为60min。
本发明特大型不锈钢铸件用铸造涂料，有效解决了现有不锈钢铸造涂料易于形成低熔点化合物发生粘砂，涂层的附着力也较差，涂层燃烧干燥后起泡、有裂纹，以及流平性不好，涂料均匀性差、短时间就出现分层，耐火骨料易于板结等缺陷，可以满足大型、特大型水电不锈钢铸钢件的使用要求。
具体实施方式
本发明一种特大型不锈钢铸件用铸造涂料，其化学成分由以下重量份成分组成：骨料100份，改性高岭土1～5份，卡拉胶1～5份，聚丙烯酰胺0.2～3份，醇溶性聚酯改性树脂0.2～3份、低粘度聚乙烯醇缩丁醛树脂0.1～3份，载液20～40份；所述载液为甲醇、乙醇、异丙醇中的至少一种。
进一步的，上述一种特大型不锈钢铸件用铸造涂料，其化学成分由以下重量份成分组成：骨料100份，改性高岭土2～3份，卡拉胶2～2.5份，聚丙烯酰胺0.2～3份，醇溶性聚酯改性树脂1.5～2份、低粘度聚乙烯醇缩丁醛树脂0.5～2份，载液25～30份。
上述一种特大型不锈钢铸件用铸造涂料，其中所述骨料为改性电熔镁砂，其粒度≥325目，MgO≥99wt％。
上述一种特大型不锈钢铸件用铸造涂料，其中所述改性电熔镁砂是由电熔镁砂与偶联剂反应制备得到：将100重量份的电熔镁砂与0.1～3重量份的磷酸三酯，在超声波分散器中超声0.5～1.0h，加入氨基硅烷，再在超声波分散器中超声1.5～2.0h，混合均匀后在125～140℃下活化40～65min，直至电熔镁砂粉表面附着上一层氨基硅氧烷，这些基团分散活化后将降低电熔镁砂粉表面的界面张力，为以后续悬浮、粘结提供条件，从骨料层面为提高涂层性能提供条件。
进一步的，上述一种特大型不锈钢铸件用铸造涂料，其特征在于：所述磷酸三酯为磷酸三甲酯、磷酸三丁酯、磷酸三苯甲酯中的至少一种。
上述一种特大型不锈钢铸件用铸造涂料，其中所述氨基硅氧烷为γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-(2,3环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基三(b-甲氧基乙氧基)硅烷二(二辛基磷酰氧基)羟乙酸酯中的至少一种。
上述一种特大型不锈钢铸件用铸造涂料，其中所述低粘度聚乙烯醇缩丁醛树脂的聚合度300～400，分子量18000～27000g/mol，粘度为10％溶液涂4杯时间为20秒。
本发明还提供一种特大型不锈钢铸件用铸造涂料的制备方法。
上述一种特大型不锈钢铸件用铸造涂料的制备方法，包括以下步骤：
a、将醇溶性改性聚酯树脂、卡拉胶、改性高岭土、聚丙烯酰胺、低粘度聚乙烯醇缩丁醛树脂和载液总重量的30％的载液混合，在高速分散机中高速分散，得分散液；
b、将改性电熔镁砂和剩余载液重量的90％的载液加入到分散液中，改性电熔镁砂加入后浆料渐渐变厚，此时要调节分散盘与装料桶底之间的距离，使旋涡成浅盆状，所有原料加完后高速搅拌，为防止分散时温度上升过高，要采用夹套通水冷却；分散结束后转入砂磨机中进行砂磨，得到砂磨料；
c、将余下的载液加入到砂磨料中，调节砂磨料的粘度至100～120°Bé，即可。
上述一种特大型不锈钢铸件用铸造涂料的制备方法，其中a步骤中高速分散的分散速率为100～300r/min。
上述一种特大型不锈钢铸件用铸造涂料的制备方法，其中b步骤中搅拌速率为700～1500r/min，搅拌时间为60min，砂磨时间为60min。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
称取改性电熔镁砂100份作骨料，改性高岭土2份，卡拉胶2份，聚丙烯酰胺0.2份作悬浮剂；醇溶性改性聚酯树脂1.5份、低粘度聚乙烯醇缩丁醛树脂0.5作粘结剂、流平剂；甲醇、乙醇(体积比为1:1)的混合物25份作载液。将上述原料除改性电熔镁砂和20％的载液外均加入到高速分散机中，先以100r/分钟的速度搅拌均匀，然后加入改性电熔镁砂及剩余载液的90％，改性电熔镁砂加入后浆料渐渐变厚，此时要调节分散盘与装料桶底之间的距离，使旋涡成浅盆状，所有原料加完后提高转速以700r/分钟速度搅拌60分钟，为防止分散时温度上升过高，要采用夹套通水冷却。分散结束后，再转移到砂磨机中砂磨60分钟，以余下改性的载液调节涂料的粘度室温下至120°Bé即可。
采用本技术方案制备的醇基铸造涂料各项技术指标性能优异，按照JB/T9226砂型铸造涂料中指定的方法检测，其悬浮性(24h)为99％、发气量为8mL/g，固含量为83％，涂层耐磨性0.06克。
实施例2
称取改性电熔镁砂100份作骨料，改性高岭土4份，卡拉胶2.5份，聚丙烯酰胺0.5份作悬浮剂；醇溶性改性聚酯树脂2.0份、低粘度聚乙烯醇缩丁醛树脂3.0作粘结剂、流平剂；甲醇、乙醇(体积比为1:1)的混合物25份作载液。将上述原料除改性电熔镁砂和20％的载液外均加入到高速分散机中，先以200r/分钟的速度搅拌均匀，然后加入剩余的电熔镁砂及剩余载液的90％，电熔镁砂加入后浆料渐渐变厚，此时要调节分散盘与装料桶底之间的距离，使旋涡成浅盆状，所有原料加完后提高转速以1000r/分钟速度搅拌60分钟，为防止分散时温度上升过高，要采用夹套通水冷却。分散结束后，再转移到砂磨机中砂磨60分钟，以余下的载液调节涂料的粘度室温下至100°Bé即可。
采用本技术方案制备的醇基铸造涂料各项技术指标性能优异，按照JB/T9226砂型铸造涂料中指定的方法检测，其悬浮性(24h)为99.5％、发气量为9mL/g，固含量为79％，涂层耐磨性0.06克。
实施例3
称取改性电熔镁砂100份作骨料、改性高岭土1.5份、卡拉胶2.5份、聚丙烯酰胺1.5份作悬浮剂；醇溶性改性聚酯树脂2.5份、低粘度聚乙烯醇缩丁醛树脂1.5作粘结剂、流平剂；甲醇、乙醇(体积比为1:1)的混合物25份作载液。将上述原料除改性电熔镁砂和20％的载液外均加入到高速分散机中，先以150r/分钟的速度搅拌均匀，然后加入剩余的电熔镁砂及剩余载液的90％，电熔镁砂加入后浆料渐渐变厚，此时要调节分散盘与装料桶底之间的距离，使旋涡成浅盆状，所有原料加完后提高转速以900r/分钟速度搅拌60分钟，为防止分散时温度上升过高，要采用夹套通水冷却。分散结束后，再转移到砂磨机中砂磨60分钟，以余下的载液调节涂料的粘度室温下至110°Bé即可。
采用本技术方案制备的醇基铸造涂料各项技术指标性能优异，按照JB/T9226砂型铸造涂料中指定的方法检测，其悬浮性(24h)为99.9％、发气量为7mL/g，固含量为82％，涂层耐磨性0.06克。
实施例4
称取改性电熔镁砂100重量份作骨料、改性高岭土5.0重量份、卡拉胶2重量份、聚丙烯酰胺1.0重量份作悬浮剂；醇溶性改性聚酯树脂3.0重量份、低粘度聚乙烯醇缩丁醛树脂0.5重量份粘结剂、流平剂；甲醇、乙醇(体积比为1:1)的混合物25重量份作载液。将上述原料除改性电熔镁砂和20％的载液外均加入到高速分散机中，先以250r/分钟的速度搅拌均匀，然后加入剩余的电熔镁砂及剩余载液的90％，电熔镁砂加入后浆料渐渐变厚，此时要调节分散盘与装料桶底之间的距离，使旋涡成浅盆状，所有原料加完后提高转速以1500r/分钟速度搅拌60分钟，为防止分散时温度上升过高，要采用夹套通水冷却；分散结束后，再转移到砂磨机中砂磨60分钟，以余下的载液调节涂料的粘度室温下至105°Bé即可。
采用本技术方案制备的醇基铸造涂料各项技术指标性能优异，按照JB/T9226砂型铸造涂料中指定的方法检测，其悬浮性(24h)为99.5％、发气量为8mL/g，固含量为80％，涂层耐磨性0.06克。
综上所述：采用本技术方案制备的醇基铸造涂料各项技术指标性能优异，按照JB/T9226砂型铸造涂料中指定的方法检测，其悬浮性(24H)＞98％、发气量＜10mL/g，固含量＞73％，涂层耐磨性0.06克，涂刷滑而不淌，且可重复点火涂刷任意次数，涂层点火燃烧后干燥充分，涂层无裂纹、气泡、气孔、分层等缺陷，耐钢水冲刷、侵蚀、具有良好的抗粘砂功能，在6个月的贮存期内能快速分散，无结块，能满足大型铸件、特别是特大型不锈钢水电铸件生产的技术质量要求。
Claims (8)
1.一种特大型不锈钢铸件用铸造涂料，其特征在于，其化学成分由以下重量份成分组成：骨料100份，改性高岭土1～5份，卡拉胶1～5份，聚丙烯酰胺0.2～3份，醇溶性聚酯改性树脂0.2～3份、低粘度聚乙烯醇缩丁醛树脂0.1～3份，载液20～40份；所述载液为甲醇、乙醇、异丙醇中的至少一种；
所述骨料为改性电熔镁砂，其粒度≥325目，MgO≥99wt％；
所述改性电熔镁砂是由以下方法制备得到：将100重量份的电熔镁砂与0.1～3重量份的磷酸三酯，超声0.5～1.0h，加入氨基硅烷，再超声1.5～2.0h，再在125～140℃下活化40～65min，直至电熔镁砂粉表面附着上一层氨基硅烷。
2.根据权利要求1所述一种特大型不锈钢铸件用铸造涂料，其特征在于，其化学成分由以下重量份成分组成：骨料100份，改性高岭土2～3份，卡拉胶2～2.5份，聚丙烯酰胺0.2～3份，醇溶性聚酯改性树脂1.5～2份、低粘度聚乙烯醇缩丁醛树脂0.5～2份，载液25～30份。
3.根据权利要求1所述一种特大型不锈钢铸件用铸造涂料，其特征在于：所述磷酸三酯为磷酸三甲酯、磷酸三丁酯、磷酸三苯甲酯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述一种特大型不锈钢铸件用铸造涂料，其特征在于：所述氨基硅烷为γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-(2,3环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基三(b-甲氧基乙氧基)硅烷二(二辛基磷酰氧基)羟乙酸酯中的至少一种。
5.根据权利要求1或2所述一种特大型不锈钢铸件用铸造涂料，其特征在于：所述低粘度聚乙烯醇缩丁醛树脂的聚合度300～400，分子量18000～27000g/mol，粘度为10％溶液涂4杯时间为20秒。
6.权利要求1～5任一项所述一种特大型不锈钢铸件用铸造涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、将醇溶性改性聚酯树脂、卡拉胶、改性高岭土、聚丙烯酰胺、低粘度聚乙烯醇缩丁醛树脂和载液总重量的30％的载液混合，高速分散，得分散液；
b、将改性电熔镁砂和剩余载液重量的90％的载液加入到分散液中，搅拌，砂磨，得到砂磨料；
c、将余下的载液加入到砂磨料中，调节砂磨料至100～120°Bé，即可。
7.根据权利要求6所述一种特大型不锈钢铸件用铸造涂料的制备方法，其特征在于：a步骤中高速分散的分散速率为100～300r/min。
8.根据权利要求6所述一种特大型不锈钢铸件用铸造涂料的制备方法，其特征在于：b步骤中搅拌速率为700～1500r/min，搅拌时间为60min，砂磨时间为60min。
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