CN107052227A

CN107052227A - 一种薄壁管消失模涂料及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN107052227A
Application number: CN201611161047.1A
Authority: CN
Inventors: 傅利; 唐宇; 符坚
Original assignee: TAOJIANG XINXING FITTINGS CO Ltd
Current assignee: TAOJIANG XINXING FITTINGS CO Ltd
Priority date: 2017-02-16
Filing date: 2017-02-16
Publication date: 2017-08-18
Anticipated expiration: 2037-02-16
Also published as: CN107052227B

Abstract

本发明提供了一种薄壁管消失模涂料，涂料中配合使用高铝粉、海泡石、钠基膨润土以及磷酸二氢铝。获得了具有很好的触变性，密度和粘度小，能够有效实现强度和厚度的平衡、稳定性好，成本低，涂料表面光洁度高，使用安全的薄壁管消失模涂料。

Description

一种薄壁管消失模涂料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于消失模涂料制备领域，具体涉及一种薄壁管消失模涂料及其制备方法和应用。

背景技术

薄壁管件的白模强度低、易变形，在浸涂和烘烤的过程极易损坏模型，现在的白模模型密度普遍都采取低密度，通过使用低密度白模，可以减少发气量、降低成本及减少泡沫残渣等，然而密度低的白模，强度必然减小，在实际操作时，在管件插口等处经常破裂或者失圆；另一方面也希望涂层的厚度薄，因为薄涂料透气性要更好，涂料的理想状态是均匀的，涂料薄、浸涂次数少时能保证白模上的涂料结构有序、均匀，即表面气孔分布均匀、涂层厚度相同，涂料的强度和透气性都会相对提高。但是整体来说，涂层薄时，会导致其强度降低；而涂层厚时，虽然能增加强度，但又会在很大程度上降低透气性等其他性能。

现在大部分企业使用的涂料有几种：干粉涂料，一般为采购的，该涂料存在的问题主要在于对人体皮肤伤害很大，在具体的使用过程中，员工出现了皮肤问题；其次这种涂层厚度要控制在0.06mm以上才能保证涂层强度，导致涂层的厚度太大，不均匀。

磷酸二氢铝是一种高温粘结剂，在消失模涂料制备过程中有过使用，但使用时容易出现涂料流淌，触变性差，难以涂挂等问题。

此外，现有的消失模涂料还存在稳定性较差，涂料光洁度低等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有很好的触变性，密度和粘度小，能够有效实现强度和厚度的平衡、稳定性好，成本低，涂料表面光洁度高，使用安全的薄壁管消失模涂料。

本发明的另一目的在于提供一种制备过程简单，使用过程中无需另外搅拌的薄壁管消失模涂料的制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种薄壁管消失模涂料的应用，将其应用作为球墨铸铁薄壁管消失模涂料，提高球墨铸铁薄壁管消失模涂料的触变性，有效实现涂层强度和厚度平衡。

本发明的技术方案在于提供了一种薄壁管消失模涂料，涂料中包括高铝粉、海泡石、钠基膨润土以及磷酸二氢铝。

磷酸二氢铝是一种高温粘结剂，使用时的作用基本是提高涂层的高温强度和涂层的剥离性。而以往使用磷酸二氢铝时会出现涂料流淌，触变性差，难以涂挂等问题，这与磷酸二氢铝的性质可能有关。本发明中，磷酸二氢铝之所以能有效使用，是由于磷酸二氢铝与海泡石起到了协同作用。海泡石具有层状和链状过渡型的结构特征，基本结构单位为上下两层各六个硅氧四面体，中间夹带一层硅氧八面体的滑石层状结构，这一结构使得海泡石具有许多特殊的性质。海泡石的孔容积约为0.385ml/g，且孔道直径小于其次，热稳定性好，400℃以下结构是稳定的，当温度到800℃以上时，转变为顽火辉石和α方英石；膨胀性能好，海泡石的膨胀容约为8ml/g，胶质价6.5ml/g，且其膨胀性与膨润土不同，克服了加工时纤维间以及晶胞间的静电引力，使得分散成堆的纤维束保持疏松的网格结构；另外，海泡石还有良好的吸附性和流变性能。在本发明中，海泡石与磷酸二氢铝的配合使用，能有效消除在现有技术中使用磷酸二氢铝对涂料产生的坏影响。

不仅如此，本发明通过使用高铝粉作为耐火骨料，其与磷酸二氢铝以及海泡石进一步实现了很好的协同增效的效果，提高了涂料的光洁度，使涂料与白模接触面均匀，有效实现强度和厚度的平衡。

本发明中，海泡石能够起到很好的悬浮作用，且与羧甲基纤维素钠、钠基膨润土之间有很好的交互作用，能够有效防止涂料分层沉淀板结。

磷酸二氢铝具有很好的高温粘剂性，防止涂料高温强度不够，解决了球墨铸铁管浇注时易粘砂、塌箱等问题。

本发明进一步包括以下优选的技术方案：

优选的方案中，按质量份计，以高铝粉为100份，海泡石5-10份，钠基膨润土5-15份，磷酸二氢铝1-5份。

优选的方案中，按质量份计，以高铝粉为100份，海泡石8-10份，钠基膨润土8-12份，磷酸二氢铝2-5份。

优选的方案中，涂料中进一步包括粘结剂、增稠剂、润湿剂以及消泡剂；

按质量份计，以高铝粉为100份，粘结剂8-15份，增稠剂0.01-0.03份，润湿剂0.2-0.6份，消泡剂0.01-0.03。

优选的方案中，所述粘结剂为苯丙乳液、白乳胶，增稠剂为羧甲基纤维素钠，润湿剂为烷基酚聚氧乙烯醚，消泡剂为磷酸三丁酯。

优选的方案中，所述粘结剂中，苯丙乳液为8-15份，白乳胶为0-1.5份。

现有技术中涂料稳定性较好的原因是加入了白乳胶，但白乳胶的使用会减小涂料的高温强度，常温粘结。而本发明通过各个组分的量的配合使用，加入少量的白乳胶就实现了提高稳定性的效果。

优选的方案中，所述高铝粉的粒径为300-320目。

优选的方案中，所述海泡石的粒径为180-200目。

一种薄壁管消失模涂料的制备方法，将羧甲基纤维素钠、钠基膨润土、海泡石加入水中，搅拌30-45分钟，浸泡5-10小时；

再加入高铝粉、苯丙乳液、白乳胶以及磷酸二氢铝，搅拌1-2小时；

最后，加入润湿剂和消泡剂，搅拌30-45分钟。

将上述薄壁管消失模涂料应用作为球墨铸铁薄壁管消失模涂料。

该涂料配合球墨铸管薄壁件，只需要进行一次浸涂，以往最少两次，一般三次；缩短了烘烤时间，简化了工序。

所述薄壁管的厚度优选为8-20mm。

所述涂料通过雨淋湿浸涂方法或者喷涂式涂覆。

本发明的有益效果：

1.本发明所述的薄壁管消失模涂料在浇注温度高的条件下具有很高的强度，可防止铸件粘砂、塌箱等情况出现。

2.本发明所述的薄壁管消失模涂料能提高工人工作效率，减少浪费。

3.涂料的粘度较小、密度小，工人浸涂时，模型重量轻，减小了劳动强度；重量减小后，白模受力小，较以往浸涂、转运、烘烤过程中损坏模型的比例大大下降。

且骨料在涂料中的占比下降，更节约成本。符合精益生产要求。

4.本发明所述的薄壁管消失模涂料的性能稳定，悬浮度达99％。

涂料的粘度不会随时间和使用的情况而发生变化，可较长时间使用。

5.配制涂料时，无需像现有技术一样清理涂料桶，配涂后可直接加入浸涂桶中。

6.该涂料的高温强度好，易烧结，与涂层厚度为0.4-0.6mm的常规涂料相比，该涂料的高温强度要远高于常规涂料，且高温下能够烧结成块，防止粘砂，铸件翻箱后，涂料易剥离。

7.经济效益上：涂料的用量减小了，且海泡石价格低廉，较以往我们所用涂料，成本大约能节约三分之一。

本发明所制备涂料具有很好的触变性，密度和粘度小，能够有效实现强度和厚度的平衡、稳定性好，涂料表面光洁度高，使用安全性高。

附图说明

图1为使用实施例1所制备得到的消失模涂料，未烘烤的状态图；从图中可以看出，使用本发明的消失模涂料后时，模型表面光洁度高。

图2为使用实施例1所制备得到的消失模涂料，烘烤的状态图；从图中可以看出，使用本发明的消失模涂料后时，模型表面光洁度高。

图3为使用对比例1所制备得到的消失模涂料，脱模后的状态图；从图中可以看出，脱模后表面有很多细小颗粒以及流痕，剥离性差，粘砂现象严重。

图4为使用实施例1所制备得到的消失模涂料，脱模后的状态图；从图中可以看出，铸件剥离性好，强度高，烧结后涂料也不粘砂。

图5为使用实施例1所制备得到的消失模涂料，脱模后的状态图。从图中可以看出，铸件剥离性好，强度高，烧结后涂料也不粘砂。

具体实施方式

实施例1

工具：高速搅拌机，磅秤，粘度杯，量筒

薄壁管消失模涂料的组分为：300-320目高铝粉、180-200目海泡石、苯丙乳液、钠基膨润土、羧甲基纤维素钠、烷基酚聚氧乙烯醚、磷酸三丁酯、磷酸二氢铝；

操作方法：

组分配比如下表1单位：kg

表1

将羧甲基纤维素钠、钠基膨润土、海泡石加入水中，搅拌30，浸泡8小时；

再加入高铝粉、苯丙乳液、白乳胶以及磷酸二氢铝，搅拌1小时；

最后，加入润湿剂和消泡剂，搅拌45分钟。

悬浮度的测试方法：

悬浮性采用静置法，将涂料静置于100ml的量筒中24小时，沉淀物所占百分比及为悬浮度。

透气性的测试方法：

透气性采用STZ直读式型砂透气性测定仪，其功率和最高温度分别为1kw和1000℃，其原理为在一定温度下，定量气体在压力下全部通过浸涂烘烤后的涂片所需要的时间，其计算公式为：K＝C_T×V₀ξ/PSt，C_T为温度补偿；V_0为定量气体，单位cm³；ξ为涂层厚度，单位mm；P为压力，单位kpa；S为涂层的有效面积，单位cm²；t为气体全部排完所用时间，单位s。

强度的测试方法：涂层强度利用落砂法，将粘度杯中放满造型砂，悬于浸涂烘烤好的模型上，高度为30cm，不断落砂，直到露出白模，落砂质量及为评判涂料强度的定量指标。

涂料性能：外观为黄白色、悬浮度99％、粘度(s，Φ4)8s、密度1.4g/cm³。

通过多次在本发明组分及其配比范围内，按照本发明的方法进行制备，得到的性能参数均在下表2的范围内：

密度g/cm³	粘度s	悬浮度	pH值	透气性	涂层厚度mm	强度MPa
							1.3-1.5	7-10	97-99	6-7	95-98	0.4-0.6	0.25-0.35

表2

对比例1

除了不添加磷酸二氢铝外，其余按照实施例1的组分和方法制备消失模涂料。

结果涂料的高温烧结性能差，涂层强度不够，且剥离性要差。

对比例2

除了不添加海泡石外，其余按照实施例1的组分和方法制备消失模涂料。

结果涂料的悬浮度明显下降，大概在89-93左右。涂料的交互作用变差，强度和透气性下降。涂料强度为0.15-0.2Mpa，透气性为87-90。

Claims

1.一种薄壁管消失模涂料，其特征在于，涂料中包括高铝粉、海泡石、钠基膨润土以及磷酸二氢铝。

2.根据权利要求1所述的薄壁管消失模涂料，其特征在于，按质量份计，以高铝粉为100份，海泡石5-10份，钠基膨润土5-15份，磷酸二氢铝1-5份。

3.根据权利要求1所述的薄壁管消失模涂料，其特征在于，按质量份计，以高铝粉为100份，海泡石8-10份，钠基膨润土8-12份，磷酸二氢铝2-5份。

4.根据权利要求1-3任一项所述的薄壁管消失模涂料，其特征在于，涂料中进一步包括粘结剂、增稠剂、润湿剂以及消泡剂；

5.根据权利要求4所述的薄壁管消失模涂料，其特征在于，所述粘结剂为苯丙乳液、白乳胶，增稠剂为羧甲基纤维素钠，润湿剂为烷基酚聚氧乙烯醚，消泡剂为磷酸三丁酯。

6.根据权利要求4或5所述的薄壁管消失模涂料，其特征在于，所述粘结剂中，苯丙乳液为8-15份，白乳胶为0-1.5份。

7.根据权利要求1所述的薄壁管消失模涂料，其特征在于，所述高铝粉的粒径为300-320目；所述海泡石的粒径为180-200目。

8.根据权利要求1-7任一项所述的薄壁管消失模涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将羧甲基纤维素钠、钠基膨润土、海泡石加入水中，搅拌30-45分钟，浸泡5-10小时；

2)再加入高铝粉、苯丙乳液、白乳胶以及磷酸二氢铝，搅拌1-2小时；

3)最后，加入润湿剂和消泡剂，搅拌30-45分钟。

9.根据权利要求8所述的的薄壁管消失模涂料的制备方法，其特征在于，步骤1)和步骤2)中的搅拌速度为1500-2000r/min；步骤2)中的搅拌速度为20-30r/min。

10.根据权利要求1-7任一项所述的薄壁管消失模涂料的应用，其特征在于，将权利要求1-7任一项所述的薄壁管消失模涂料应用作为球墨铸铁薄壁管消失模涂料。