CN107418655B - 一种铸造脱模用生物质润滑剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种铸造脱模用生物质润滑剂及其制备方法，属于润滑剂技术领域。该铸造脱模用生物质润滑剂包括的组分及各个组分的质量百分比为：生物质粉末5‑100％，氧化锆0‑5％，煤粉0‑90％；其中，生物质粉末的平均粒径为1‑5μm，氧化锆的粒径为1‑5μm，煤粉的平均粒径为0.1‑1μm。其通过生物质颗粒化、高温真空制备材料、粉末二次研磨、混合添加其他组分最终制得。该铸造脱模用生物质润滑剂能够替代铸造脱模用煤粉润滑剂，能够减少传统煤粉能源材料的消耗，同时回收玉米秸秆，变废为宝。同时铸造脱模用生物质润滑剂的流动性比传统煤粉润滑剂的流动性提高了20％以上，有效地提高了钢水在铸造过程当中的流动性。

Description

一种铸造脱模用生物质润滑剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及润滑剂技术领域，具体涉及一种铸造脱模用生物质润滑剂及其制备方法。
背景技术
为了减少接触区域的摩擦力以及保护模具，需要使用大量润滑剂涂在模具上进行预处理，以有效减少裂纹、皱纹，使得铸件变形均匀，成型性能好，尺寸精确，表面光洁度高。在钢铁、铝件铸造的过程中，使用的润滑剂多为煤粉。煤粉润滑剂具有取材方便，挥发气化量低等优点，能降低铸件表面粗糙度、有效地防止铸件粘砂、夹砂、砂眼等缺陷，还具有提高铸件表面光洁度和模具清理的效果。石墨润滑剂和煤粉润滑剂成分相近，也有类似的效果。但是现有的润滑剂成本高、取材来自于传统枯竭型能源材料、粉尘污染严重、流动效果相对较差。如何降低润滑剂的成本，解决制造过程中的环境污染问题，并且提高脱模润滑剂的流动性效果，是现今铸造脱模过程中所遇到的问题。
发明内容
本发明解决了现有的煤粉润滑剂制备过程中，容易产生能源污染、成本高、流动效果差的问题，本发明提供了一种铸造脱模用生物质润滑剂及其制备方法，该铸造脱模用生物质润滑剂能够替代铸造脱模用煤粉润滑剂，其主要组分来自于农业，特别是玉米秸秆废弃物，通过机械切割的方法将秸秆制成微小颗粒，再利用高温真空条件，将生物材料制备成所需要的润滑剂。本发明能够减少传统煤粉能源材料的消耗，同时回收玉米秸秆，变废为宝。同时本发明的铸造脱模用生物质润滑剂的流动性比传统煤粉润滑剂的流动性提高了20％以上，有效地提高了钢水在铸造过程当中的流动性。采用本发明润滑剂制备的脱模涂料，涂刷无痕，发气量小，易点燃，抗粘砂性好，铸件表面光洁易清理。
本发明的一种铸造脱模用生物质润滑剂，包括的组分及各个组分的质量百分比为：生物质粉末5％-100％，氧化锆0％-5％，煤粉0％-90％；其中，生物质粉末的平均粒径为1μm-5μm，氧化锆的粒径为1μm-5μm，煤粉的平均粒径为0.1μm-1μm。
所述的生物质为农业废弃物；
所述的农业废弃物为玉米秸秆、甘蔗秸杆、高粱秸秆或花生壳中的一种或两种以上的混合物。
作为优选，一种铸造脱模用生物质润滑剂，包括的组分及各个组分的质量百分比为：生物质粉末5％-90％，氧化锆1％-5％，煤粉5％-90％。
本发明的一种铸造脱模用生物质润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：生物质颗粒化
将生物质进行颗粒化，得到边长为0.1mm-100mm的立方形生物质颗粒；
步骤2：高温真空制备材料
将生物质颗粒置于高温真空炉内，在400℃-600℃保温0.5h-2h，随炉冷却，得到生物质粉末；
其中，高温真空炉的真空度为0.1×10-1Pa-1.0×10-1Pa，高温真空炉升温至400℃-600℃的升温速率为10℃/min-20℃/min；
步骤3：粉末二次研磨
将生物质粉末置于容器中，进行研磨，研磨时间为0.5h-2h，得到生物质粉末；
步骤4：混合添加其他组分
将生物质粉末按照铸造脱模用生物质润滑剂的组分及组分百分比，置于容器中进行混料，充分搅拌0.5h-2h,得到铸造脱模用生物质能润滑剂。
所述的步骤1中，当生物质为农作物废弃物时，其颗粒化的步骤为：将农作物废弃物置于切割压缩机上进行切割。
所述的步骤2中，所述的高温真空炉采用机械真空泵进行真空处理。
所述的步骤3中，所述的容器为坩埚或球磨机。
所述的步骤4中，所述的容器为坩埚、混料机或球磨机中的一种。
将制备的铸造脱模用生物质能润滑剂加入有机溶剂，制成涂料，涂抹于铸造模具上，能减少接触区域的摩擦力以及保护模具。
本发明的一种铸造脱模用生物质润滑剂及其制备方法，相比于现有技术，其有益效果为：
1、本发明材料中的主要组分来源于农业废弃物——玉米秸秆，能够有效减少玉米秸秆的燃烧带来的PM2.5污染和空气污染，提高玉米农副产品的循环利用；
2、减少煤粉的使用。煤粉作为传统能源材料，在国家的各种战略性产业中，例如电力、热力等，都扮演着重要的角色。利用玉米秸秆为主要原料的润滑剂，代替铸造脱模中煤粉润滑剂的使用，能够有效降低煤粉的使用和消耗，为节约传统型能源的使用提供新的解决途径；
3、和传统煤粉润滑剂相比较，本发明的润滑润滑剂在涂覆后，对铸件在液体铸造过程中的流动性有显著的提高。如图1和图2所示，图1中，铸造液体从中间入口垂直流入，在液体压强条件下向两侧流动。在煤粉作为润滑脱模润滑剂的使用条件下，铸件的流动性可以通过铸件成型的中间和两侧之间的高度差体现。图1中的高度差为20.9-13.4＝7.5cm,图2中的高度差为19.8-15.5＝4.3cm,生物质能润滑剂的流动性相对于煤粉的流动性提高了(4.3-7.5)/7.5*100％＝42.7％,显著提高了铸造过程中铸件液体的流动性。
4、利用本发明的生物质能活性剂，能够提高铸件的表面光滑性，降低粘砂性。
附图说明
图1为对比例1中煤粉脱模润滑剂的流动性铸造结果；
图2为本发明实施例1中生物质能脱模润滑剂的流动性铸造结果。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
一种铸造脱模用生物质润滑剂，包括的组分及各个组分的质量百分比为：生物质粉末90％，氧化锆5％，煤粉5％；其中，生物质粉末的平均粒径为1μm，氧化锆的粒径为2μm，煤粉的平均粒径为1μm
所述的生物质为农业废弃物——玉米秸秆。
一种铸造脱模用生物质润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：生物质颗粒化
将玉米秸秆置于切割压缩机上进行切割，得到边长为1.0mm的立方形玉米秸秆颗粒；
步骤2：高温真空制备材料
将玉米秸秆颗粒置于高温真空炉内，采用机械真空泵对高温真空炉进行真空处理，使得高温真空炉真空度为1.0×10-1Pa，以升温速率为10℃/min升温至400℃，保温2h，随炉冷却，得到玉米秸秆粉末；
步骤3：粉末二次研磨
将玉米秸秆粉末置于坩埚中，进行研磨，研磨时间为0.5h，得到玉米秸秆粉末；其中，玉米秸秆粉末的平均粒径为1μm；
步骤4：混合添加其他组分
将生物质粉末按照铸造脱模用生物质润滑剂的组分及组分百分比，置于混料机中进行混料，充分搅拌2h,得到铸造脱模用生物质能润滑剂。
将制备的铸造脱模用生物质能润滑剂加入有机溶剂，制成涂料，涂抹于铸造模具上，能减少接触区域的摩擦力以及保护模具。
实施例2
一种铸造脱模用生物质润滑剂，包括的组分及各个组分的质量百分比为：生物质粉末100％；其中，生物质粉末的平均粒径为2μm；
所述的生物质为农业废弃物——玉米秸秆。
一种铸造脱模用生物质润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：生物质颗粒化
将玉米秸秆置于切割压缩机上进行切割，得到边长为1.0mm的立方形玉米秸秆颗粒；
步骤2：高温真空制备材料
将玉米秸秆颗粒置于高温真空炉内，采用机械真空泵对高温真空炉进行真空处理，使得高温真空炉真空度为1.0×10-1Pa，以升温速率为20℃/min升温至600℃，保温0.5h，随炉冷却，得到玉米秸秆粉末；
步骤3：粉末二次研磨
将玉米秸秆粉末置于坩埚中，进行研磨，研磨时间为2h，得到玉米秸秆粉末，其平均粒径为2μm，即为铸造脱模用生物质能润滑剂。
将制备的铸造脱模用生物质能润滑剂加入甲醇，制成涂料，涂抹于铸造模具上，将铸造涂料从中间入口垂直流入，在液体压强条件下，涂料向两侧流动。其流动性效果如图2所示。
采用煤粉作为脱模润滑剂，加入甲醇，制成相同浓度的涂料，涂抹于铸造模具上，其流动性效果见图1。
在图1中，在煤粉作为脱模润滑剂的使用条件下，铸件的流动性可以通过铸件成型的中间和两侧之间的高度差体现。图1中的高度差为20.9-13.4＝7.5cm,图2中的高度差为19.8-15.5＝4.3cm,从图1和图2对比可知，生物质润滑剂的流动性相对于煤粉的流动性提高了(4.3-7.5)/7.5*100％＝42.7％,显著提高了铸造过程中铸件涂料的流动性。
实施例3
一种铸造脱模用生物质润滑剂，包括的组分及各个组分的质量百分比为：生物质粉末5％，氧化锆5％，煤粉90％；其中，生物质粉末的平均粒径为5μm，氧化锆的粒径为5μm，煤粉的平均粒径为0.1μm；
所述的生物质为农业废弃物——甘蔗秸秆。
一种铸造脱模用生物质润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：生物质颗粒化
将甘蔗秸秆置于切割压缩机上进行切割，得到边长为100mm的立方形甘蔗秸秆颗粒；
步骤2：高温真空制备材料
将甘蔗秸秆颗粒置于高温真空炉内，采用机械真空泵对高温真空炉进行真空处理，使得高温真空炉真空度为0.5×10-1Pa，以升温速率为15℃/min升温至500℃，保温1h，随炉冷却，得到甘蔗秸秆粉末；
步骤3：粉末二次研磨
将甘蔗秸秆粉末置于球磨机中，进行研磨，研磨时间为0.5h，得到甘蔗秸秆粉末；其中，甘蔗秸秆粉末的平均粒径为5μm；
步骤4：混合添加其他组分
将甘蔗秸秆粉末按照铸造脱模用生物质润滑剂的组分及组分百分比，置于球磨机中进行混料，充分搅拌2h,得到铸造脱模用生物质能润滑剂。
将制备的铸造脱模用生物质能润滑剂加入有机溶剂，制成涂料，涂抹于铸造模具上，能减少接触区域的摩擦力以及保护模具。
实施例4
一种铸造脱模用生物质润滑剂，包括的组分及各个组分的质量百分比为：生物质粉末80％，氧化锆1％，煤粉19％；其中，生物质粉末的平均粒径为3μm，氧化锆的粒径为1μm，煤粉的平均粒径为0.1μm；
所述的生物质为农业废弃物——高粱秸秆和玉米秸秆，其中，按质量比，高粱秸秆和玉米秸秆＝1:1。
一种铸造脱模用生物质润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：生物质颗粒化
将高粱秸秆和玉米秸秆置于切割压缩机上进行切割，得到边长为5mm的立方形生物质颗粒；
步骤2：高温真空制备材料
将生物质颗粒置于高温真空炉内，采用机械真空泵对高温真空炉进行真空处理，使得高温真空炉真空度为0.1×10-1Pa，以升温速率为12℃/min升温至450℃，保温1h，随炉冷却，得到生物质粉末；
步骤3：粉末二次研磨
将生物质粉末置于球磨机中，进行研磨，研磨时间为1h，得到生物质粉末；其中，生物质粉末的平均粒径为3μm；
步骤4：混合添加其他组分
将生物质粉末按照铸造脱模用生物质润滑剂的组分及组分百分比，置于球磨机中进行混料，充分搅拌0.5h,得到铸造脱模用生物质能润滑剂。
将制备的铸造脱模用生物质能润滑剂加入有机溶剂，制成涂料，涂抹于铸造模具上，能减少接触区域的摩擦力以及保护模具。
实施例5
一种铸造脱模用生物质润滑剂，包括的组分及各个组分的质量百分比为：生物质粉末70％，氧化锆3％，煤粉27％；其中，生物质粉末的平均粒径为1μm，氧化锆的粒径为3μm，煤粉的平均粒径为0.2μm；
所述的生物质为农业废弃物——花生壳。
一种铸造脱模用生物质润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：生物质颗粒化
将花生壳置于切割压缩机上进行切割，得到边长为0.1mm的立方形花生壳颗粒；
步骤2：高温真空制备材料
将花生壳颗粒置于高温真空炉内，采用机械真空泵对高温真空炉进行真空处理，使得高温真空炉真空度为0.7×10-1Pa，以升温速率为15℃/min升温至550℃，保温1h，随炉冷却，得到花生壳粉末；
步骤3：粉末二次研磨
将花生壳粉末置于球磨机中，进行研磨，研磨时间为1h，得到花生壳粉末；其中，花生壳粉末的平均粒径为1μm；
步骤4：混合添加其他组分
将花生壳粉末按照铸造脱模用生物质润滑剂的组分及组分百分比，置于混料机中进行混料，充分搅拌1h,得到铸造脱模用生物质能润滑剂。
将制备的铸造脱模用生物质能润滑剂加入有机溶剂，制成涂料，涂抹于铸造模具上，能减少接触区域的摩擦力以及保护模具。

Claims (9)

1.一种铸造脱模用生物质润滑剂，其特征在于，该铸造脱模用生物质润滑剂包括的组分及各个组分的质量百分比为：生物质粉末5%-100%，氧化锆0%-5%，煤粉0%-90%；其中，生物质粉末的平均粒径为1μm -5μm，氧化锆的粒径为1μm -5μm，煤粉的平均粒径为0.1μm -1μm；
所述的铸造脱模用生物质润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：生物质颗粒化
将生物质进行颗粒化，得到边长为0.1mm-100mm的立方形生物质颗粒；
步骤2：高温真空制备材料
将生物质颗粒置于高温真空炉内，在400℃-600℃保温0.5h-2h，随炉冷却，得到生物质粉末；
其中，高温真空炉的真空度为0.1×10-1 Pa-1.0×10-1 Pa，高温真空炉升温至400℃-600℃的升温速率为10 ℃/min-20 ℃/min；
步骤3：粉末二次研磨
将生物质粉末置于容器中，进行研磨，研磨时间为0.5h-2h，得到生物质粉末；
步骤4：混合添加其他组分
将生物质粉末按照铸造脱模用生物质润滑剂的组分及组分百分比，置于容器中进行混料，充分搅拌0.5 h -2 h, 得到铸造脱模用生物质能润滑剂。
2.如权利要求1所述的铸造脱模用生物质润滑剂，其特征在于，所述的生物质为农业废弃物。
3.如权利要求2所述的铸造脱模用生物质润滑剂，其特征在于，所述的农业废弃物为玉米秸秆、甘蔗秸秆 、高粱秸秆或花生壳中的一种或两种以上的混合物。
4.如权利要求1所述的铸造脱模用生物质润滑剂，其特征在于，所述的铸造脱模用生物质润滑剂，包括的组分及各个组分的质量百分比为：生物质粉末5%-90%，氧化锆1%-5%，煤粉5%-90%。
5.权利要求1所述的铸造脱模用生物质润滑剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：生物质颗粒化
将生物质进行颗粒化，得到边长为0.1mm-100mm的立方形生物质颗粒；
步骤2：高温真空制备材料
将生物质颗粒置于高温真空炉内，在400℃-600℃保温0.5h-2h，随炉冷却，得到生物质粉末；
其中，高温真空炉的真空度为0.1×10-1 Pa-1.0×10-1 Pa，高温真空炉升温至400℃-600℃的升温速率为10 ℃/min-20 ℃/min；
步骤3：粉末二次研磨
将生物质粉末置于容器中，进行研磨，研磨时间为0.5h-2h，得到生物质粉末；
步骤4：混合添加其他组分
将生物质粉末按照铸造脱模用生物质润滑剂的组分及组分百分比，置于容器中进行混料，充分搅拌0.5 h -2 h, 得到铸造脱模用生物质能润滑剂。
6.如权利要求5所述的铸造脱模用生物质润滑剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，当生物质为农作物废弃物时，其颗粒化的步骤为：将农作物废弃物置于切割压缩机上进行切割。
7.如权利要求5所述的铸造脱模用生物质润滑剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中，所述的高温真空炉采用机械真空泵进行真空处理。
8.如权利要求5所述的铸造脱模用生物质润滑剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤3中，所述的容器为坩埚或球磨机。
9.如权利要求5所述的铸造脱模用生物质润滑剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤4中，所述的容器为坩埚、混料机或球磨机中的一种。
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