CN107442741A - 一种高品质铸造涂料的制备方法 - Google Patents

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李孙德
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Abstract

本发明公开了一种高品质铸造涂料的制备方法，包括如下步骤：（1）多晶莫来石纤维处理、（2）原料称取处理、（3）混合制备。本发明对现有的涂料成分及其制备方法进行了合理的搭配改进，改善了现有方法中的弊端问题，有效提升了涂料的综合使用品质，从而增强了铸件的性能，具有很好的推广使用价值。

Description

一种高品质铸造涂料的制备方法
技术领域
本发明属于铸造技术领域，具体涉及一种高品质铸造涂料的制备方法。
背景技术
飞轮壳是汽车发动机的零部件之一，发动机飞轮壳位于机体和变速箱之间，发动机飞轮壳安装于发动机飞轮的外部并与发动机机体和变速箱固定连接，飞轮壳通过飞轮腔室用于罩盖飞轮，起到连接机体、防护和载体的作用。
飞轮壳通常由铸铁铸造而成，传统的铸造型砂因性能的不完善，容易造成铸件表面残存有气孔、裂缝，甚至变形等问题，基于此，人们通过对型砂表面涂覆一层涂料以防止金属渗入砂子，吸收分解产物，并让气体通过涂层，保持型腔的完整，进而降低铸件表面粗糙度等。现有的铸造用涂料存在着涂覆稳定性差、对铸件表面品质提升效果不明显等问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种高品质铸造涂料的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高品质铸造涂料的制备方法，包括如下步骤：
（1）多晶莫来石纤维处理：
a.先将多晶莫来石纤维放入到质量分数为6~8%的硝酸溶液中浸泡处理5~7min，取出后再将其放入到质量分数为7~9%的氢氧化钠溶液中浸泡处理2~4min，最后取出用去离子水冲洗一遍后备用；
b.将操作a处理后的多晶莫来石纤维放入到质量分数为11~13%的硅烷偶联剂水溶液中，同时用微波对其进行辐照处理，控制硅烷偶联剂水溶液的温度为80~85℃，浸泡处理1~2h后取出备用；
c. 将操作b处理后的多晶莫来石纤维放入到干燥箱内干燥至恒重后备用；
d.将操作c处理后的多晶莫来石纤维放入到温度为250~270℃、压力为3.5~4.5MPa的密闭罐内，保温保压处理14~18min后快速将压力卸至常压，将温度降至-20~-30℃，保温保压处理4~7min后取出，自然升至常温后即可；
（2）原料称取处理：
按对应重量份称取下列物质备用：20~25份纳米二氧化硅、13~16份步骤（1）处理后的多晶莫来石纤维、6~9份萜烯树脂、8~12份环氧树脂、3~5份甲基丙烯酸甲酯、7~11份悬浮剂、18~22份粘结剂、7~10份硅藻土、1~3份聚乙烯醇、14~17份丙三醇、200~220份水；
（3）混合制备：
a.将步骤（2）称取的水均分为两份，将其中一份与纳米二氧化硅、硅藻土共同混合，搅拌均匀后置于-10~-15℃的条件下冷冻处理40~50min，并在此温度下将其粉碎过80目得混合料A备用；
b.将操作a中所得的混合料A、剩余的一份水同步骤（2）所称取的剩余成分共同混合放入搅拌罐内，始终保持搅拌罐内的温度为1~4℃，高速搅拌处理15~20min后取出，自然升至常温后即可。
进一步的，步骤（1）操作b中所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh550、硅烷偶联剂kh560、硅烷偶联剂kh570中的任意一种。
进一步的，步骤（1）操作b中所述的微波辐照处理的功率为500~700W。
进一步的，步骤（1）操作c中所述的干燥的温度控制为90~95℃。
进一步的，步骤（1）操作d中所述的卸压、降温处理于30s内完成。
进一步的，步骤（2）中所述的悬浮剂为膨润土、羧甲基纤维素钠、阳离子淀粉中的任意一种。
进一步的，步骤（2）中所述的粘结剂为水玻璃、聚乙烯醇、松香中的任意一种。
进一步的，步骤（3）操作b中所述的高速搅拌处理的转速为1500~1800转/分钟。
涂料的使用性能不仅与所用的原料成分有关，同时还与制备时的方法相关，如现有涂料中多会添加微米或纳米级别的颗粒原料，而在搅拌处理时其多会受潮团聚凝结，造成涂覆时成膜的各处组织的密度、品质等不同，进而会影响铸造时对于铸件表面的改进效果，对此本发明对铸造用涂料的原料成分和制备方法均进行了改进处理，制得了使用性能更佳的涂料，在原料成分的改进中，添加了特殊处理的多晶莫来石纤维，多晶莫来石纤维自身具有良好的耐高温性能，可改善涂料涂层的耐热冲击性，为了进一步提升其使用效果，又对其进行了特殊的处理，先用酸碱溶液对其表面进行刻蚀处理，增强了其与涂料其余成分间的结合强度，接着用硅烷偶联剂水溶液对其进行浸泡处理，提升了其与有机成分间的相容性，最后又对其先进行高温高压、再快速卸至低温常压的处理，使得多晶莫来石纤维的外形结构发生变化，由柱形形变为螺旋卷绕型，此结构的多晶莫来石纤维填充于涂料中，有利于增强铸造型砂模具内表面的退让稳定性，型砂本身在浇铸液热冲击的情况下会产生退让，而若想提升浇铸工件的表面精度，需要控制退让各处的均匀性，此时螺旋卷绕型的多晶莫来石纤维起到了弹簧似的缓冲、稳定作用，避免了铸件表面金属晶粒扩张过快、不均匀的问题，从而有效提升了铸件的表面质量，添加的纳米二氧化硅成分能进一步提升涂层的耐温性，同时其具有较大的比表面积，利于热气向型砂内的渗入，提升了铸造进程的稳定性，添加的萜烯树脂、环氧树脂共同配合使用具有很好的成膜性和稳定性，保证了涂料的涂覆粘结使用效果；在混合制备的方法上也进行了改进处理，其中先将纳米二氧化硅、硅藻土、部分水共同混合，然后进行冷冻粉碎处理，形成了一种冰晶裹覆的细小颗粒，然后再于低温环境下同其余成分共同混合，有效避免了纳米二氧化硅、硅藻土在常温条件下搅拌时会出现的团聚、凝结等不良现象的发生率，从而提升了涂料整体的使用效果。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明对现有的涂料成分及其制备方法进行了合理的搭配改进，改善了现有方法中的弊端问题，有效提升了涂料的综合使用品质，从而增强了铸件的性能，具有很好的推广使用价值。
具体实施方式
实施例1
一种高品质铸造涂料的制备方法，包括如下步骤：
（1）多晶莫来石纤维处理：
a.先将多晶莫来石纤维放入到质量分数为6%的硝酸溶液中浸泡处理5min，取出后再将其放入到质量分数为7%的氢氧化钠溶液中浸泡处理2min，最后取出用去离子水冲洗一遍后备用；
b.将操作a处理后的多晶莫来石纤维放入到质量分数为11%的硅烷偶联剂水溶液中，同时用微波对其进行辐照处理，控制硅烷偶联剂水溶液的温度为80℃，浸泡处理1h后取出备用；
c. 将操作b处理后的多晶莫来石纤维放入到干燥箱内干燥至恒重后备用；
d.将操作c处理后的多晶莫来石纤维放入到温度为250℃、压力为3.5MPa的密闭罐内，保温保压处理14min后快速将压力卸至常压，将温度降至-20℃，保温保压处理4min后取出，自然升至常温后即可；
（2）原料称取处理：
按对应重量份称取下列物质备用：20份纳米二氧化硅、13份步骤（1）处理后的多晶莫来石纤维、6份萜烯树脂、8份环氧树脂、3份甲基丙烯酸甲酯、7份悬浮剂、18份粘结剂、7份硅藻土、1份聚乙烯醇、14份丙三醇、200份水；
（3）混合制备：
a.将步骤（2）称取的水均分为两份，将其中一份与纳米二氧化硅、硅藻土共同混合，搅拌均匀后置于-10℃的条件下冷冻处理40min，并在此温度下将其粉碎过80目得混合料A备用；
b.将操作a中所得的混合料A、剩余的一份水同步骤（2）所称取的剩余成分共同混合放入搅拌罐内，始终保持搅拌罐内的温度为1℃，高速搅拌处理15min后取出，自然升至常温后即可。
进一步的，步骤（1）操作b中所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh550。
进一步的，步骤（1）操作b中所述的微波辐照处理的功率为500W。
进一步的，步骤（1）操作c中所述的干燥的温度控制为90℃。
进一步的，步骤（1）操作d中所述的卸压、降温处理于30s内完成。
进一步的，步骤（2）中所述的悬浮剂为膨润土。
进一步的，步骤（2）中所述的粘结剂为水玻璃。
进一步的，步骤（3）操作b中所述的高速搅拌处理的转速为1500转/分钟。
实施例2
一种高品质铸造涂料的制备方法，包括如下步骤：
（1）多晶莫来石纤维处理：
a.先将多晶莫来石纤维放入到质量分数为7%的硝酸溶液中浸泡处理6min，取出后再将其放入到质量分数为8%的氢氧化钠溶液中浸泡处理3min，最后取出用去离子水冲洗一遍后备用；
b.将操作a处理后的多晶莫来石纤维放入到质量分数为12%的硅烷偶联剂水溶液中，同时用微波对其进行辐照处理，控制硅烷偶联剂水溶液的温度为83℃，浸泡处理1.5h后取出备用；
c. 将操作b处理后的多晶莫来石纤维放入到干燥箱内干燥至恒重后备用；
d.将操作c处理后的多晶莫来石纤维放入到温度为260℃、压力为4.0MPa的密闭罐内，保温保压处理16min后快速将压力卸至常压，将温度降至-25℃，保温保压处理6min后取出，自然升至常温后即可；
（2）原料称取处理：
按对应重量份称取下列物质备用：23份纳米二氧化硅、15份步骤（1）处理后的多晶莫来石纤维、8份萜烯树脂、10份环氧树脂、4份甲基丙烯酸甲酯、9份悬浮剂、20份粘结剂、8份硅藻土、2份聚乙烯醇、16份丙三醇、210份水；
（3）混合制备：
a.将步骤（2）称取的水均分为两份，将其中一份与纳米二氧化硅、硅藻土共同混合，搅拌均匀后置于-13℃的条件下冷冻处理45min，并在此温度下将其粉碎过80目得混合料A备用；
b.将操作a中所得的混合料A、剩余的一份水同步骤（2）所称取的剩余成分共同混合放入搅拌罐内，始终保持搅拌罐内的温度为3℃，高速搅拌处理18min后取出，自然升至常温后即可。
进一步的，步骤（1）操作b中所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh560。
进一步的，步骤（1）操作b中所述的微波辐照处理的功率为600W。
进一步的，步骤（1）操作c中所述的干燥的温度控制为93℃。
进一步的，步骤（1）操作d中所述的卸压、降温处理于26s内完成。
进一步的，步骤（2）中所述的悬浮剂为羧甲基纤维素钠。
进一步的，步骤（2）中所述的粘结剂为聚乙烯醇。
进一步的，步骤（3）操作b中所述的高速搅拌处理的转速为1700转/分钟。
实施例3
一种高品质铸造涂料的制备方法，包括如下步骤：
（1）多晶莫来石纤维处理：
a.先将多晶莫来石纤维放入到质量分数为8%的硝酸溶液中浸泡处理7min，取出后再将其放入到质量分数为9%的氢氧化钠溶液中浸泡处理4min，最后取出用去离子水冲洗一遍后备用；
b.将操作a处理后的多晶莫来石纤维放入到质量分数为13%的硅烷偶联剂水溶液中，同时用微波对其进行辐照处理，控制硅烷偶联剂水溶液的温度为85℃，浸泡处理2h后取出备用；
c. 将操作b处理后的多晶莫来石纤维放入到干燥箱内干燥至恒重后备用；
d.将操作c处理后的多晶莫来石纤维放入到温度为270℃、压力为4.5MPa的密闭罐内，保温保压处理18min后快速将压力卸至常压，将温度降至-30℃，保温保压处理7min后取出，自然升至常温后即可；
（2）原料称取处理：
按对应重量份称取下列物质备用：25份纳米二氧化硅、16份步骤（1）处理后的多晶莫来石纤维、9份萜烯树脂、12份环氧树脂、5份甲基丙烯酸甲酯、11份悬浮剂、22份粘结剂、10份硅藻土、3份聚乙烯醇、17份丙三醇、220份水；
（3）混合制备：
a.将步骤（2）称取的水均分为两份，将其中一份与纳米二氧化硅、硅藻土共同混合，搅拌均匀后置于-15℃的条件下冷冻处理50min，并在此温度下将其粉碎过80目得混合料A备用；
b.将操作a中所得的混合料A、剩余的一份水同步骤（2）所称取的剩余成分共同混合放入搅拌罐内，始终保持搅拌罐内的温度为4℃，高速搅拌处理20min后取出，自然升至常温后即可。
进一步的，步骤（1）操作b中所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh570。
进一步的，步骤（1）操作b中所述的微波辐照处理的功率为700W。
进一步的，步骤（1）操作c中所述的干燥的温度控制为95℃。
进一步的，步骤（1）操作d中所述的卸压、降温处理于25s内完成。
进一步的，步骤（2）中所述的悬浮剂为阳离子淀粉。
进一步的，步骤（2）中所述的粘结剂为松香。
进一步的，步骤（3）操作b中所述的高速搅拌处理的转速为1800转/分钟。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例2相比，用等质量份的市售多晶莫来石纤维取代步骤（1）处理后的多晶莫来石纤维，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例2与实施例2相比，在步骤（3）混合制备处理中，将所有的原料成分于常温条件下进行常规的搅拌混合处理，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例3
本对比实施例3与实施例2相比，用等质量份的市售多晶莫来石纤维取代步骤（1）处理后的多晶莫来石纤维，同时在步骤（3）混合制备处理中，将所有的原料成分于常温条件下进行常规的搅拌混合处理，除此外的方法步骤均相同。
对照组
现有的铸造用涂料的制备方法。
为了对比本发明效果，用上述实施例2、对比实施例1、对比实施例2、对比实施例3、对照组所述方法对应制得的涂料分别对同一批汽车飞轮壳型砂铸造模具的内表面进行涂覆处理，然后用相同方法进行铸造，完成后对铸造出的成品飞轮壳铸造件进行品质测试，具体对比数据如下表1所示：
表1
表面尺寸公差精度等级 表面粗糙度（μm） 铸造成品率（%）
实施例2 CT6 10.6 98.5
对比实施例1 CT8 13.8 96.1
对比实施例2 CT8 12.7 97.2
对比实施例3 CT9 15.4 95.0
对照组 CT9 16.0 94.5
由上表1可以看出，本发明方法对应制得的铸造涂料能有效的提升铸件的综合品质，提升了加工制造的经济效益，具有很好的推广价值。

Claims (8)

1.一种高品质铸造涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）多晶莫来石纤维处理：
a.先将多晶莫来石纤维放入到质量分数为6~8%的硝酸溶液中浸泡处理5~7min，取出后再将其放入到质量分数为7~9%的氢氧化钠溶液中浸泡处理2~4min，最后取出用去离子水冲洗一遍后备用；
b.将操作a处理后的多晶莫来石纤维放入到质量分数为11~13%的硅烷偶联剂水溶液中，同时用微波对其进行辐照处理，控制硅烷偶联剂水溶液的温度为80~85℃，浸泡处理1~2h后取出备用；
c. 将操作b处理后的多晶莫来石纤维放入到干燥箱内干燥至恒重后备用；
d.将操作c处理后的多晶莫来石纤维放入到温度为250~270℃、压力为3.5~4.5MPa的密闭罐内，保温保压处理14~18min后快速将压力卸至常压，将温度降至-20~-30℃，保温保压处理4~7min后取出，自然升至常温后即可；
（2）原料称取处理：
按对应重量份称取下列物质备用：20~25份纳米二氧化硅、13~16份步骤（1）处理后的多晶莫来石纤维、6~9份萜烯树脂、8~12份环氧树脂、3~5份甲基丙烯酸甲酯、7~11份悬浮剂、18~22份粘结剂、7~10份硅藻土、1~3份聚乙烯醇、14~17份丙三醇、200~220份水；
（3）混合制备：
a.将步骤（2）称取的水均分为两份，将其中一份与纳米二氧化硅、硅藻土共同混合，搅拌均匀后置于-10~-15℃的条件下冷冻处理40~50min，并在此温度下将其粉碎过80目得混合料A备用；
b.将操作a中所得的混合料A、剩余的一份水同步骤（2）所称取的剩余成分共同混合放入搅拌罐内，始终保持搅拌罐内的温度为1~4℃，高速搅拌处理15~20min后取出，自然升至常温后即可。
2.根据权利要求1所述的一种高品质铸造涂料的制备方法，其特征在于，步骤（1）操作b中所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh550、硅烷偶联剂kh560、硅烷偶联剂kh570中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种高品质铸造涂料的制备方法，其特征在于，步骤（1）操作b中所述的微波辐照处理的功率为500~700W。
4.根据权利要求1所述的一种高品质铸造涂料的制备方法，其特征在于，步骤（1）操作c中所述的干燥的温度控制为90~95℃。
5.根据权利要求1所述的一种高品质铸造涂料的制备方法，其特征在于，步骤（1）操作d中所述的卸压、降温处理于30s内完成。
6.根据权利要求1所述的一种高品质铸造涂料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述的悬浮剂为膨润土、羧甲基纤维素钠、阳离子淀粉中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的一种高品质铸造涂料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述的粘结剂为水玻璃、聚乙烯醇、松香中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的一种高品质铸造涂料的制备方法，其特征在于，步骤（3）操作b中所述的高速搅拌处理的转速为1500~1800转/分钟。
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