CN107470551B - 一种铸型涂料及其配制方法 - Google Patents

Abstract

一种铸型涂料，该铸型涂料分为涂覆在铸型表面的底层涂料和涂覆在底层涂料表面的外层涂料，所述底层涂料和外层涂料至少包含耐火骨料、粘结剂和悬浮剂，外层涂料所包含的耐火骨料主体成分不同于底层涂料所包含的耐火骨料主体成分，优选的，所述底层涂料中的耐火骨料同时包含锆英粉、氧化钛、碳化硅和高岭土，所述外层涂料中的耐火骨料同时包含莫来石粉、铝矾土熟料、滑石粉和碳化硅。该涂料成分搭配合理，所选取的耐火骨料即能起到充分的隔热效果，又能在铸造后实现良好剥离，底层涂料和外层涂料其耐火度以不同层级配合，使涂料性能发挥出最大效果。

Description

一种铸型涂料及其配制方法

技术领域

本发明涉及一种铸造用辅助材料及其配制方法，特别涉及一种铸型涂料及其配制方法。

背景技术

在铸型（包括型芯）的工作表面涂覆一层涂料，可以有效防止和减少铸件表面粘砂、夹砂等缺陷，降低铸件表面粗糙度，提高铸件表面质量，可以说，铸造涂料的质量是关乎铸件尺寸精度的最直接因素。常用的铸造涂料种类繁多，根据稀释载体不同基本可以分为两类——水基涂料和醇基涂料。水基涂料指的是分散在作为分散介质的水中的涂料，醇基涂料指的是分散在作为分散介质的醇中的涂料，水基涂料应用较广，配制方便，使用安全，但由于水基涂料需要烘干或自然干燥，通常导致铸件生产的周期变长。醇基涂料在涂覆后经点燃既可固化，不需烘干，缩短了生产周期，简化了工艺，节约了能源和设备投资，但醇基涂料的载体由于主要为甲醇、乙醇等易燃危险成分，在包装、运输、贮存等方面受到一些约束，但总体而言，在各类钢、铁、有色金属铸造中也得到了广泛的应用。

铸造材料一般具有较多的合金元素，而且多数铸件都具有复杂的形状，金属液浇注温度高，如果生产工艺控制不当或者涂料质量较差，铸件表面很容易出现条、块形突起等缺陷，当缺陷布及整个铸件表面，将很难清理，严重影响铸件的表面质量，可能造成产品报废。

铸件产生上述缺陷最主要的原因之一就是涂料成分的搭配，涂料成分的搭配最主要的方面包括耐火骨料与粘结剂、悬浮剂以及其它辅料的搭配，也包括耐火骨料自身的搭配，耐火骨料是涂料中的基本组成部分，石英粉、锆英粉、铬铁矿粉等是最常用的耐火粉料，需要在涂料中需加入粘结剂、悬浮剂等保证涂料的一致性并使涂料具有一定的粘结力、良好的悬浮性，当然还需保证有良好的涂覆性能，常用的悬浮剂有膨润土等，常见的粘结剂有水玻璃、硅溶胶等。耐火骨料自身的搭配则至关重要，如果涂料在浇注高温下发生严重烧结，降直接导致涂料层和砂在金属液冲刷下结合，与铸件粘附，而如果涂料烧结性差，在浇注高温下难以呈现成壳倾向，则容易因涂层减薄而发生砂的烧结，造成铸件表面条、块等突起缺陷。

现有的铸造涂料多存在如下缺陷，一是耐火骨料与辅料的搭配不合理，二是耐火骨料本身的搭配不合理，三是涂料的层级单调，四是涂料的传统涂覆方法尚不完善，虽然有一些涂料技术在骨料搭配或者涂料整体涂覆性、剥离性等方面进行了研究，提出了改进，但其关注点仍然较窄，未能从涂料材料选择和涂覆使用的全角度提出有效的办法。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的涂料成分搭配不合理、层级单调，传统涂覆方法不能发挥涂料最大效果等问题，提出了一种新型铸型涂料及其配制方法，该涂料成分搭配以及层级合理、涂覆科学，能够发挥涂料最大效果，对各类铸型均有一定适用性，尤其适用于大型或精密钢铁类铸件的砂型铸造，有效防止铸件的粘砂、夹砂、突起等缺陷，提高铸件的表面质量。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种铸型涂料，该铸型涂料分为涂覆在铸型表面的底层涂料和涂覆在底层涂料表面的外层涂料，所述底层涂料至少包含耐火骨料、粘结剂和悬浮剂，所述外层涂料至少包含耐火骨料、粘结剂和悬浮剂，其中，外层涂料所包含的耐火骨料主体成分不同于底层涂料所包含的耐火骨料主体成分。

在上述技术方案中，所述主体成分指的是在当前层涂料的耐火骨料中，占比最高的一种或两种成分。

作为对上述技术方案的优选，所述底层涂料中的耐火骨料同时包含锆英粉、氧化钛、碳化硅和高岭土，所述外层涂料中的耐火骨料同时包含莫来石粉、铝矾土熟料、滑石粉和碳化硅，所述底层涂料和外层涂料中的粘结剂均包含常温粘结剂和高温粘结剂，常温粘结剂选择聚乙烯醇或水溶性酚醛树脂，高温粘结剂选择三聚磷酸钠或三聚磷酸二氢铝，所述底层涂料和外层涂料中的悬浮剂均包含膨润土。

作为对上述技术方案的优选，所述的底层涂料中的耐火骨料组成为30-35重量份锆英粉、16-21重量份氧化钛、15-19重量份碳化硅和20-23重量份高岭土，所述外层涂料中的耐火骨料组成为35-40重量份莫来石粉、15-20重量份铝矾土熟料、10-15重量份滑石粉和10-15重量份碳化硅。

作为对上述技术方案的优选，在所述底层涂料中加入的常温粘结剂和高温粘结剂的总量为6-15重量份，在所述外层涂料中加入的常温粘结剂和高温粘结剂的总量为8-17重量份。

作为对上述技术方案的优选，在所述底层涂料中加入的悬浮剂为5-15重量份，在所述外层涂料中加入的悬浮剂为5-15重量份。

作为对上述技术方案的优选，上述铸型涂料的底层涂料和外层涂料的载体均为水。

作为对上述技术方案的优选，上述铸型涂料的底层涂料和外层涂料的载体水的用量均为25-40重量份。

作为对上述技术方案的优选，上述铸型涂料的底层涂料和外层涂料中还可分别加入总用量不超过5重量份的消泡剂和/或防腐剂。

本发明还提供了上述铸型涂料的配制方法，该配制方法对上述铸型涂料的底层涂料和外层涂料均适用，可分别用来配制上述铸型涂料的底层涂料和外层涂料，具体包括如下步骤：

（1）向搅拌釜中一次加入全部重量份的载体水；

（2）在搅拌下向搅拌釜中加入全部重量份的常温粘结剂、高温粘结剂和悬浮剂，加入顺序不限，然后高速搅拌5-40分钟；

（3）在搅拌下向搅拌釜中加入全部重量份的耐火骨料，加入顺序不限，然后高速搅拌5-40分钟。

当需要加入消泡剂和/或防腐剂时，可在步骤（2）和/或步骤（3）中加入。本发明的铸型涂料，其技术效果如下：

（1）该涂料成分搭配合理，所选取的耐火骨料即能起到充分的隔热效果，又能在铸造后实现良好剥离，不存在被金属液冲刷的风险；

（2）涂覆在铸型表面的底层涂料和涂覆在底层涂料表面的外层涂料其耐火度以不同层级配合，底层涂料耐高温性高，兼具一定可烧结性，外层涂料则在绝热性方面更突出，充分利用了与金属液接触时温度变化的特点，使涂料性能发挥出最大效果；

（3）该涂料对各类铸型均有一定适用性，尤其适用于大型或精密钢铁类铸件的砂型铸造，有效防止了铸件的粘砂、夹砂、突起等缺陷，提高铸件的表面质量。

具体实施方式

实施例1

根据本发明的技术方案，配制一种适用于高铬铸钢件砂型铸造的铸型涂料。

该铸型涂料分为涂覆在铸型表面的底层涂料和涂覆在底层涂料表面的外层涂料。

所述底层涂料由以下成分组成：35重量份锆英粉、16重量份氧化钛、19重量份碳化硅、20重量份高岭土、6重量份水溶性酚醛树脂、3重量份三聚磷酸钠、10重量份钙基膨润土、25重量份载体水；

所述外层涂料由以下成分组成：40重量份莫来石粉、15重量份铝矾土熟料、15重量份滑石粉、15重量份碳化硅、7重量份水溶性酚醛树脂、4重量份三聚磷酸钠、10重量份钙基膨润土、28重量份载体水；

上述底层涂料的配制方法，具体包括如下步骤：

（1）向搅拌釜中一次加入25重量份的载体水；

（2）在搅拌下向搅拌釜中加入6重量份水溶性酚醛树脂、3重量份三聚磷酸钠、10重量份钙基膨润土，然后高速搅拌8分钟；

（3）在搅拌下向搅拌釜中加入35重量份锆英粉、16重量份氧化钛、19重量份碳化硅、20重量份高岭土，然后高速搅拌20分钟。

上述外层涂料的配制方法，具体包括如下步骤：

（1）向搅拌釜中一次加入28重量份的载体水；

（2）在搅拌下向搅拌釜中加入7重量份水溶性酚醛树脂、4重量份三聚磷酸钠、10重量份钙基膨润土，然后高速搅拌10分钟；

（3）在搅拌下向搅拌釜中加入40重量份莫来石粉、15重量份铝矾土熟料、15重量份滑石粉、15重量份碳化硅，然后高速搅拌20分钟。

在浇注高铬铸钢零件时，将上述底层涂料在砂型表面涂覆1道，烘干后将上述外层涂料在底层涂料表面涂覆2道，每道后均烘干，浇铸出的高铬铸钢零件外观平整、光滑，无粘砂、夹砂、突起等缺陷，涂料可轻易剥离。

实施例2

根据本发明的技术方案，配制一种适用于高铬铸钢件砂型铸造的铸型涂料。

该铸型涂料分为涂覆在铸型表面的底层涂料和涂覆在底层涂料表面的外层涂料。

所述底层涂料由以下成分组成： 30重量份锆英粉、21重量份氧化钛、15重量份碳化硅、23重量份高岭土、8重量份水溶性酚醛树脂、5重量份三聚磷酸二氢铝、15重量份钙基膨润土、35重量份载体水；

所述外层涂料由以下成分组成： 35重量份莫来石粉、20重量份铝矾土熟料、10重量份滑石粉、10重量份碳化硅、9重量份聚乙烯醇、6重量份三聚磷酸二氢铝、15重量份钙基膨润土、36重量份载体水；

上述底层涂料的配制方法，具体包括如下步骤：

（1）向搅拌釜中一次加入35重量份的载体水；

（2）在搅拌下向搅拌釜中加入8重量份水溶性酚醛树脂、5重量份三聚磷酸二氢铝、15重量份钙基膨润土，然后高速搅拌20分钟；

（3）在搅拌下向搅拌釜中加入30重量份锆英粉、21重量份氧化钛、15重量份碳化硅、23重量份高岭土，然后高速搅拌35分钟。

上述外层涂料的配制方法，具体包括如下步骤：

（1）向搅拌釜中一次加入36重量份的载体水；

（2）在搅拌下向搅拌釜中加入9重量份聚乙烯醇、6重量份三聚磷酸二氢铝、15重量份钙基膨润土，然后高速搅拌25分钟；

（3）在搅拌下向搅拌釜中加入35重量份莫来石粉、20重量份铝矾土熟料、10重量份滑石粉、10重量份碳化硅，然后高速搅拌38分钟。

在浇注高铬铸钢零件时，将上述底层涂料在砂型表面涂覆2道，每道后均烘干，然后将上述外层涂料在底层涂料表面涂覆2道，每道后均烘干，浇铸出的高铬铸钢零件外观平整、光滑，无粘砂、夹砂、突起等缺陷，涂料可轻易剥离。

实施例3

本实施例与实施例1的不同之处仅在配制所述底层涂料和所述外层涂料过程中，在步骤（2）中均加入3重量份的消泡剂，其余均与实施例1相同，开箱后，同样得到外观平整、光滑，无粘砂、夹砂、突起等缺陷的高铬铸钢零件，涂料可轻易剥离。

实施例4

本实施例与实施例2的不同之处仅在配制所述底层涂料和所述外层涂料过程中，在步骤（2）中均加入1重量份的防腐剂，其余均与实施例2相同，开箱后，同样得到外观平整、光滑，无粘砂、夹砂、突起等缺陷的高铬铸钢零件，涂料可轻易剥离。

实施例5

本实施例与实施例1的不同之处仅将所述底层涂料和所述外层涂料中的钙基膨润土换为钠基膨润土，其余均与实施例一相同，开箱后，同样得到外观平整、光滑，无粘砂、夹砂、突起等缺陷的高铬铸钢零件，涂料可轻易剥离。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种铸型涂料，其特征在于，该铸型涂料分为涂覆在铸型表面的底层涂料和涂覆在底层涂料表面的外层涂料，所述底层涂料至少包含耐火骨料、粘结剂和悬浮剂，所述外层涂料至少包含耐火骨料、粘结剂和悬浮剂，其中，外层涂料所包含的耐火骨料主体成分不同于底层涂料所包含的耐火骨料主体成分，所述的底层涂料中的耐火骨料组成为30-35重量份锆英粉、16-21重量份氧化钛、15-19重量份碳化硅和20-23重量份高岭土，所述外层涂料中的耐火骨料组成为35-40重量份莫来石粉、15-20重量份铝矾土熟料、10-15重量份滑石粉和10-15重量份碳化硅。

2.根据权利要求1所述的一种铸型涂料，其特征在于，所述底层涂料和外层涂料中的粘结剂均包含常温粘结剂和高温粘结剂，所述底层涂料和外层涂料中的悬浮剂均包含膨润土。

3.根据权利要求2所述的一种铸型涂料，其特征在于，常温粘结剂选择聚乙烯醇或水溶性酚醛树脂，高温粘结剂选择三聚磷酸钠或三聚磷酸二氢铝。

4.根据权利要求2所述的一种铸型涂料，其特征在于，在所述底层涂料中加入的常温粘结剂和高温粘结剂的总量为6-15重量份，在所述外层涂料中加入的常温粘结剂和高温粘结剂的总量为8-17重量份。

5.根据权利要求2所述的一种铸型涂料，其特征在于，在所述底层涂料中加入的悬浮剂为5-15重量份，在所述外层涂料中加入的悬浮剂为5-15重量份。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种铸型涂料，其特征在于，所述铸型涂料的底层涂料和外层涂料的载体均为水。

7.根据权利要求1-5任一项所述的一种铸型涂料，其特征在于，在上述铸型涂料的底层涂料和外层涂料中分别加入总用量不超过5重量份的消泡剂和/或防腐剂。

8.一种权利要求1-7任一项所述的铸型涂料的配制方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)向搅拌釜中一次加入全部重量份的载体；

(2)在搅拌下向搅拌釜中加入全部重量份的粘结剂和悬浮剂，加入顺序不限，然后高速搅拌5-40分钟；

(3)在搅拌下向搅拌釜中加入全部重量份的耐火骨料，加入顺序不限，然后高速搅拌5-40分钟；

上述步骤(1)-(3)是用于分别配制所述铸型涂料的底层涂料和外层涂料。

9.根据权利要求8所述的一种铸型涂料的配制方法，其特征在于：在步骤(2)和/或步骤(3)中加入消泡剂和/或防腐剂。