CN107971454A

CN107971454A - 一种大型复杂铝合金铸件用防渗透涂料

Info

Publication number: CN107971454A
Application number: CN201711337229.4A
Authority: CN
Inventors: 李玲; 尹绍奎; 谭锐; 于瑞龙; 高天娇; 黄旦忠; 张海东
Original assignee: Shenyang Research Institute of Foundry Co Ltd
Current assignee: Shenyang Foundry Research Institute Co Ltd Of China National Machinery Research Institute Group
Priority date: 2017-12-14
Filing date: 2017-12-14
Publication date: 2018-05-01
Anticipated expiration: 2037-12-14
Also published as: CN107971454B

Abstract

一种大型复杂铝合金铸件用防渗透涂料，产品配方组成是：镁系耐火材料，氧化铝，助剂，粘结剂，悬浮剂和溶剂材料混合配制而成。助剂为有机土、硅微粉；粘结剂为酚醛树脂、松香树脂；悬浮剂为锂基膨润土或凹凸棒土；溶剂为乙醇；镁系耐火材料为氧化镁或硅酸镁；氧化铝为氧化铝粉。生产方法是，将溶剂放入带搅拌器的容器内，开机低速搅拌，同时加入悬浮剂和助剂，高速搅拌均匀，再加入粘结剂，继续搅拌均匀后，依次加入镁系耐火材料、氧化铝充分搅拌均匀，即得。该发明高温铝液对涂层不润湿，增强涂层对铝液的抗渗透性，有效防止大型铸铝件表面产生的渗透性粘砂缺陷，提高铸铝件的表面质量，应用于大型复杂铝合金铸件砂型铸造生产技术领域中。

Description

一种大型复杂铝合金铸件用防渗透涂料

技术领域

本发明涉及大型复杂铝合金铸件砂型铸造生产技术领域中的一种大型复杂铝合金铸件用防渗透涂料，具体是涉及一种应用于铝合金铸造的砂型（芯）表面的、对铝液不润湿的防渗透粘砂涂料及其制备方法。

背景技术

铝是地球上储量最多的一种金属元素，是世界加工制造业中最重要的金属原材料之一，其生产和消费总量仅次于钢铁，在金属中位居第二，是有色金属中发展最快的一种金属材料。铝及其铸造合金也是迄今最轻的一种金属材料，它还具有比强度、比刚度高，减振性能好，抗辐射能力强等优点。因此铝材是产品轻量化的首选金属材料，也是部分替代钢铁的重要基础材料。当前铝及铝合金材料及其加工工业进入了一个崭新的高速发展时期，在航空、航天、交通运输等行业具有广泛的应用。

目前，世界上大约有10％的原铝和85％左右的再生铝用于生产铝合金铸件。2016年我国铝产量达到3200多万吨,居世界首位，其中铸造用铝合金是铝总产量的25%。虽然，铝及其合金的熔点不高，因而，人们对铸铝所用的造型材料的耐火度要求也不高，但是,与铸钢和铸铁比较，铝液具有如下两个突出的铸造特点：

（1）铝及其合金的化学活性很高，仅次于钛、锆及其合金。在＞700℃的高温下，很容易与造型材料中的SiO₂等成分产生化学反应,其化学反应过程是,首先型砂中的SiO₂或Al₂O₃·SiO₂被铝液溶解和渗透，Al作为强还原剂，可使SiO₂或Al₂O₃·SiO₂发生还原反应，生成Al₂O₃和Si。这种严重的铝水与造型材料之间的界面反应，导致铸件表面各种缺陷的形成和表面质量的下降，其界面的化学反应式如下：

3SiO₂+ 4Al= 2Al₂O₃+3Si (l)

4Al + 3Al₂O₃·SiO₂=5Al₂O₃+ 3Si (2)

（2）铝液的高温流动性极好，它在750℃时的粘度仅为0.104Pa·s，与20℃时纯水的粘度(0.1Pa·s)相当接近，这就为其高温铝液向砂型（芯）内部渗透和继而发生化学反应创造了有利条件。高温铝液向砂型芯内部的渗透深度L可由下式决定：

根据上式，铝液的渗透深度L取决于型芯砂中气孔半径的大小，铝液与造型材料的接触角，铝液的表面张力和粘度等因素。

所以，铝液对造型材料的润湿是它能渗入型芯砂内部的必要条件。所谓润湿性，表示液体在固体表面上铺展的能力，表示固－液两相之间紧密接触的程度。接触角小则润湿性好、接触角大则润湿性差，完全润湿时接触角为零，当接触角小于９０°时表示润湿。为了防止铝液渗入型芯砂内部，要求选用的涂料耐火骨料与铝液的接触角越大越好。

铝液在不同耐火骨料涂层表面润湿性不同，铝液在不同耐火骨料涂层表面接触角由小到大分别是氧化铝、氧化硅、氧化镁、高岭土、滑石粉。可以看出，镁系耐火骨料对铝液的接触角明显大于铝系和硅系耐火骨料，应用试验表明，镁系耐火骨料的涂料获得的铸铝件的表面质量也明显优于铝系耐火骨料的涂料。因此，研制开发一种大型复杂铝合金铸件用防渗透涂料一直是急待解决的新课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大型复杂铝合金铸件用防渗透涂料，该发明根据高温铝液及其合金的特点，在大型砂型铸造铝合金铸件的生产过程中涂覆在砂型（芯）表面的一种与高温铝液不润湿且能够防止高温铝液向铸型内部渗透的保护涂料，合理选用涂料中耐火骨料的种类，大幅度地提高了铝液与耐火骨料之间的接触角办法，增强了涂料中耐火骨料对铝液的抗渗透性，有效防止了大型铸铝件表面渗透性的粘砂缺陷的产生并提高了铸铝件的表面质量。

本发明的目的是这样实现的：一种大型复杂铝合金铸件用防渗透涂料，所述的一种大型复杂铝合金铸件用防渗透涂料的产品配方组成的重量百分比是：镁系耐火材料25-38%，氧化铝8-11%，助剂0.1-0.3%，粘结剂0.6-1.2%，悬浮剂1-2.5%和溶剂47-60%材料混合配制而成；

所述的助剂为有机土、硅微粉中的任选一种或两种；所述的粘结剂为酚醛树脂、松香树脂中的一种或两种；所述的悬浮剂为锂基膨润土或凹凸棒土；所述的溶剂为乙醇；所述的镁系耐火材料为氧化镁或硅酸镁；所述的氧化铝为氧化铝粉；

所述的一种大型复杂铝合金铸件用防渗透涂料的生产方法是，将47-60%的溶剂放入带搅拌器的容器内，开机低速搅拌，同时加入1-2.5%的悬浮剂和0.1-0.3%的助剂，高速搅拌均匀，再加入粘结剂0.6-1.2%，继续搅拌均匀后，依次加入25-38%的镁系耐火材料、8-11%的氧化铝充分搅拌均匀，即得；

所述的一种大型复杂铝合金铸件用防渗透涂料的优选产品配方组成的重量百分比是，氧化铝粉10%、氧化镁32%、酚醛树脂0.8%、硅微粉0.2%、锂基膨润土悬浮剂2%、乙醇55%；

所述的一种大型复杂铝合金铸件用防渗透涂料的优选产品配方组成的重量百分比是，氧化铝粉10%、氧化镁32.2%、酚醛树脂0.7%、有机土0.1%、锂基膨润土1.5%、乙醇55.5%；

所述的一种大型复杂铝合金铸件用防渗透涂料的优选产品配方组成的重量百分比是，硅酸镁33.2%、氧化铝11%、松香树脂1%、硅微粉0.3%、凹凸棒土1.5%、乙醇53%；

所述的一种大型复杂铝合金铸件用防渗透涂料的优选产品配方组成的重量百分比是，氧化铝粉8%、氧化镁35%、松香树脂1%、硅微粉0.2%、锂基膨润土1.8%、乙醇54%；

所述的一种大型复杂铝合金铸件用防渗透涂料是由填料、助剂、粘结剂、悬浮剂和溶剂多种成分组成的一种高度分散的多相悬浮体系；根据高温铝液活泼性强和流动性好的特点，选用填料中的氧化铝、氧化镁及硅酸镁耐火材料，对高温铝液的润湿角都大于100度，浇注时高温铝液在涂料层的表面润湿性差，有效防止了高温铝液向砂型、芯中的渗透，提高了铸件的表面质量；铝、镁系耐火骨料生产的大型铝铸件应用的砂型铸造涂料通过高温浇注试验，铸件不产生渗透粘砂等铸造缺陷，表面光洁。

本发明的要点在于它的产品配方及生产方法。

一种大型复杂铝合金铸件用防渗透涂料与现有技术相比，具有铸造铝合金用防渗透涂料，高温铝液对涂层不润湿，增强涂层对铝液的抗渗透性，有效防止大型铸铝件表面产生的渗透性粘砂缺陷，提高铸铝件的表面质量等优点，将广泛的应用于大型复杂铝合金铸件砂型铸造生产技术领域中。

具体实施方式

一种大型复杂铝合金铸件用防渗透涂料，所述的一种大型复杂铝合金铸件用防渗透涂料的产品配方组成的重量百分比是：镁系耐火材料25-38%，氧化铝8-11%，助剂0.1-0.3%，粘结剂0.6-1.2%，悬浮剂1-2.5%和溶剂47-60%材料混合配制而成；

实施例一

所述的一种大型复杂铝合金铸件用防渗透涂料的生产方法是，将55公斤的乙醇溶剂放入带搅拌器的容器内，开机低速搅拌，同时加入2公斤的锂基膨润土悬浮剂和0.2公斤的硅微粉助剂，高速搅拌均匀，再加入粘结剂酚醛树脂0.8公斤，继续搅拌均匀后，依次加入32公斤的氧化镁、10公斤的氧化铝粉充分搅拌均匀，即得。

实施例二

所述的一种大型复杂铝合金铸件用防渗透涂料的生产方法是，将55.5公斤的乙醇溶剂放入带搅拌器的容器内，开机低速搅拌，同时加入1.5公斤的锂基膨润土悬浮剂和0.1公斤的有机土助剂，高速搅拌均匀，再加入粘结剂酚醛树脂0.7公斤，继续搅拌均匀后，依次加入32.2公斤的氧化镁、10公斤的氧化铝粉充分搅拌均匀，即得。

实施例三

所述的一种大型复杂铝合金铸件用防渗透涂料的生产方法是，将53公斤的乙醇溶剂放入带搅拌器的容器内，开机低速搅拌，同时加入1.5公斤的凹凸棒土悬浮剂和0.3公斤的硅微粉助剂，高速搅拌均匀，再加入粘结剂松香树脂1公斤，继续搅拌均匀后，依次加入33.2公斤的硅酸镁、11公斤的氧化铝粉充分搅拌均匀，即得。

实施例四

所述的一种大型复杂铝合金铸件用防渗透涂料的生产方法是，将54公斤的乙醇溶剂放入带搅拌器的容器内，开机低速搅拌，同时加入1.8公斤的锂基膨润土悬浮剂和0.2公斤的硅微粉助剂，高速搅拌均匀，再加入粘结剂松香树脂1公斤，继续搅拌均匀后，依次加入35公斤的氧化镁、8公斤的氧化铝粉充分搅拌均匀，即得。

Claims

1.一种大型复杂铝合金铸件用防渗透涂料，其特征在于：所述的一种大型复杂铝合金铸件用防渗透涂料的产品配方组成的重量百分比是：镁系耐火材料25-38%，氧化铝8-11%，助剂0.1-0.3%，粘结剂0.6-1.2%，悬浮剂1-2.5%和溶剂47-60%材料混合配制而成。

2.根据权利要求1所述的一种大型复杂铝合金铸件用防渗透涂料，其特征在于：所述的助剂为有机土、硅微粉中的任选一种或两种；所述的粘结剂为酚醛树脂、松香树脂中的一种或两种；所述的悬浮剂为锂基膨润土或凹凸棒土；所述的溶剂为乙醇；所述的镁系耐火材料为氧化镁或硅酸镁；所述的氧化铝为氧化铝粉。

3.根据权利要求1所述的一种大型复杂铝合金铸件用防渗透涂料的生产方法，其特征在于：所述的一种大型复杂铝合金铸件用防渗透涂料的生产方法是，将47-60%的溶剂放入带搅拌器的容器内，开机低速搅拌，同时加入1-2.5%的悬浮剂和0.1-0.3%的助剂，高速搅拌均匀，再加入粘结剂0.6-1.2%，继续搅拌均匀后，依次加入25-38%的镁系耐火材料、8-11%的氧化铝充分搅拌均匀，即得。

4.根据权利要求1所述的一种大型复杂铝合金铸件用防渗透涂料，其特征在于：所述的一种大型复杂铝合金铸件用防渗透涂料的优选产品配方组成的重量百分比是，氧化铝粉10%、氧化镁32%、酚醛树脂0.8%、硅微粉0.2%、锂基膨润土悬浮剂2%、乙醇55%。

5.根据权利要求1所述的一种大型复杂铝合金铸件用防渗透涂料，其特征在于：所述的一种大型复杂铝合金铸件用防渗透涂料的优选产品配方组成的重量百分比是，氧化铝粉10%、氧化镁32.2%、酚醛树脂0.7%、有机土0.1%、锂基膨润土1.5%、乙醇55.5%。

6.根据权利要求1所述的一种大型复杂铝合金铸件用防渗透涂料，其特征在于：所述的一种大型复杂铝合金铸件用防渗透涂料的优选产品配方组成的重量百分比是，硅酸镁33.2%、氧化铝11%、松香树脂1%、硅微粉0.3%、凹凸棒土1.5%、乙醇53%。

7.根据权利要求1所述的一种大型复杂铝合金铸件用防渗透涂料，其特征在于：所述的一种大型复杂铝合金铸件用防渗透涂料的优选产品配方组成的重量百分比是，氧化铝粉8%、氧化镁35%、松香树脂1%、硅微粉0.2%、锂基膨润土1.8%、乙醇54%。

8.根据权利要求1所述的一种大型复杂铝合金铸件用防渗透涂料，其特征在于：所述的一种大型复杂铝合金铸件用防渗透涂料是由填料、助剂、粘结剂、悬浮剂和溶剂多种成分组成的一种高度分散的多相悬浮体系；根据高温铝液活泼性强和流动性好的特点，选用填料中的氧化铝、氧化镁及硅酸镁耐火材料，对高温铝液的润湿角都大于100度，浇注时高温铝液在涂料层的表面润湿性差，有效防止了高温铝液向砂型、芯中的渗透，提高了铸件的表面质量；铝、镁系耐火骨料生产的大型铝铸件应用的砂型铸造涂料通过高温浇注试验，铸件不产生渗透粘砂等铸造缺陷，表面光洁。