CN109128013A - 氧化锆增韧莫来石为耐火骨料的铸钢涂料及其制备方法 - Google Patents

氧化锆增韧莫来石为耐火骨料的铸钢涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种氧化锆增韧莫来石为耐火骨料的铸钢涂料及其制备方法，耐火骨料由含有Al2O3、SiO2、ZrO2的无机材料混合而成，混合物中Al2O3与SiO2摩尔比为3:2，ZrO2与SiO2摩尔比为0.1～1:1，铸钢涂料为水基铸钢涂料时，其由耐火骨料、悬浮剂、硅溶胶、有机乳液、助剂、水组成；铸钢涂料为醇基铸钢涂料时，其由耐火骨料、悬浮剂、树脂粘结剂、助剂、甲醇、乙醇组成。本发明原位烧结氧化锆增韧莫来石，作为耐火骨料，可制备水基、醇基铸钢涂料，其悬浮性好，发气量低，耐磨性好，涂覆、烘干、冷却后涂层无开裂，无针孔，高温曝热裂纹等级Ι级，可适用于大型铸钢件和重要铸钢件的铸造涂料。

Description

氧化锆增韧莫来石为耐火骨料的铸钢涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于铸造材料领域，具体涉及一种原位烧结氧化锆增韧莫来石作为耐火骨料的铸钢涂料及制备方法。
背景技术
铸造涂料是指涂覆在型腔和砂芯表面，以改善其表面耐火度、化学稳定性、抗金属冲刷性、抗粘砂等性能的铸造辅助材料，主要成分包括耐火骨料、悬浮剂、粘结剂、载液、助剂等。铸造涂料按用途可分为有色合金铸造涂料、铸铁涂料和铸钢涂料等。其中，铸钢涂料因为铸造时温度高，发热量大，对其耐火骨料有更高要求，常见铸钢涂料中耐火骨料为锆英粉和白刚玉。锆英粉密度大(4.6-4.7g/cm3)，莫氏硬度高(7-8级)，烧结温度与熔化温度之间的范围宽，具有高的导热性和低的热膨胀性，适合用于大型铸钢件和重要铸钢件的铸造涂料。白刚玉密度为3.85-3.90g/cm3，莫氏硬度大于9级，熔点约2000℃，热导率大，热膨胀小且均匀，高温时体积稳定且不易龟裂，在高温下常呈弱碱性或呈中性，抗酸碱作用能力强，在氧化剂、还原剂或各种金属液的作用下不发生变化，铝、锰、铁、锡、硅、钴、镍都不与它发生反应。因此，在铸造行业中，白刚玉适用于制作大型铸钢件、特别是合金铸钢件的型(芯)面砂、涂膏和涂料(李元才，铸造涂料及应用，机械工业出版社，2012年；徐庆柏，章舟，现代铸造涂料及应用，化学工业出版社，2014年)。
尽管锆英粉和白刚玉具有系列优势，但它们也有缺陷，如锆英粉资源短缺严重，需要进口，价格昂贵，并且锆英粉中常伴有独居石、磷钇矿，它们具有很强的放射性，对人体有害。白刚玉虽然耐火度高，但不具有烧结性，粉体之间难以有效连接，在浇注过程中，白刚玉粉料会脱离涂层，转移到铸钢表面，形成“斑状”粘砂缺陷。基于此，开发引进新型铸钢涂料用耐火骨料至关重要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种原位烧结氧化锆增韧莫来石作为耐火骨料的铸钢涂料及制备方法，从而克服现有铸钢涂料中耐火骨料的诸多不足之处。
为了解决上述技术问题，本发明提供氧化锆增韧莫来石为耐火骨料的铸钢涂料，所述耐火骨料由含有Al2O3、SiO2、ZrO2的无机材料混合而成，混合物中Al2O3与SiO2摩尔比为3:2，ZrO2与SiO2摩尔比为0.1～1:1。
备注说明：在实际使用时，组成耐火骨料的无机材料在铸钢高温环境下，能原位烧结生成氧化锆增韧莫来石。因此命名为氧化锆增韧莫来石为耐火骨料。
作为本发明的氧化锆增韧莫来石为耐火骨料的铸钢涂料的改进：
所述铸钢涂料为水基铸钢涂料，其配方由下述重量百分比的原料组成：耐火骨料50～70％，悬浮剂1～3％，硅溶胶1～5％，有机乳液1～5％，助剂0.5～1％，余量为水；
所述铸钢涂料为醇基铸钢涂料，其配方由下述重量百分比的原料组成：耐火骨料55～70％，悬浮剂1～3％，树脂粘结剂0.5～1％，助剂0.3～1％，甲醇1～5％，余量为乙醇。
作为本发明的氧化锆增韧莫来石为耐火骨料的铸钢涂料的进一步改进：无机材料的粒径≤74μm，纯度≥90％(质量％)。
作为本发明的氧化锆增韧莫来石为耐火骨料的铸钢涂料的进一步改进：
无机材料为白刚玉(Al2O3)、莫来石(3Al2O3·2SiO2)、红柱石(Al2O3·SiO2)、蓝晶石(Al2O3·SiO2)、矽线石(Al2O3·SiO2)、(Al2O3·4SiO2)、叶腊石石英粉(SiO2)、二氧化锆(ZrO2)、锆英粉(ZrO2·SiO2)。
作为本发明的氧化锆增韧莫来石为耐火骨料的铸钢涂料的进一步改进：
所述悬浮剂为钠基膨润土、锂基膨润土、有机膨润土、硅酸镁铝、凹凸棒土、累托石粘土中的至少一种(即，一种或多种)，粒径≤74μm；
所述有机乳液为固含量为40～60％的纯丙乳液、苯丙乳液、硅丙乳液、聚醋酸乙烯乳液中中的至少一种(即，一种或多种)；
所述硅溶胶粒径5～100nm，固含量10～50％(质量％)；
所述助剂为OP-10，KH550，辛醇、苯甲酸钠、水杨酸钠中的至少一种(即，一种或多种)；
所述树脂粘结剂为酚醛树脂、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、硅酸乙酯、改性松香、糊精中的至少一种(即，一种或多种)。
本发明还同时提供了上述铸钢涂料的制备方法：
一、水基铸钢涂料制备方法为依次包括以下步骤：
1.1)、称取耐火骨料，投入到干粉混合机中均匀混合30～60min，
1.2)、称取悬浮剂，加入为悬浮剂4±0.5重量倍的水，搅拌均匀后，室温放置12±2h，得活化悬浮剂；
1.3)、往高速搅拌机中加入剩余的水、硅溶胶、有机乳液和助剂，于200～1000转/min的速率搅拌5～10min；再加入活化悬浮剂，于500～1000转/min的速率搅拌5～10min；接着加入步骤1.1)所得的均匀混合后的耐火骨料，于800～2000转/min的速率继续搅拌30～60min，得水基铸钢涂料；
二、醇基铸钢涂料的制备方法为依次包括以下步骤：
2.1)、称取耐火骨料，投入到干粉混合机中，均匀混合30～60min；
2.2)、称取悬浮剂，加入为悬浮剂4±0.5重量倍的乙醇，搅拌均匀后，室温放置12±2h，得活化悬浮剂；
2.3)、称取树脂粘结剂，用3±0.5重量倍的乙醇溶解，得树脂粘结剂溶液；
2.4)、往高速搅拌机中加入剩余的乙醇、甲醇、树脂粘结剂溶液、助剂，于200～1000转/min的速率搅拌5～10min；再加入活化悬浮剂，于500～1000转/min的速率搅拌5～10min；接着后加入步骤2.1)所得的均匀混合后的耐火骨料，于800～2000转/min的速率继续搅拌30～60min，得醇基铸钢涂料。
本发明的铸钢涂料性能按JB/T 9226-2008标准测试。
发明原理描述：
在实际使用时，组成耐火骨料的无机材料在铸钢高温环境下，能原位烧结生成氧化锆增韧莫来石。氧化锆增韧莫来石是以莫来石为基体的氧化锆相变增韧材料，莫来石是Al2O3-SiO2系中稳定的二元化合物，具有高熔点、抗蠕变性、低膨胀系数、抗热震性及抗腐蚀性优良的特点，但也具有强度低，韧性差等缺点。在莫来石基体中引进ZrO2能起到增强增韧作用，因为ZrO2能促进莫来石烧结，降低烧结温度，能消除莫来石颗粒间的玻璃相，净化晶界，能抑制莫来石晶粒异常长大，能和莫来石在一定条件下相互溶解，使ZrO2保留较多的四方相。氧化锆增韧莫来石兼具莫来石和ZrO2性能优点，在高温陶瓷、特种陶瓷等领域具有广泛的应用。
本发明通过引进化学成分为Al2O3、SiO2、ZrO2或其任意组合的无机材料为耐火骨料，控制Al2O3与SiO2摩尔比为3:2，ZrO2与SiO2摩尔比为0.1～1:1，在铸钢高温环境下，Al2O3与SiO2发生反应生成莫来石(3Al2O3·2SiO2)，而ZrO2弥散其中，形成ZrO2增韧莫来石结构，其作为铸钢涂料耐火骨料，取代传统锆英粉和白刚玉耐火骨料。现以红柱石(Al2O3·SiO2)、锆英粉(ZrO2·SiO2)和白刚玉(Al2O3)等无机材料作为耐火骨料为例进行说明，它们在高温下将发生式1所述的系列反应，首先，红柱石分解成莫来石和游离石英，锆英粉分解成二氧化锆和游离石英，随后游离石英与白刚玉反应，再次生成莫来石，最终整个耐火骨料就成为二氧化锆增韧莫来石，而不存在其它低熔点，非晶态物质。
3(Al2O3·SiO2)(红柱石)→3Al2O3·2SiO2(莫来石)+SiO2(游离石英)
ZrO2·SiO2(锆英粉)→ZrO2(二氧化锆)+SiO2(游离石英)
3Al2O3(白刚玉)+2SiO2(游离石英)→3Al2O3·2SiO2(莫来石)
式1、耐火骨料高温反应
与现有技术相比，本发明具有如下技术优势：
耐火骨料化学成分设计合理，高温下生成二氧化锆增韧莫来石晶体结构，不存在游离石英等低熔点非晶态物质，化学性能稳定，结构致密，强度高，韧性好，能抵抗钢水机械冲击和化学腐蚀，能克服传统耐火骨料的以下缺陷：如白刚玉不具有烧结性，粉体之间难以有效连接，易形成“斑状”粘砂缺陷弊端，和锆英粉高温生成过多游离石英，其熔点低，酸性大，易与碱性钢水反应，导致化学粘砂等缺陷。因此，本发明设定的铸钢涂料耐火骨料，在铸造领域得到广泛应用。
综上所述，本发明原位烧结氧化锆增韧莫来石，作为耐火骨料，可制备水基、醇基铸钢涂料，其悬浮性好，发气量低，耐磨性好，涂覆、烘干、冷却后涂层无开裂，无针孔，高温曝热裂纹等级Ι级，可适用于大型铸钢件和重要铸钢件的铸造涂料。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
实施例1、一种氧化锆增韧莫来石为耐火骨料的铸钢涂料：
其耐火骨料为二氧化锆(ZrO2，粒径≤74μm，纯度≥90％)、白刚玉(Al2O3，粒径≤74μm，纯度≥90％)和石英粉(SiO2，粒径≤74μm，纯度≥90％)组成，Al2O3与SiO2摩尔比为3∶2，ZrO2与SiO2摩尔比为0.1∶1；
用该耐火骨料制备水基铸钢涂料，水基铸钢涂料配方由下述重量百分比的原料组成：耐火骨料50％，钠基膨润土(粒径≤74μm)1％，硅溶胶(5nm，固含量10％)5％，纯丙乳液(固含量40％)5％，辛醇0.3％，苯甲酸钠0.2％，余量为水(即，水38.5％)。制备方法为依次进行以下步骤：
(1)称取耐火骨料(二氧化锆、白刚玉、石英粉)，投入到干粉混合机中，混合30min，备用。
(2)称取钠基膨润土，加入为其4倍重量的水(即，4％的水)，搅拌均匀后，室温放置12h，得活化钠基膨润土，备用。
(3)往高速搅拌机中加入剩余的水(即，34.5％的水)、硅溶胶、纯丙乳液、辛醇、苯甲酸钠，搅拌5min，速率1000转/min，然后加入活化钠基膨润土，搅拌5min，速率1000转/min，再加入步骤(1)所得的均匀混合后的耐火骨料，继续搅拌30min，速率2000转/min，得水基铸钢涂料。
涂料性能按照JB/T 9226-2008标准测试，结果见表1。
实施例2、一种氧化锆增韧莫来石为耐火骨料的铸钢涂料：
其耐火骨料为二氧化锆(ZrO2，粒径≤74μm，纯度≥90％)、莫来石(3Al2O3·2SiO2，粒径≤74μm，纯度≥90％)，Al2O3与SiO2摩尔比为3:2，ZrO2与SiO2摩尔比为1:1，用该耐火骨料制备水基铸钢涂料，水基铸钢涂料的配方由下述重量百分比的原料组成：耐火骨料70％，凹凸棒土(粒径≤74μm)3％，硅溶胶(100nm，固含量50％)1％，苯丙乳液(固含量60％)1％，辛醇0.5％，苯甲酸钠0.2％，OP-10 0.3％，余量为水。制备方法为：
(1)称取耐火骨料(二氧化锆、莫来石)，投入到干粉混合机中，混合60min，备用；
(2)称取凹凸棒土，加入为其4倍重量的水(即，12％的水)，搅拌均匀后，室温放置12h，得活化凹凸棒土，备用；
(3)往高速搅拌机中加入剩余的水、硅溶胶、苯丙乳液、辛醇、苯甲酸钠、OP-10，搅拌10min，速率200转/min，然后加入活化凹凸棒土，搅拌10min，速率500转/min，再加入步骤(1)所得的均匀混合后的耐火骨料，继续搅拌60min，速率800转/min，得水基铸钢涂料。
涂料性能按照JB/T 9226-2008标准测试，结果见表1。
实施例3、一种氧化锆增韧莫来石为耐火骨料的铸钢涂料，
其耐火骨料为锆英粉(ZrO2·SiO2，粒径≤74μm，纯度≥90％)、红柱石(Al2O3·SiO2，粒径≤74μm，纯度≥90％)和白刚玉(Al2O3，粒径≤74μm，纯度≥90％)，Al2O3与SiO2摩尔比为3:2，ZrO2与SiO2摩尔比为0.5:1，用该耐火骨料制备水基铸钢涂料，水基铸钢涂料配方由下述重量百分比的原料组成：耐火骨料60％，钠基膨润土(粒径≤74μm)1.8％，累托石粘土(粒径≤74μm)0.2％，硅溶胶(50nm，固含量45％)2％，硅丙乳液(固含量50％)3％，辛醇0.3％，水杨酸钠0.4％，余量为水。制备方法为：
(1)称取耐火骨料(锆英粉、红柱石、白刚玉)，投入到干粉混合机中，混合50min，备用；
(2)称取钠基膨润土，加入为其4倍重量的水(即，7.2％的水)，搅拌均匀后，室温放置12h，得活化钠基膨润土，备用；称取累托石粘土，加入为其4倍重量的水(即，0.8％的水)，搅拌均匀后，室温放置12h，得活化称取累托石粘土；
(3)往高速搅拌机中加入剩余的水、硅溶胶、硅丙乳液、辛醇、水杨酸钠，搅拌8min，速率400转/min，然后加入活化钠基膨润土、活化累托石粘土，搅拌8min，速率800转/min，再加入步骤(1)所得的均匀混合后的耐火骨料，继续搅拌50min，速率1500转/min，得水基铸钢涂料。
涂料性能按照JB/T 9226-2008标准测试，结果见表1。
实施例4、一种氧化锆增韧莫来石为耐火骨料的铸钢涂料：
其耐火骨料为锆英粉(ZrO2·SiO2，粒径≤74μm，纯度≥90％)、蓝晶石(Al2O3·SiO2，粒径≤74μm，纯度≥90％)和白刚玉(Al2O3，粒径≤74μm，纯度≥90％)，Al2O3与SiO2摩尔比为3:2，ZrO2与SiO2摩尔比为0.2:1，用该耐火骨料制备水基铸钢涂料，水基铸钢涂料的配方由下述重量百分比的原料组成：耐火骨料65％，锂基膨润土(粒径≤74μm)2％，硅溶胶(40nm，固含量30％)4％，苯丙乳液(固含量50％)1％，聚醋酸乙烯乳液(固含量45％)1％，辛醇0.3％，水杨酸钠0.3％，余量为水。制备方法为：
(1)称取耐火骨料(锆英粉、蓝晶石、白刚玉)，投入到干粉混合机中，混合40min，备用；
(2)称取锂基膨润土，加入为其4倍重量的水(即，8％的水)，搅拌均匀后，室温放置12h，得活化锂基膨润土，备用；
(3)往高速搅拌机中加入剩余的水、硅溶胶、苯丙乳液、聚醋酸乙烯乳液、辛醇、水杨酸钠，搅拌6min，速率600转/min，然后加入活化锂基膨润土，搅拌6min，速率600转/min，再加入步骤(1)所得的均匀混合后的耐火骨料，继续搅拌45min，速率1200转/min，得水基铸钢涂料。
涂料性能按照JB/T 9226-2008标准测试，结果见表1。
实施例5、一种氧化锆增韧莫来石为耐火骨料的铸钢涂料，
其耐火骨料为二氧化锆(ZrO2，粒径≤74μm，纯度≥90％)、矽线石(Al2O3·SiO2，粒径≤74μm，纯度≥90％)、白刚玉(Al2O3，粒径≤74μm，纯度≥90％)和石英粉(SiO2，粒径≤74μm，纯度≥90％)，Al2O3与SiO2摩尔比为3:2，ZrO2与SiO2摩尔比为0.6:1，矽线石与白刚玉等摩尔量。用该耐火骨料制备水基铸钢涂料，水基铸钢涂料的配方由下述重量百分比的原料组成：耐火骨料62％，钠基膨润土(粒径≤74μm)2％，凹凸棒土(粒径≤74μm)1％，硅溶胶(80nm，固含量40％)3％，苯丙乳液(固含量40％)2％，硅丙乳液(固含量52％)2％，辛醇0.5％，水杨酸钠0.3％，余量为水。制备方法为：
(1)称取耐火骨料(二氧化锆、矽线石、白刚玉、石英粉)，投入到干粉混合机中，混合45min，备用；
(2)称取钠基膨润土，加入为其4倍重量的水(即，8％的水)，搅拌均匀后，室温放置12h，得活化钠基膨润土，备用；称取凹凸棒土，加入为其4倍重量的水(即，4％的水)，搅拌均匀后，室温放置12h，得活化凹凸棒土，备用；
(3)往高速搅拌机中加入剩余的水、硅溶胶、苯丙乳液、硅丙乳液、辛醇、水杨酸钠，搅拌7min，速率700转/min，然后加入活化钠基膨润土、活化凹凸棒土，搅拌7min，速率900转/min，再加入步骤(1)所得的均匀混合后的耐火骨料，继续搅拌35min，速率1600转/min，得水基铸钢涂料。
涂料性能按照JB/T 9226-2008标准测试，结果见表1。
实施例6、一种原位烧结氧化锆增韧莫来石作为耐火骨料的铸钢涂料，
其耐火骨料为二氧化锆(ZrO2，粒径≤74μm，纯度≥90％)、红柱石(Al2O3·SiO2，粒径≤74μm，纯度≥90％)、白刚玉(Al2O3，粒径≤74μm，纯度≥90％)和叶腊石(Al2O3·4SiO2，粒径≤74μm，纯度≥90％)，Al2O3与SiO2摩尔比为3:2，ZrO2与SiO2摩尔比为0.1:1，Al2O3·SiO2为ZrO2的2倍摩尔量；用该耐火骨料制备醇基铸钢涂料，涂料配方由下述重量百分比的原料组成：耐火骨料65％，锂基膨润土(粒径≤74μm)0.5％，硅酸镁铝(粒径≤74μm)0.5％，酚醛树脂0.5％，聚乙烯醇0.5％，OP-10 0.3％，甲醇1％，余量为乙醇(即，乙醇31.7％)。制备方法为：
(1)称取耐火骨料(二氧化锆、红柱石、白刚玉、叶腊石)，投入到干粉混合机中，混合45min，备用；
(2)称取锂基膨润土，加入为其4倍重量的乙醇(即，2％的乙醇)，搅拌均匀后，室温放置12h，得活化锂基膨润土，备用；称取硅酸镁铝，加入为其4倍重量的乙醇(即，2％的乙醇)，搅拌均匀后，室温放置12h，得活化硅酸镁铝，备用；
(3)称取酚醛树脂，用3倍重量的乙醇(即，1.5％的乙醇)溶解，备用；称取聚乙烯醇，用3倍重量的乙醇(即，1.5％的乙醇)溶解，备用；
(4)往高速搅拌机中加入剩余的乙醇、甲醇、酚醛树脂溶液、聚乙烯醇溶液、OP-10，搅拌5min，速率1000转/min，然后加入活化锂基膨润土和活化硅酸镁铝，搅拌5min，速率1000转/min，再加入步骤(1)所得的均匀混合后的耐火骨料，继续搅拌30min，速率2000转/min，得醇基铸钢涂料。
涂料性能按照JB/T 9226-2008标准测试，结果见表2。
实施例7、一种原位烧结氧化锆增韧莫来石作为耐火骨料的铸钢涂料，
其耐火骨料为锆英粉(ZrO2·SiO2，粒径≤74μm，纯度≥90％)、红柱石(Al2O3·SiO2，粒径≤74μm，纯度≥90％)、白刚玉(Al2O3，粒径≤74μm，纯度≥90％)，Al2O3与SiO2摩尔比为3:2，ZrO2与SiO2摩尔比为0.5:1，用该耐火骨料制备醇基铸钢涂料，涂料配方由下述重量百分比的原料组成：耐火骨料70％，有机膨润土(粒径≤74μm)1％，硅酸镁铝(粒径≤74μm)1％，聚乙烯醇缩丁醛0.5％，OP-10 0.8％，KH550 0.2％，甲醇5％，余量为乙醇。制备方法为：
(1)称取耐火骨料(锆英粉、红柱石、白刚玉)，投入到干粉混合机中，混合60min，备用；
(2)称取有机膨润土，加入为其4倍重量的乙醇(即，4％的乙醇)，搅拌均匀后，室温放置12h，得活化有机膨润土，备用；称取硅酸镁铝，加入为其4倍重量的乙醇(即，4％的乙醇)，搅拌均匀后，室温放置12h，得活化硅酸镁铝，备用；
(3)称取聚乙烯醇缩丁醛，用3倍重量的乙醇(即，1.5％的乙醇)溶解，备用；
(4)往高速搅拌机中加入剩余的乙醇、甲醇、聚乙烯醇缩丁醛溶液、OP-10、KH550，搅拌10min，速率200转/min，然后加入活化有机膨润土和活化硅酸镁铝，搅拌10min，速率500转/min，再加入步骤(1)所得的均匀混合后的耐火骨料，继续搅拌60min，速率800转/min，得醇基铸钢涂料。
涂料性能按照JB/T 9226-2008标准测试，结果见表2。
实施例8、种原位烧结氧化锆增韧莫来石作为耐火骨料的铸钢涂料，
其耐火骨料为锆英粉(ZrO2·SiO2，粒径≤74μm，纯度≥90％)、莫来石(Al2O3，粒径≤74μm，纯度≥90％)，Al2O3与SiO2摩尔比为3:2，ZrO2与SiO2摩尔比为1:1，用其制备醇基铸钢涂料，涂料配方由下述重量百分比的原料组成：耐火骨料55％，锂基膨润土(粒径≤74μm)1％，凹凸棒土(粒径≤74μm)2％，硅酸乙酯0.8％，OP-10 0.7％，甲醇3％，余量为乙醇。制备方法为：
(1)称取耐火骨料(锆英粉、莫来石)，投入到干粉混合机中，混合30min，备用；
(2)称取锂基膨润土，加入为其4倍重量的乙醇(即，4％的乙醇)，搅拌均匀后，室温放置12h，得活化锂基膨润土，备用；称取凹凸棒土，加入为其4倍重量的乙醇(即，8％的乙醇)，搅拌均匀后，室温放置12h，得活化凹凸棒土，备用；
(3)称取硅酸乙酯，用3倍重量的乙醇(即，2.4％的乙醇)溶解，备用；
(4)往高速搅拌机中加入剩余的乙醇、甲醇、硅酸乙酯溶液、OP-10，搅拌6min，速率600转/min，然后加入活化锂基膨润土和凹凸棒土，搅拌8min，速率800转/min，再加入步骤(1)所得的均匀混合后的耐火骨料，继续搅拌40min，速率1500转/min，得醇基铸钢涂料。
涂料性能按照JB/T 9226-2008标准测试，见表2。
实施例9、一种原位烧结氧化锆增韧莫来石作为耐火骨料的铸钢涂料，
其耐火骨料为锆英粉(ZrO2·SiO2，粒径≤74μm，纯度≥90％)、红柱石(Al2O3·SiO2，粒径≤74μm，纯度≥90％)、矽线石(Al2O3，粒径≤74μm，纯度≥90％)、白刚玉(Al2O3，粒径≤74μm，纯度≥90％)，Al2O3与SiO2摩尔比为3:2，ZrO2与SiO2摩尔比为0.2:1，矽线石与白刚玉等摩尔量。用该耐火骨料制备醇基铸钢涂料，涂料配方由下述重量百分比的原料组成：耐火骨料58％，有机膨润土(粒径≤74μm)0.5％，累托石粘土(粒径≤74μm)1％，改性松香0.4％，OP-10 0.6％，甲醇4％，余量为乙醇。制备方法为：
(1)称取耐火骨料(锆英粉、红柱石、矽线石、白刚玉)，投入到干粉混合机中，混合50min，备用；
(2)称取有机膨润土，加入为其4倍重量的乙醇(即，2％的乙醇)，搅拌均匀后，室温放置12h，得活化有机膨润土，备用；称取累托石粘土，加入为其4倍重量的乙醇(即，4％的乙醇)，搅拌均匀后，室温放置12h，得活化累托石粘土，备用；
(3)称取改性松香，用3倍重量的乙醇(即，1.2％的乙醇)溶解，备用；
(4)往高速搅拌机中加入剩余的乙醇、甲醇、改性松香溶液、OP-10，搅拌7min，速率800转/min，然后加入活化有机膨润土和活化累托石粘土，搅拌8min，速率700转/min，再加入步骤(1)所得的均匀混合后的耐火骨料，继续搅拌50min，速率1000转/min，得醇基铸钢涂料。
涂料性能按照JB/T 9226-2008标准测试，见表2。
实施例10、一种原位烧结氧化锆增韧莫来石作为耐火骨料的铸钢涂料，
其耐火骨料为二氧化锆(ZrO2，粒径≤74μm，纯度≥90％)、红柱石(Al2O3·SiO2，粒径≤74μm，纯度≥90％)、莫来石(3Al2O3·2SiO2，粒径≤74μm，纯度≥90％)、白刚玉(Al2O3，粒径≤74μm，纯度≥90％)，Al2O3与SiO2摩尔比为3:2，ZrO2与SiO2摩尔比为0.8:1。用该耐火骨料制备醇基铸钢涂料，涂料配方由下述重量百分比的原料组成：耐火骨料62％，锂基膨润土(粒径≤74μm)2.0％，钠基膨润土(粒径≤74μm)0.5％，聚乙烯醇缩丁醛0.8％，糊精0.1％，OP-10 0.4％，甲醇2％，余量为乙醇。制备方法为：
(1)称取耐火骨料(二氧化锆、红柱石、莫来石、白刚玉)，投入到干粉混合机中，混合50min，备用；
(2)称取锂基膨润土，加入为其4倍重量的乙醇，搅拌均匀后，室温放置12h，得活化锂基膨润土，备用；称取钠基膨润土，加入为其4倍重量的乙醇，搅拌均匀后，室温放置12h，得活化钠基膨润土，备用；
(3)称取聚乙烯醇缩丁醛，用3倍重量的乙醇溶解，备用；称取糊精，用3倍重量的乙醇溶解，备用；
(4)往高速搅拌机中加入剩余的乙醇、甲醇、聚乙烯醇缩丁醛溶液、糊精溶液、OP-10，搅拌8min，速率500转/min，然后加入活化锂基膨润土和活化钠基膨润土，搅拌6min，速率900转/min，再加入步骤(1)所得的均匀混合后的耐火骨料，继续搅拌35min，速率1800转/min，得醇基铸钢涂料。
涂料性能参考JB/T 9226-2008标准测试，见表2。
表1、水基铸钢涂料性能指标
表2、醇基铸钢涂料性能指标
对比例1-1、将实施例3中“Al2O3与SiO2摩尔比为3:2”更改为“Al2O3与SiO2摩尔比为4:2”，其余等同于实施例3，涂料性能见表3。
对比例1-2、将实施例3中“Al2O3与SiO2摩尔比为3:2”更改为“Al2O3与SiO2摩尔比为3:3”，其余等同于实施例3，涂料性能见表3。
对比例1-3、将实施例3中“ZrO2与SiO2摩尔比为0.5:1”更改为“ZrO2与SiO2摩尔比为0:1：1”，其余等同于实施例3，涂料性能见表3。
对比例1-4、将实施例3中增加使用为二氧化锆(ZrO2，粒径≤74μm，纯度≥90％)，使得“ZrO2与SiO2摩尔比为0.5:1”更改为“ZrO2与SiO2摩尔比为2:1”，其余等同于实施例3，涂料性能见表3。
对比例1-5、将实施例3中“锆英粉(ZrO2·SiO2，粒径≤74μm，纯度≥90％)”更改为“锆英粉(ZrO2·SiO2，粒径≤74μm，纯度80％)”，其余等同于实施例3，涂料性能见表3。
对比例1-6、将实施例3中“红柱石(Al2O3·SiO2，粒径≤74μm，纯度≥90％)”更改为“红柱石(Al2O3·SiO2，粒径≤74μm，纯度80％)”，其余等同于实施例3，涂料性能见表3。
对比例1-7、将实施例3中“白刚玉(Al2O3，粒径≤74μm，纯度≥90％)”更改为“白刚玉(Al2O3，粒径≤74μm，纯度80％)”，其余等同于实施例3，涂料性能见表3。
对比例1-8、将实施例3中耐火骨料由60％改成71％，作为余量的水也相应的作调节；其余等同于实施例3，涂料性能见表3。
对比例1-9、将实施例3中耐火骨料由60％改成48％，作为余量的水也相应的作调节；其余同于实施例3，涂料性能见表3。
对比例1-10、取消对悬浮剂的活化，即，取消实施例3的步骤(2)的活化；改成：将钠基膨润土、累托石粘土以及全部的水直接按照步骤(3)所述进行操作；其余等同于实施例3，涂料性能见表3。
对比例2-1、将实施例7中“锆英粉(ZrO2·SiO2，粒径≤74μm，纯度≥90％)”更改为“锆英粉(ZrO2·SiO2，粒径100μm，纯度≥90％)”，其余等同于实施例7，涂料性能见表4。
对比例2-2、将实施例7中“红柱石(Al2O3·SiO2，粒径≤74μm，纯度≥90％)”更改为红柱石(Al2O3·SiO2，粒径100μm，纯度≥90％)”，其余等同于实施例7，涂料性能见表4。
对比例2-3、将实施例7中“白刚玉(Al2O3，粒径≤74μm，纯度≥90％)”更改为“白刚玉(Al2O3，粒径100μm，纯度≥90％)”，其余等同于实施例7，涂料性能见表4。
对比例2-4、将实施例7中“有机膨润土(粒径≤74μm)1％，硅酸镁铝(粒径≤74μm)1％”更改为“有机膨润土(粒径≤74μm)0％，硅酸镁铝(粒径≤74μm)2％”，其余等同于实施例7，涂料性能见表4。
对比例2-5、将实施例7中“有机膨润土(粒径≤74μm)1％，硅酸镁铝(粒径≤74μm)1％”更改为“有机膨润土(粒径≤74μm)2％，硅酸镁铝(粒径≤74μm)0％”，其余等同于实施例7，涂料性能见表4。
对比例2-6、将实施例7中的聚乙烯醇缩丁醛的量由0.5％改成1.2％，对作为余量的乙醇进行相应调节；其余等同于实施例7，涂料性能见表4。
对比例2-7、取消对悬浮剂的活化，即，取消实施例7步骤(2)的活化，改成：有机膨润土、硅酸镁铝以及相应的乙醇直接按照步骤(4)所述进行操作；其余等同于实施例7，涂料性能见表4。
表3、对比例铸钢涂料性能
对比例1-1～对比例1-2，改变了Al2O3与SiO2摩尔比，高温反应后除了ZrO2增韧莫来石外，还有Al2O3或SiO2等物相，直接导致涂料高温曝热裂纹等级下降。对比例1-3～对比例1-4，改变ZrO2与SiO2摩尔比，也导致高温反应后生成了其它物相；导致高温曝热裂纹等级的下降；对比例1-5～对比例1-7，由于原料纯度低，也引进了杂质成份，均导致涂料高温曝热裂纹等级下降。
表4、对比例铸钢涂料性能
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (6)

1.氧化锆增韧莫来石为耐火骨料的铸钢涂料，其特征是：
所述耐火骨料由含有Al2O3、SiO2、ZrO2的无机材料混合而成，混合物中Al2O3与SiO2摩尔比为3:2，ZrO2与SiO2摩尔比为0.1～1:1。
2.根据权利要求1所述的氧化锆增韧莫来石为耐火骨料的铸钢涂料，其特征是：
所述铸钢涂料为水基铸钢涂料，其配方由下述重量百分比的原料组成：耐火骨料50～70％，悬浮剂1～3％，硅溶胶1～5％，有机乳液1～5％，助剂0.5～1％，余量为水；
所述铸钢涂料为醇基铸钢涂料，其配方由下述重量百分比的原料组成：耐火骨料55～70％，悬浮剂1～3％，树脂粘结剂0.5～1％，助剂0.3～1％，甲醇1～5％，余量为乙醇。
3.根据权利要求2所述的氧化锆增韧莫来石为耐火骨料的铸钢涂料，其特征是：无机材料的粒径≤74μm，纯度≥90％本发明原位烧结氧化锆增韧莫来石，作为耐火骨料，可制备水基、醇基铸钢涂料，其悬浮性好，发气量低，耐磨性好，涂覆、烘干、冷却后涂层无开裂，无针孔，高温曝热裂纹等级Ι级，可适用于大型铸钢件和重要铸钢件的铸造涂料。
4.根据权利要求1～3任一所述的氧化锆增韧莫来石为耐火骨料的铸钢涂料，其特征是：
无机材料为白刚玉(Al2O3)、莫来石(3Al2O3·2SiO2)、红柱石(Al2O3·SiO2)、蓝晶石(Al2O3·SiO2)、矽线石(Al2O3·SiO2)、(Al2O3·4SiO2)、叶腊石石英粉(SiO2)、二氧化锆(ZrO2)、锆英粉(ZrO2·SiO2)。
5.根据权利要求4所述的氧化锆增韧莫来石为耐火骨料的铸钢涂料，其特征是：
所述悬浮剂为钠基膨润土、锂基膨润土、有机膨润土、硅酸镁铝、凹凸棒土、累托石粘土中的至少一种，粒径≤74μm；
所述有机乳液为固含量为40～60％的纯丙乳液、苯丙乳液、硅丙乳液、聚醋酸乙烯乳液中中的至少一种；
所述硅溶胶粒径5～100nm，固含量10～50％；
所述助剂为OP-10，KH550，辛醇、苯甲酸钠、水杨酸钠中的至少一种；
所述树脂粘结剂为酚醛树脂、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、硅酸乙酯、改性松香、糊精中的至少一种。
6.根据权利要求2～5任一所述的铸钢涂料的制备方法，其特征是：
一、水基铸钢涂料制备方法为依次包括以下步骤：
1.1)、称取耐火骨料，投入到干粉混合机中均匀混合30～60min，
1.2)、称取悬浮剂，加入为悬浮剂4±0.5重量倍的水，搅拌均匀后，室温放置12±2h，得活化悬浮剂；
1.3)、往高速搅拌机中加入剩余的水、硅溶胶、有机乳液和助剂，于200～1000转/min的速率搅拌5～10min；再加入活化悬浮剂，于500～1000转/min的速率搅拌5～10min；接着加入步骤1.1)所得的均匀混合后的耐火骨料，于800～2000转/min的速率继续搅拌30～60min，得水基铸钢涂料；
二、醇基铸钢涂料的制备方法为依次包括以下步骤：
2.1)、称取耐火骨料，投入到干粉混合机中，均匀混合30～60min；
2.2)、称取悬浮剂，加入为悬浮剂4±0.5重量倍的乙醇，搅拌均匀后，室温放置12±2h，得活化悬浮剂；
2.3)、称取树脂粘结剂，用3±0.5重量倍的乙醇溶解，得树脂粘结剂溶液；
2.4)、往高速搅拌机中加入剩余的乙醇、甲醇、树脂粘结剂溶液、助剂，于200～1000转/min的速率搅拌5～10min；再加入活化悬浮剂，于500～1000转/min的速率搅拌5～10min；接着加入步骤2.1)所得的均匀混合后的耐火骨料，于800～2000转/min的速率继续搅拌30～60min，得醇基铸钢涂料。
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