CN109332579B - 一种用于树脂砂型铸造的高悬浮性涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于树脂砂型铸造的高悬浮性涂料及其制备方法,涉及铸造涂料领域,尤其涉及一种用于树脂砂型铸造的涂料及其制备方法。是要解决现有树脂砂型铸造涂料悬浮性低,又存在渗硫缺陷的问题。该涂料按包括铝矾土粉、石英粉、甲基化‑β‑环糊精、三聚磷酸钠、凹凸棒石粘土、合金添加剂和水。方法:一、将铝矾土粉和石英粉混合,得到耐火粉料;二、将称取的水平均分为两份,向凹凸棒石粘土中加入一份的水,搅拌均匀,得到悬浮液;将另一份的水浴甲基化‑β‑环糊精和三聚磷酸钠混合均匀,得到混合液;三、将步骤三得到的悬浮液和混合液混合搅拌,然后再加入步骤二的耐火粉料搅拌,最后加入合金添加剂搅拌,即得到涂料。本发明用于树脂砂型铸造涂料。
Description
技术领域
本发明涉及铸造涂料领域,尤其涉及一种用于树脂砂型铸造的涂料及其制备方法。
背景技术
砂型铸造中所用的涂料,主要作用是起到屏蔽作用,在浇铸温度下能在型芯表面形成致密耐火涂层,即防止金属液渗入砂型中,也防止型砂中热分解产生的气体进入金属液,可获得表面光洁的铸件,对铸件表面质量、抵抗金属液冲刷砂型、防止铸件粘砂性等起到重要作用。随着对铸件表面质量要求的不断提高,涂料的应用显得越来越重要。
目前,传统树脂砂作为砂型在铸件和铸型中间起到阻挡隔离作用,达到防粘砂目的,以得到表面光洁的铸件。然而,目前树脂砂涂料普遍具有悬浮性低,稳定性差,使用时经常搅拌否则难以涂刷均匀,涂刷后,烘干过程中,涂层也容易脱落,造成铸件粘砂,铸件表面质量差。随着放置时间的延长,涂料的悬浮剂都会下降,涂料出现不均匀、分层现象。
现有技术为了提高涂料的悬浮性,往往通过增加悬浮剂的加入量,但这样做会造成涂料的黏度增大,且降低涂层的高温抗裂性,提高悬浮性的同时又带来了其他不利的影响。
另外,树脂砂中会加入树脂和固化剂,树脂和固化剂反应而使型砂硬化,达到浇注铁水的强度要求。固化剂必须是酸类液体,最经济和最好用的固化剂是磺酸类固化剂,而磺酸中含有硫,高温铁水浇入砂型后,在高温作用下,型砂中的S(固化剂带入的S)形成SO2进入型腔表层铁水,SO2和铁水中镁(Mg)发生反应:Mg+SO2=MgO+Mg,反应结果使铸件表面层铁水中的镁含量下降。型砂中的S扩散进入铸件表面层,会引起球铁铸件表面层球化衰退,甚至变成灰口铸铁,称为渗硫缺陷。
发明内容
本发明是要解决现有树脂砂型铸造涂料悬浮性低,又存在渗硫缺陷的问题,提供一种用于树脂砂型铸造的高悬浮性涂料及其制备方法。
本发明用于树脂砂型铸造的高悬浮性涂料按重量份数包括60~75份的铝矾土粉、15~25份的石英粉、5~7份的甲基化-β-环糊精、1.5~3份的三聚磷酸钠、5~7份的凹凸棒石粘土、1~2份的合金添加剂和20~35份的水;
其中所述合金添加剂按质量分数由Mg:2%~10%、Re:0~4%、Ca:0.3%~3%、Al<1.0%、Si:36%~48%、Ba:0~3%和余量的Fe组成。
其中铝矾土粉和石英粉为耐火材料,甲基化-β-环糊精和三聚磷酸钠为粘结剂,凹凸棒石粘土为悬浮剂,水为载体溶剂。
进一步的,所述甲基化-β-环糊精为2-O-甲基-β-环糊精(2-Me-β-CD)或随意甲基化-β-环糊精(RM-β-CD)。
进一步的,所述铝矾土粉的体积密度大于2.8g/cm3。
进一步的,所述铝矾土粉的粒度为300~400目。
进一步的,所述石英粉的粒度为200~300目。
进一步的,所述凹凸棒石粘土的粒度为200~300目。
进一步的,铸件用涂料中还加入4~6份的蒙脱土,其中150~200目的蒙脱土占35%,250~300目的蒙脱土占65%。其作用是提高涂料的高温抗裂性。
本发明用于树脂砂型铸造的高悬浮性涂料的制备方法,包括以下步骤:
一、按重量份数称取60~75份的铝矾土粉、15~25份的石英粉、5~7份的甲基化-β-环糊精、1.5~3份的三聚磷酸钠、5~7份的凹凸棒石粘土、1~2份的合金添加剂和20~35份的水;其中所述合金添加剂按质量分数由Mg:2%~10%、Re:0~4%、Ca:0.3%~3%、Al<1.0%、Si:36%~48%、Ba:0~3%和余量的Fe组成。
二、将铝矾土粉和石英粉混合,得到耐火粉料;
三、将称取的水平均分为两份,向凹凸棒石粘土中加入一份的水,搅拌均匀,得到悬浮液;将另一份的水与甲基化-β-环糊精和三聚磷酸钠混合均匀,得到混合液;
四、将步骤三得到的悬浮液和混合液混合搅拌,然后再加入步骤二的耐火粉料,搅拌30~60min,最后加入合金添加剂,搅拌10~20min,即得到涂料。
本发明还提供了一种铸件砂型,包括树脂砂型本体和涂覆在砂型本体上的涂料层。
本发明的有益效果:
1、本发明在铸件用涂料中添加了合金,合金中的Mg、Ca、Re和Ba均可以与树脂砂型中释放出的S发生反应,生成含硫固体(MgS、CaS、BaS、CeS)从而阻止硫元素进入金属液中,以减少S的含量。
本发明以合金的方式在涂料中加入添加剂,由于合金的元素与球铁铸件类似,在解决渗硫缺陷的同时不会带来其他污染,能够保证球铁铸件的质量。
2、用于树脂砂上的涂料,既要有良好的附着力,又要有好的透气性,当铸型表面树脂砂中的树脂粘结剂经高温钢水作用时,会瞬间产生大量的气体,需要透过涂料层排出,如果涂料的透气性不好,气体会很快在涂料层背面聚集,压力迅速提高,气体最终从局部突破,使涂料层产生变形,进而在铸件表面形成水波纹或凹坑缺陷,若涂层脱落还造成铸件粘砂缺陷。可见涂料的透气性是影响铸件品质的重要因素之一,但是如果透气性过高会加剧铸件的粘砂,所以适宜的透气性才是关键。
本发明将铝矾土粉与石英砂配合,共同作为耐火材料,能够保证涂料最佳的透气性。本发明的涂层表面无裂纹、水波纹或凹坑等缺陷。另外,本发明选择体积密度大于2.8g/cm3的铝矾土粉作为耐火材料之一,选择这样体积密度的铝矾土粉可以避免涂层表面裂纹的产生。
3、本发明使用甲基化-β-环糊精和三聚磷酸钠作为粘结剂。其中三聚磷酸钠可以和载体溶剂—水中的金属离子络合,防止水中的金属盐类物质对涂料中其他组分的影响,防止涂料的稳定性变差。
甲基化-β-环糊精能够显著提高涂料的悬浮性,长时间放置不会出现分层、板结的现象,在涂刷铸型时,不需要进行二次搅拌均化,可以有效节省劳力和时间。本发明制备出的涂料长期(72h)存放后悬浮率仍为100%,克服了常见水基铸造涂料悬浮性不足,不能长时间保存的缺点。在甲基化-β-环糊精存在的情况下,涂料无需添加防腐剂,不会发酵变质。
本发明使用的粘结剂不会对耐火骨料空隙造成粘结,微孔的连通度较好,不影响透气性。
4、涂层表面光滑致密没有裂纹,基体和涂料质检没有剥离的现象;不存在堆积、波纹、厚度不均等缺陷;铸件不存在粘砂、夹砂、砂眼、表面不光的缺陷。
本发明的涂料适用于球铁铸件。
附图说明
图1为实施例1-4的阻硫效果测试结果;
图2为实施例1-3的透气性测试结果。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式,还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一:本实施方式用于树脂砂型铸造的高悬浮性涂料按重量份数包括60~75份的铝矾土粉、15~25份的石英粉、5~7份的甲基化-β-环糊精、1.5~3份的三聚磷酸钠、5~7份的凹凸棒石粘土、1~2份的合金添加剂和20~35份的水;
其中所述合金添加剂按质量分数由Mg:2%~10%、Re:0~4%、Ca:0.3%~3%、Al<1.0%、Si:36%~48%、Ba:0~3%和余量的Fe组成。
具体实施方式二:本实施方式与具体实施方式一不同的是:所述甲基化-β-环糊精为2-O-甲基-β-环糊精或随意甲基化-β-环糊精。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三:本实施方式与具体实施方式一不同的是:所述铝矾土粉的体积密度大于2.8g/cm3。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四:本实施方式与具体实施方式一不同的是:所述铝矾土粉的粒度为300~400目。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式五:本实施方式与具体实施方式一不同的是:所述石英粉的粒度为200~300目。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式六:本实施方式与具体实施方式一不同的是:所述凹凸棒石粘土的粒度为200~300目。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式七:本实施方式与具体实施方式一不同的是:铸件用涂料中还加入4~6份的蒙脱土。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式八:本实施方式与具体实施方式七不同的是:所述蒙脱土按质量百分比由35%的150~200目的蒙脱土和65%的250~300目的蒙脱土组成。其它与具体实施方式七相同。
本实施方式通过加入不同粒径的蒙脱土,能够提高涂料的高温抗裂性和高温强度。
具体实施方式九:本实施方式用于树脂砂型铸造的高悬浮性涂料的制备方法,包括以下步骤:
一、按重量份数称取60~75份的铝矾土粉、15~25份的石英粉、5~7份的甲基化-β-环糊精、1.5~3份的三聚磷酸钠、5~7份的凹凸棒石粘土、1~2份的合金添加剂和20~35份的水;
二、将铝矾土粉和石英粉混合,得到耐火粉料;
三、将称取的水平均分为两份,向凹凸棒石粘土中加入一份的水,搅拌均匀,得到悬浮液;将另一份的水与甲基化-β-环糊精和三聚磷酸钠混合均匀,得到混合液;
四、将步骤三得到的悬浮液和混合液混合搅拌,然后再加入步骤二的耐火粉料,搅拌30~60min,最后加入合金添加剂,搅拌10~20min,即得到涂料。
其中所述合金添加剂按质量分数由Mg:2%~10%、Re:0~4%、Ca:0.3%~3%、Al<1.0%、Si:36%~48%、Ba:0~3%和余量的Fe组成。
具体实施方式十:本实施方式与具体实施方式一不同的是:所述甲基化-β-环糊精为2-O-甲基-β-环糊精或随意甲基化-β-环糊精。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十一:本实施方式与具体实施方式九不同的是:所述铝矾土粉的体积密度大于2.8g/cm3。其它与具体实施方式九相同。
具体实施方式十二:本实施方式与具体实施方式九不同的是:所述铝矾土粉的粒度为300~400目。其它与具体实施方式九相同。
具体实施方式十三:本实施方式与具体实施方式九不同的是:所述石英粉的粒度为200~300目。其它与具体实施方式九相同。
具体实施方式十四:本实施方式与具体实施方式九不同的是:所述凹凸棒石粘土的粒度为200~300目。其它与具体实施方式九相同。
具体实施方式十五:本实施方式与具体实施方式九不同的是:铸件用涂料中还加入4~6份的蒙脱土。其它与具体实施方式九相同。
具体实施方式十六:本实施方式与具体实施方式十五不同的是:所述蒙脱土按质量百分比由35%的150~200目的蒙脱土和65%的250~300目的蒙脱土组成。其它与具体实施方式十五相同。
具体实施方式十七:本实施方式一种铸件砂型,包括树脂砂型本体和涂覆在砂型本体上的涂料层。
下面对本发明的实施例做详细说明,以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方案和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1:
本实施例用于树脂砂型铸造的高悬浮性涂料按重量份数包括70份的铝矾土粉、20份的石英粉、6份的甲基化-β-环糊精、2份的三聚磷酸钠、5份的凹凸棒石粘土、1.5份的合金添加剂和30份的水;
其中所述合金添加剂按质量分数由Mg:8%、Re:2%、Ca:1.5%、Al:0.5%、Si:38%、Ba:3%和Fe:47%组成。在涂料中添加了合金,合金中的Mg、Ca、Re和Ba均可以与树脂砂型中释放出的S发生反应,以减少S的含量。
本实施例中,所述甲基化-β-环糊精为2-Me-β-CD。甲基化-β-环糊精能够显著提高涂料的悬浮性,长时间放置不会出现分层、板结的现象,在涂刷铸型时,不需要进行二次搅拌均化,可以有效节省劳力和时间。在甲基化-β-环糊精存在的情况下,涂料无需添加防腐剂,不会发酵变质。
本实施例中,所述铝矾土粉的体积密度大于2.8g/cm3。将铝矾土粉与石英砂配合,共同作为耐火材料,能够保证涂料最佳的透气性。另外,选择体积密度大于2.8g/cm3的铝矾土粉可以避免涂层表面裂纹的产生。
本实施例使用的粘结剂不会对铝矾土粉颗粒造成粘结,微孔的连通度较好,不影响透气性。
进一步的,所述铝矾土粉的粒度为300目,所述石英粉的粒度为200目。
进一步的,所述凹凸棒石粘土的粒度为200目。
本实施例高悬浮性涂料的制备方法,包括以下步骤:
一、按重量份数称取70份的铝矾土粉、20份的石英粉、6份的甲基化-β-环糊精、2份的三聚磷酸钠、5份的凹凸棒石粘土、1.5份的合金添加剂和30份的水;
二、将铝矾土粉和石英粉混合,得到耐火粉料;
三、将称取的水平均分为两份,向凹凸棒石粘土中加入一份的水,搅拌均匀,得到悬浮液;将另一份的水与甲基化-β-环糊精和三聚磷酸钠混合均匀,得到混合液;
四、将步骤三得到的悬浮液和混合液混合搅拌,然后再加入步骤二的耐火粉料,搅拌50min,最后加入合金添加剂,搅拌20min,即得到涂料。
实施例2:
本实施例用于树脂砂型铸造的高悬浮性涂料按重量份数包括70份的铝矾土粉、20份的石英粉、6份的甲基化-β-环糊精、2份的三聚磷酸钠、5份的凹凸棒石粘土、1.5份的合金添加剂和30份的水;
其中所述合金添加剂按质量分数由Mg:8%、Re:2%、Ca:1.5%、Al:0.5%、Si:38%、Ba:3%和Fe:47%组成。在铸件用涂料中添加了合金,合金中的Mg、Ca、Re和Ba均可以与树脂砂型中释放出的S发生反应,以减少S的含量。
本实施例中,所述甲基化-β-环糊精为RM-β-CD。甲基化-β-环糊精能够显著提高涂料的悬浮性,长时间放置不会出现分层、板结的现象,在涂刷铸型时,不需要进行二次搅拌均化,可以有效节省劳力和时间。在甲基化-β-环糊精存在的情况下,涂料无需添加防腐剂,不会发酵变质。
本实施例中,所述铝矾土粉的体积密度大于2.8g/cm3。将铝矾土粉与石英砂配合,共同作为耐火材料,能够保证涂料最佳的透气性。另外,选择体积密度大于2.8g/cm3的铝矾土粉可以避免涂层表面裂纹的产生。
本实施例使用的粘结剂不会对铝矾土粉颗粒造成粘结,微孔的连通度较好,不影响透气性。
进一步的,所述铝矾土粉的粒度为300目,所述石英粉的粒度为200目。
进一步的,所述凹凸棒石粘土的粒度为200目。
本实施例高悬浮性涂料的制备方法,包括以下步骤:
一、按重量份数称取70份的铝矾土粉、20份的石英粉、6份的甲基化-β-环糊精、2份的三聚磷酸钠、5份的凹凸棒石粘土、1.5份的合金添加剂和30份的水;
二、将铝矾土粉和石英粉混合,得到耐火粉料;
三、将称取的水平均分为两份,向凹凸棒石粘土中加入一份的水,搅拌均匀,得到悬浮液;将另一份的水与甲基化-β-环糊精和三聚磷酸钠混合均匀,得到混合液;
四、将步骤三得到的悬浮液和混合液混合搅拌,然后再加入步骤二的耐火粉料,搅拌50min,最后加入合金添加剂,搅拌20min,即得到涂料。
实施例3:
本实施例用于树脂砂型铸造的高悬浮性涂料按重量份数包括70份的铝矾土粉、20份的石英粉、6份的甲基化-β-环糊精、2份的三聚磷酸钠、5份的凹凸棒石粘土、1.5份的合金添加剂和30份的水;
其中所述合金添加剂按质量分数由Mg:8%、Ca:1.5%、Al:0.5%、Si:48%和Fe:42%组成。在铸件用涂料中添加了合金,合金中的Mg和Ca均可以与树脂砂型中释放出的S发生反应,以减少S的含量。
本实施例中,所述甲基化-β-环糊精为2-Me-β-CD。甲基化-β-环糊精能够显著提高涂料的悬浮性,长时间放置不会出现分层、板结的现象,在涂刷铸型时,不需要进行二次搅拌均化,可以有效节省劳力和时间。在甲基化-β-环糊精存在的情况下,涂料无需添加防腐剂,不会发酵变质。
本实施例中,所述铝矾土粉的体积密度大于2.8g/cm3。将铝矾土粉与石英砂配合,共同作为耐火材料,能够保证涂料最佳的透气性。另外,选择体积密度大于2.8g/cm3的铝矾土粉可以避免涂层表面裂纹的产生。
本实施例使用的粘结剂不会对铝矾土粉颗粒造成粘结,微孔的连通度较好,不影响透气性。
进一步的,所述铝矾土粉的粒度为300目,所述石英粉的粒度为200目。
进一步的,所述凹凸棒石粘土的粒度为200目。
本实施例高悬浮性涂料的制备方法,包括以下步骤:
一、按重量份数称取70份的铝矾土粉、20份的石英粉、6份的甲基化-β-环糊精、2份的三聚磷酸钠、5份的凹凸棒石粘土、1.5份的合金添加剂和30份的水;
二、将铝矾土粉和石英粉混合,得到耐火粉料;
三、将称取的水平均分为两份,向凹凸棒石粘土中加入一份的水,搅拌均匀,得到悬浮液;将另一份的水与甲基化-β-环糊精和三聚磷酸钠混合均匀,得到混合液;
四、将步骤三得到的悬浮液和混合液混合搅拌,然后再加入步骤二的耐火粉料,搅拌50min,最后加入合金添加剂,搅拌20min,即得到涂料。
实施例4:
为提高涂料的高温抗裂性,本实施例在涂料成分中还加入了蒙脱土。
本实施例用于树脂砂型铸造的高悬浮性涂料按重量份数包括70份的铝矾土粉、20份的石英粉、6份的甲基化-β-环糊精、2份的三聚磷酸钠、5份的凹凸棒石粘土、5份的蒙脱土、1.5份的合金添加剂和30份的水;
其中所述合金添加剂按质量分数由Mg:8%、Re:2%、Ca:1.5%、Al:0.5%、Si:38%、Ba:3%和Fe:47%组成。在涂料中添加了合金,合金中的Mg、Ca、Re和Ba均可以与树脂砂型中释放出的S发生反应,以减少S的含量。
本实施例中,所述甲基化-β-环糊精为2-Me-β-CD。甲基化-β-环糊精能够显著提高涂料的悬浮性,长时间放置不会出现分层、板结的现象,在涂刷铸型时,不需要进行二次搅拌均化,可以有效节省劳力和时间。在甲基化-β-环糊精存在的情况下,涂料无需添加防腐剂,不会发酵变质。
本实施例中,所述铝矾土粉的体积密度大于2.8g/cm3。将铝矾土粉与石英砂配合,共同作为耐火材料,能够保证涂料最佳的透气性。另外,选择体积密度大于2.8g/cm3的铝矾土粉可以避免涂层表面裂纹的产生。
本实施例使用的粘结剂不会对铝矾土粉颗粒造成粘结,微孔的连通度较好,不影响透气性。
本实施例的蒙脱土中150~200目的蒙脱土占35%,250~300目的蒙脱土占65%。选用混合粒径蒙脱土,有助于提高涂料的高温抗裂性。
进一步的,所述铝矾土粉的粒度为300目,所述石英粉的粒度为200目。
进一步的,所述凹凸棒石粘土的粒度为200目。
本实施例高悬浮性涂料的制备方法,包括以下步骤:
一、按重量份数称取70份的铝矾土粉、20份的石英粉、6份的甲基化-β-环糊精、2份的三聚磷酸钠、5份的凹凸棒石粘土、5份的蒙脱土、1.5份的合金添加剂和30份的水;
二、将铝矾土粉和石英粉混合,得到耐火粉料;
三、将称取的水平均分为两份,向凹凸棒石粘土中加入一份的水,搅拌均匀,得到悬浮液;将另一份的水与甲基化-β-环糊精和三聚磷酸钠混合均匀,得到混合液;
四、将步骤三得到的悬浮液和混合液混合搅拌,然后再加入步骤二的耐火粉料,搅拌50min,最后加入合金添加剂,搅拌20min,即得到涂料。
对比例1:
本对比例与实施例1的区别在于:以酚醛树脂作为粘结剂,用8份的酚醛树脂代替6份的甲基化-β-环糊精和2份的三聚磷酸钠,其他与实施例1相同。
对比例2:
本对比例与实施例1的区别在于:以硅溶胶作为粘结剂,用8份的硅溶胶代替6份的甲基化-β-环糊精和2份的三聚磷酸钠,其他与实施例1相同。
针对以上实施例做如下效果检测。
(一)阻硫效果测试
对树脂砂型分别施涂实施例1、实施例2、实施例3和实施例4的涂料,浇注了铁液,检测浇注前后涂料层的S含量,浇注前后涂料层的S含量变化情况如图1所示。测试结果表明本涂料对于含S气体有很好的吸收作用。
(二)悬浮性测试
悬浮率(%)是用来表征悬浮性大小的指标,涂料的悬浮率是用量筒法来测定的:将经过均匀搅拌的涂料倒入带磨口塞的量筒中,分别静止放置24h、48h、72h后,测量量筒上层澄清液的体积。悬浮率按下式计算。
η=(100-V)/100×100%
η表示涂料的悬浮率(%),V表示澄清液的体积(mL)
实施例1-实施例4得到的涂料的悬浮性测试结果如表1所示。
表1涂料的悬浮性测试结果
性能参数 | 实施例1涂料 | 实施例2涂料 | 实施例3涂料 | 实施例4涂料 |
悬浮率24h(%) | 100% | 100% | 100% | 100% |
悬浮率48h(%) | 100% | 100% | 100% | 100% |
悬浮率72h(%) | 100% | 100% | 100% | 100% |
是否板结 | 不板结 | 不板结 | 不板结 | 不板结 |
本实施例的涂料长时间放置(72h)也不会出现分层、板结的现象,在涂刷铸型时,不需要进行二次搅拌均化,可以有效节省劳力和时间。涂料长期(72h)存放后悬浮率仍为100%,克服了常见水基铸造涂料悬浮性不足,不能长时间保存的缺点。
(三)透气性测试
采用STZ直读式透气性测定仪测量涂料的透气性。对以上实施例1-实施例3以及对比例1和2进行透气性的测试,结果如图2所示。
由测试结果可知,实施例1-实施例3的涂料的透气性明显优于对比例1和对比例2。是由于本发明使用的粘结剂不会对耐火骨料空隙造成粘结,微孔的连通度较好,不影响透气性。而现有的常用粘结剂酚醛树脂、硅溶胶,会在耐火骨料间及铝矾土空隙间形成连续的粘结膜,涂料表面微孔的连通度较差,进而降低涂层的透气性。
(四)高温抗裂性测试
针对以上实施例1-实施例4的涂料进行高温抗裂性测试。
在预先制备好的铸型上涂覆上涂料,置于电炉中加热到800℃并保温2h,然后打开炉门,观察高温下涂层表面是否产生裂纹及产生裂纹的情况。高温抗裂性可分为以下四个表征等级。
Ⅰ级——涂层表面光滑没有裂纹,或者只有特别细小的裂纹,涂层与基体结合良好,无剥离的现象;
Ⅱ级——涂层表面有细小的网状或树枝状裂纹,裂纹短而细,基体和涂层之间没有明显剥离现象;
Ⅲ级——涂层表面有网状或树枝状裂纹,裂纹大而粗,裂痕比较深,没有贯通的粗裂纹,涂层表面有粒状剥落;
Ⅳ级——涂层表面有网状或树枝状粗大裂纹,且存在横向或纵向的贯通裂纹,涂层表面有严重的片状剥落。
实施例1-实施例3的涂料在高温下(800℃)均达到Ⅱ级水平,而实施例4的涂料能够达到Ⅰ级水平。是由于实施例4的涂料配方中加入了蒙脱土,且其中150~200目的蒙脱土占35%,250~300目的蒙脱土占65%。选用混合粒径蒙脱土能够提高涂料的高温抗裂性。
(五)高温强度测试
针对以上实施例1-实施例4的涂料进行高温强度测试。
在预先制备好的铸型上涂覆上涂料,置于电炉中加热到800℃并保温2h,冷却后观察涂料抗擦落的情况,可分为Ⅰ手指擦不掉粉、Ⅱ轻微掉粉、Ⅲ严重掉粉及Ⅳ涂层剥离四个等级。然后在涂层上平均划分10mm×10mm的网格,然后用透明胶带在相同的力作用下粘贴,观察胶带上涂料的脱落情况,用胶带上网格面积来定量表征涂料和基体之间的粘结强度。
实施例1-实施例3的涂料在高温下(800℃)均达到Ⅱ级水平,而实施例4的涂料能够达到Ⅰ级水平。是由于实施例4的涂料配方中加入了蒙脱土,且其中150~200目的蒙脱土占35%,250~300目的蒙脱土占65%。选用混合粒径蒙脱土能够提高涂料的高温强度。
(六)其他指标测试
实施例1-实施例4的涂料经测试,常温下涂层表面光滑致密没有裂纹,基体和涂料质检没有剥离的现象;不存在堆积、波纹、厚度不均等缺陷;铸件不存在粘砂、夹砂、砂眼、表面不光的缺陷。粘度、流变性、涂刷性和涂挂性均较好,能够满足实际工业生产需求。
Claims (10)
1.一种用于树脂砂型铸造的高悬浮性涂料,其特征在于该涂料按重量份数包括60~75份的铝矾土粉、15~25份的石英粉、5~7份的甲基化-β-环糊精、1.5~3份的三聚磷酸钠、5~7份的凹凸棒石粘土、1~2份的合金添加剂和20~35份的水;
其中所述合金添加剂按质量分数由Mg:2%~10%、Re:0~4%、Ca:0.3%~3%、Al:0.5%、Si:36%~48%、Ba:0~3%和余量的Fe组成。
2.根据权利要求1所述的一种用于树脂砂型铸造的高悬浮性涂料,其特征在于:所述甲基化-β-环糊精为2-O-甲基-β-环糊精或随意甲基化-β-环糊精。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于树脂砂型铸造的高悬浮性涂料,其特征在于:所述铝矾土粉的体积密度大于2.8g/cm3。
4.根据权利要求3所述的一种用于树脂砂型铸造的高悬浮性涂料,其特征在于:所述铝矾土粉的粒度为300~400目。
5.根据权利要求4所述的一种用于树脂砂型铸造的高悬浮性涂料,其特征在于:所述石英粉的粒度为200~300目。
6.根据权利要求5所述的一种用于树脂砂型铸造的高悬浮性涂料,其特征在于:所述凹凸棒石粘土的粒度为200~300目。
7.根据权利要求6所述的一种用于树脂砂型铸造的高悬浮性涂料,其特征在于:铸件用涂料中还加入4~6份的蒙脱土。
8.根据权利要求7所述的一种用于树脂砂型铸造的高悬浮性涂料,其特征在于:所述蒙脱土按质量百分比由35%的150~200目的蒙脱土和65%的250~300目的蒙脱土组成。
9.权利要求1所述的用于树脂砂型铸造的高悬浮性涂料的制备方法,包括以下步骤:
一、按重量份数称取60~75份的铝矾土粉、15~25份的石英粉、5~7份的甲基化-β-环糊精、1.5~3份的三聚磷酸钠、5~7份的凹凸棒石粘土、1~2份的合金添加剂和20~35份的水;其中所述合金添加剂按质量分数由Mg:2%~10%、Re:0~4%、Ca:0.3%~3%、Al:0.5%、Si:36%~48%、Ba:0~3%和余量的Fe组成;
二、将铝矾土粉和石英粉混合,得到耐火粉料;
三、将称取的水平均分为两部分,向凹凸棒石粘土中加入一部分的水,搅拌均匀,得到悬浮液;将另一部分的水与甲基化-β-环糊精和三聚磷酸钠混合均匀,得到混合液;
四、将步骤三得到的悬浮液和混合液混合搅拌,然后再加入步骤二的耐火粉料,搅拌30~60min,最后加入合金添加剂,搅拌10~20min,即得到涂料。
10.一种铸件砂型,包括树脂砂型本体和涂覆在砂型本体上如权利要求1-8任一项所述的涂料形成的涂料层。
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