CN109622880A - 一种精密铸造用涂料的制备方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精密铸造用涂料的制备方法及应用，产品原料组成为白刚玉50～100份、铝矾土100～180份、硅粉80～100份、叶蜡石粉160～200份、高岭土30～50份、助溶剂30～45份、悬浮剂50～70份、粘结剂20～30份、表面活性剂2～4份、消泡剂1～2份、溶剂300～350份。本发明对醇基铸造涂料的成分进行了特殊的改进复配处理，开发出具有优良的粘度、涂刷性、抗流淌性、流平性、渗透性、悬浮性、涂挂性及触变性的新型铸造用涂料，有效提升了其耐温、耐热冲击特性，以及整体的使用稳定性，从而很好的改善了铸造件的表面精度等品质，生产工艺简单，材料易获取，具有广阔的应用推广价值。

Description

一种精密铸造用涂料的制备方法及应用

技术领域

本发明涉及一种精密铸造用涂料的制备方法及应用，尤其是涉及一种可用于精密铸造的高效醇级涂料及其应用方法，属于铸造涂料领域。

背景技术

在铸造生产过程中，铸型和金属液在高温下的相互作用会导致铸件表面产生粘砂、砂眼、气孔等缺陷，采用铸造涂料是避免产生此类缺陷，改善铸件表面质量的重要措施。铸造涂料的组成包括耐火粉料、载液、悬浮剂、粘结剂和助剂等，根据载液的不同可分为水基铸造涂料和有机溶剂铸造涂料两大类，其中有机溶剂铸造涂料使用最多的是醇基铸造涂料，因具有点火快干、生产效率高的特点在铸造企业得到了更广泛的的应用。如专利201810999176.0公开了一种铸造醇基涂料，其配方按重量份包括如下组分：耐火骨料10～25份、载体50～60份、粘结剂2～7份、悬浮剂10～15份、附加物8～49份，该发明产品具有优良的粘度、涂刷性、抗流淌性、流平性、渗透性、悬浮性、涂挂性及触变性。

目前在铸造涂料中应用较多的粉料为锆英粉和石墨，其中石墨可以产生较好的剥离效果，在浇注时能析出光亮碳，从而在涂料表面形成一层保护膜，有效防止由金属渗透产生的粘砂缺陷。但是，石墨严重污染工作环境，危害工人身体健康，石墨粉在高温铁液作用下还会氧化，使涂层强度和抗铁液冲刷能力降低，导致厚大型铸铁件的抗粘砂效果不良；而且清理后的铸件，内腔表面附着一层光滑的黑色粉末，很难去除，导致后期喷漆困难；锆英粉应用效果较好，但是锆英粉的成本较高，制约着其在铸造涂料中的规模化推广应用。因此，开发高效、成本低的铸造用涂料成为行业发展的关键技术问题。为解决上述问题，目前已有报道的新型铸造涂料，如专利2017107163747公开了一种醇基铸造涂料，由下列物质制成：高铝粉、硅粉、叶蜡石粉、改性多晶莫来石纤维、助溶剂、悬浮剂、粘结剂、表面活性剂、溶剂，效提升了其耐温、耐热冲击特性，以及整体的使用稳定性，很好的改善了铸造件的表面精度等品质。但是在实践中发现，尽管上述涂料取得了显著的技术效果，仍存在涂层间易存在开裂缝隙导致在型砂表面沙粒渗入粘附在铸造件表面的现象，因此开发具有优良的粘度、涂刷性、抗流淌性、流平性、渗透性、悬浮性、涂挂性及触变性的新型涂料产品仍是目前行业亟待解决的技术难题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种精密铸造用涂料的制备方法及应用，解决了上述技术难题，开发出具有优良的粘度、涂刷性、抗流淌性、流平性、渗透性、悬浮性、涂挂性及触变性的新型铸造用涂料。

本发明通过下述技术方案实现上述技术效果：

一种精密铸造用涂料，由如下重量份的原料组成：白刚玉50～100份、铝矾土100～180份、硅粉80～100份、叶蜡石粉160～200份、高岭土30～50份、助溶剂30～45份、悬浮剂50～70份、粘结剂20～30份、表面活性剂2～4份、消泡剂1～2份、溶剂300～350份。

作为本发明的一种最优技术方案，一种精密铸造用涂料，由如下重量份的原料组成：白刚玉80份、铝矾土150份、硅粉90份、叶蜡石粉180份、高岭土40份、助溶剂40份、悬浮剂60份、粘结剂25份、表面活性剂3份、消泡剂2份、溶剂330份。

上述白刚玉中Al₂O₃的质量百分比含量大于99%，颗粒大小为300～400目。

上述硅粉中Si0₂的质量百分比含量为99～99.5%，颗粒大小为350～400目。

上述叶腊石粉中Al₂O₃的质量百分比含量为24～28% ，颗粒大小为200～250目。

上述粘结剂由硅酸乙酯和松香按照重量比2:1混合而成。

所述悬浮剂为膨润土和海藻酸钠的混合物，其质量比为5:1。

上述助溶剂为钾长石粉，上述表面活性剂为土温80，所述溶剂为乙醇。

本发明还提供一种精密铸造用涂料的制备方法，其制备工艺具体包括：

（1）将溶剂倒入到专用的混合器中，并加入助溶剂混合均匀，然后将白刚玉、铝矾土、硅粉、叶蜡石粉和高岭土进行充分混合，均匀缓慢的倒入到混合器中，并进行搅拌；

（2）往混合器中加入悬浮剂和粘结剂；

（3）搅拌0.5～1小时后，加入表面活性剂；

（4）再经过搅拌0.5小时后，加入消泡剂；

（5）持续封闭搅拌3～5小时；

（6）取出，密封保存待用。

作为改进，在步骤（6）中，所述的密封保存环境为无光直射的阴凉处，温度为10-15℃。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

（1）本发明对醇基铸造涂料的成分进行了特殊的改进复配处理，开发出具有优良的粘度、涂刷性、抗流淌性、流平性、渗透性、悬浮性、涂挂性及触变性的新型铸造用涂料，有效提升了其耐温、耐热冲击特性，以及整体的使用稳定性，从而很好的改善了铸造件的表面精度等品质；产品质量符合JBT9226-2008《砂型铸造用涂料》的要求；

（2）与现有技术中发明专利2017107163747相比，本申请省略了改性多晶莫来石纤维，但实验结果表明本申请在应用测试时品质测试结果相近；更为重要的是，本申请通过科学复配膨润土和海藻酸钠，显著提高了涂料的高温抗裂性能，进一步提高了产品的应用价值；

（3）本发明生产简单、材料易获取，具有较强的保温性、阻燃性、粘结性和涂覆性，并且具有优良的悬浮性，使用过程中不易沉淀，有利于获得表面光洁、无氧化皱皮的铸造件。

具体实施方式

实施例1：

一种精密铸造用涂料，由如下重量份的原料组成：白刚玉80份、铝矾土150份、硅粉90份、叶蜡石粉180份、高岭土40份、助溶剂40份、悬浮剂60份、粘结剂25份、表面活性剂3份、消泡剂2份、溶剂330份；其制备工艺具体包括：

（1）将溶剂倒入到专用的混合器中，并加入助溶剂混合均匀，然后将白刚玉、铝矾土、硅粉、叶蜡石粉和高岭土进行充分混合，均匀缓慢的倒入到混合器中，并进行搅拌；

（2）往混合器中加入悬浮剂和粘结剂；

（3）搅拌0.5～1小时后，加入表面活性剂；

（4）再经过搅拌0.5小时后，加入消泡剂；

（5）持续封闭搅拌3～5小时；

（6）取出，密封保存待用；

上述白刚玉中Al₂O₃的质量百分比含量大于99%，颗粒大小为300～400目；

上述硅粉中Si0₂的质量百分比含量为99～99.5%，颗粒大小为350～400目；

上述叶腊石粉中Al₂O₃的质量百分比含量为24～28% ，颗粒大小为200～250目；

上述粘结剂由硅酸乙酯和松香按照重量比2:1混合而成；

所述悬浮剂为膨润土和海藻酸钠的混合物，其质量比为5:1；

上述助溶剂为钾长石粉，上述表面活性剂为土温80，所述溶剂为乙醇。

实施例2：

一种精密铸造用涂料，由如下重量份的原料组成：白刚玉50份、铝矾土180份、硅粉80份、叶蜡石粉200份、高岭土30份、助溶剂45份、悬浮剂50份、粘结剂30份、表面活性剂2份、消泡剂2份、溶剂300份；其制备工艺具体包括：

（1）将溶剂倒入到专用的混合器中，并加入助溶剂混合均匀，然后将白刚玉、铝矾土、硅粉、叶蜡石粉和高岭土进行充分混合，均匀缓慢的倒入到混合器中，并进行搅拌；

（2）往混合器中加入悬浮剂和粘结剂；

（3）搅拌0.5～1小时后，加入表面活性剂；

（4）再经过搅拌0.5小时后，加入消泡剂；

（5）持续封闭搅拌3～5小时；

（6）取出，密封保存待用；

上述白刚玉中Al₂O₃的质量百分比含量大于99%，颗粒大小为300～400目；

上述硅粉中Si0₂的质量百分比含量为99～99.5%，颗粒大小为350～400目；

上述叶腊石粉中Al₂O₃的质量百分比含量为24～28% ，颗粒大小为200～250目；

上述粘结剂由硅酸乙酯和松香按照重量比2:1混合而成；

所述悬浮剂为膨润土和海藻酸钠的混合物，其质量比为5:1；

上述助溶剂为钾长石粉，上述表面活性剂为土温80，所述溶剂为乙醇。

实施例3：

一种精密铸造用涂料，由如下重量份的原料组成：白刚玉100份、铝矾土100份、硅粉100份、叶蜡石粉160份、高岭土50份、助溶剂30份、悬浮剂70份、粘结剂20份、表面活性剂4份、消泡剂1份、溶剂350份；其制备工艺具体包括：

（1）将溶剂倒入到专用的混合器中，并加入助溶剂混合均匀，然后将白刚玉、铝矾土、硅粉、叶蜡石粉和高岭土进行充分混合，均匀缓慢的倒入到混合器中，并进行搅拌；

（2）往混合器中加入悬浮剂和粘结剂；

（3）搅拌0.5～1小时后，加入表面活性剂；

（4）再经过搅拌0.5小时后，加入消泡剂；

（5）持续封闭搅拌3～5小时；

（6）取出，密封保存待用；

上述白刚玉中Al₂O₃的质量百分比含量大于99%，颗粒大小为300～400目；

上述硅粉中Si0₂的质量百分比含量为99～99.5%，颗粒大小为350～400目；

上述叶腊石粉中Al₂O₃的质量百分比含量为24～28% ，颗粒大小为200～250目；

上述粘结剂由硅酸乙酯和松香按照重量比2:1混合而成；

所述悬浮剂为膨润土和海藻酸钠的混合物，其质量比为5:1；

上述助溶剂为钾长石粉，上述表面活性剂为土温80，所述溶剂为乙醇。

实施例4：铸造用涂料品质测定试验

（1）试验分组：分为五个试验组，分别为实施例1-3组、对比实施例1（悬浮剂只含有膨润土，其余同实施例1）、对比实施例2（悬浮剂只含有海藻酸钠，其余同实施例1）、对比实施例3（原料不含悬浮剂，其余同实施例1），阳性对照组（发明专利2017107163747所述涂料）；

（2）试验方法

高温抗裂性实验：实验采用硅钼棒高温电炉，将涂上涂料并经烘干的砂模试样置入加热到1200℃的高温炉中急热保温2min至3min，然后打开炉门，快速观察高温下是否产生裂纹或裂纹的大小、数量等。高温抗裂性采用四级评价，四级特征如下：Ⅰ级，表面光滑无裂纹或只有极细的裂纹，涂料与基体之间无剥离现象；Ⅱ级，表面有树枝状或网状裂纹，裂纹宽度小于0.5mm，涂料与基体之间无剥离现象；Ⅲ级，表面有树枝状或网状裂纹，裂纹宽度小于1mm，裂纹较深，沿横向（即水平圆周方向），或纵向无贯通粗裂纹，涂料与基体之间无明显剥离；Ⅳ级，表面有树枝状或网状裂纹，宽度大于1mm，横向或纵向有贯通裂纹，涂料与基体间有剥离现象；

铸造品质实验：选用同一批次制成的规格相同的重锤片型砂模具作为实验对象，分别用上述实施例1-3、对比实施例1、对比实施例2、对比实施例3和对照组，所制得的涂料对模具型腔进行涂覆处理，然后按照相同的方法和原料进行铸造处理，最后对各组所得的成品重锤片进行品质测试；

（3）实验结果：

实验结果如下表所示：

上述实验结果表明本发明产品具有显著的高温抗裂性，能更好的提升铸造件的表面精度等品质，提高了铸造的成品率，具有很好的经济效益和推广价值。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对被发明进行了详细的说明，但对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而对这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种精密铸造用涂料，其特征在于由如下重量份的原料组成：白刚玉50～100份、铝矾土100～180份、硅粉80～100份、叶蜡石粉160～200份、高岭土30～50份、助溶剂30～45份、悬浮剂50～70份、粘结剂20～30份、表面活性剂2～4份、消泡剂1～2份、溶剂300～350份。

2.根据权利要求1所述的一种精密铸造用涂料，其特征在于所述涂料由如下重量份的原料组成：白刚玉80份、铝矾土150份、硅粉90份、叶蜡石粉180份、高岭土40份、助溶剂40份、悬浮剂60份、粘结剂25份、表面活性剂3份、消泡剂2份、溶剂330份。

3.根据权利要求1所述的一种精密铸造用涂料，其特征在于所述白刚玉中Al₂O₃的质量百分比含量大于99%，颗粒大小为300～400目。

4.根据权利要求1所述的一种精密铸造用涂料，其特征在于所述硅粉中Si0₂的质量百分比含量为99～99.5%，颗粒大小为350～400目。

5.根据权利要求1所述的一种精密铸造用涂料，其特征在于所述叶腊石粉中Al₂O₃的质量百分比含量为24～28% ，颗粒大小为200～250目。

6.根据权利要求1所述的一种精密铸造用涂料，其特征在于所述粘结剂由硅酸乙酯和松香按照重量比2:1混合而成。

7.根据权利要求1所述的一种精密铸造用涂料，其特征在于所述悬浮剂为膨润土和海藻酸钠的混合物，其质量比为5:1。

8.根据权利要求1所述的一种精密铸造用涂料，其特征在于所述助溶剂为钾长石粉，所述表面活性剂为土温80，所述溶剂为乙醇。

9.根据权利要求1所述的一种精密铸造用涂料，其特征在于所述铸造用涂料的制备工艺具体包括：

（1）将溶剂倒入到专用的混合器中，并加入助溶剂混合均匀，然后将白刚玉、铝矾土、硅粉、叶蜡石粉和高岭土进行充分混合，均匀缓慢的倒入到混合器中，并进行搅拌；

（2）往混合器中加入悬浮剂和粘结剂；

（3）搅拌0.5～1小时后，加入表面活性剂；

（4）再经过搅拌0.5小时后，加入消泡剂；

（5）持续封闭搅拌3～5小时；

（6）取出，密封保存待用。

10.根据权利要求9所述的一种精密铸造用涂料，其特征在于所述步骤（6）中的密封保存环境为无光直射的阴凉处，温度为10-15℃。