CN109746384A

CN109746384A - 生产球墨铸铁件的消失模涂料及其制备方法

Info

Publication number: CN109746384A
Application number: CN201711307714.7A
Authority: CN
Inventors: 周仕勇; 马津; 柳红飞
Original assignee: SHANDONG YUANTONG MACHINERY CO Ltd
Current assignee: SHANDONG YUANTONG MACHINERY CO Ltd
Priority date: 2017-12-11
Filing date: 2017-12-11
Publication date: 2019-05-14

Abstract

本发明属于消失模铸造辅料领域，具体涉及一种生产球墨铸铁件的消失模涂料及其制备方法。所述的消失模涂料由耐火材料、粘结剂、悬浮剂、水和添加剂组成，其中，耐火材料由如下质量分数的原材料混制而成：石英砂28‑32％、铝矾土粉48‑52％和棕刚玉粉18‑22％；悬浮剂为锂基膨润土和羧甲基纤维素钠两者的混合物。所述的消失模涂料具有高的强度和刚度、高的耐火性能、优异的透气性、较强的附着力、良好的涂挂、烧结及剥离性能；本发明的制备方法工艺合理、易于实现。

Description

生产球墨铸铁件的消失模涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于消失模铸造辅料领域，具体涉及一种生产球墨铸铁件的消失模涂料及其制备方法。

背景技术

消失模铸造，通常是将泡沫塑料等高分子材料制作成为与要生产铸造的零件结构、尺寸完全一样的模具，刷涂消失模涂料并烘干后，埋在干石英砂中经三维振动造型，在负压下将熔化的金属液浇入到浇铸造型砂箱，使高分子材料模型受热气化抽出，液体金属占据模型位置，凝固冷却后形成铸件的新型铸造方法。

目前，消失模涂料在消失模铸造工艺中日显重要，如果涂料的性能、配制出现问题，就会使铸件产生质量不稳定、废品率上升等现象。消失模涂料的性能直接影响着消失模铸造工艺的成功与否。普通的消失模铸造涂料高温下附着力差、强度低、耐火差、发气量大，容易造成铸件产生粘砂、砂眼、气孔、碳渣、弯曲变形等缺陷。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种生产球墨铸铁件的消失模涂料，具有高的强度和刚度、高的耐火性能、优异的透气性、较强的附着力、良好的涂挂、烧结及剥离性能；本发明同时提供其制备方法。

本发明所述的生产球墨铸铁件的消失模涂料，由耐火材料、粘结剂、悬浮剂、水和添加剂组成，其中，耐火材料由如下质量分数的原材料混制而成：

石英砂28-32％、铝矾土粉48-52％和棕刚玉粉18-22％。

石英砂、铝矾土粉和棕刚玉粉的粒度为180-220目。

石英砂，SiO₂＞98％，SiO₂在高温下与FeO生成低熔点、低粘度的FeO·SiO₂，造成化学粘砂；但是跟铝矾土配用可获得良好效果，石英砂和铝矾土粉在1500-1700℃下烧结时，较低的烧结温度能显著改善其烧结性能，提高铸件的脱砂性能，经焙烧相变处理的石英砂粉膨胀系数与锆英粉相当，对消除夹砂和脉纹缺陷有很好的效果。但是，铝矾土和石英砂混制的耐火材料存在涂层厚并且难清理的问题。

棕刚玉粉，Al₂O₃含量为85-90％，结构致密，导热率高，膨胀系数小，对酸和碱都有很高的化学抵抗性。单独使用或与涂料传统方法配用时，铸件脱砂效果一般，但与石英砂和铝矾土粉配用大大提高了其烧结性和脱砂性等使用性能，所得涂层薄而均匀，涂层高温膨胀小，强度高，不易变形，铸件表面光洁平整，减少了铸件碳渣缺陷，提升了铸件成品的合格率。

采用该混制的耐火材料制成的高强度涂料有效的防止铸件产生机械粘砂和热化学粘砂，提高泡沫塑料模型的刚度，防止埋型时变形，具有良好透气性的表面耐火涂层更有助于消失模模样热分解气体的迅速排出。

同时，耐火材料骨料的颗粒形状对涂料的透气性也有很大的影响，球形颗粒(石英砂、棕刚玉粉)形成外露的微孔，构成松散的多孔结构，透气性较高。

粘结剂为水溶性酚醛树脂和白乳胶两者的混合物。

水溶性酚醛树脂的用量为耐火材料总质量的2-3％，白乳胶的用量为耐火材料总质量的1-1.2％。该组份的粘结剂不仅赋予涂料高的强度和涂挂性、悬浮性，还使涂层具有了良好的附着性。水溶性酚醛树脂和白乳胶组成的粘结剂高温下分解可形成一些空洞，从而增加了涂料的高温透气性。

悬浮剂为锂基膨润土和羧甲基纤维素钠两者的混合物。锂基膨润土和羧甲基纤维素钠组成的悬浮剂与载体形成胶体，从而将耐火材料粉末悬浮起来，保证了涂料的流动性，防止了固体颗粒的聚集和沉淀，改善了涂料的工艺性能。

锂基膨润土的用量为耐火材料总质量的2-3％，羧甲基纤维素钠的用量为耐火材料总质量的1-1.2％。

添加剂为活性剂和消泡剂，是为了改善涂料的性能而添加的附加物。加入活性剂可以加速泡沫塑料模的分解，从而防止碳的沉积，增加涂料的透气性，并使涂层具备了良好的湿润性和粘附性。活性剂在涂层中会产生大量的毛细孔，气化模分解产生的气体就是由这些毛细孔排出，可以快速导出模样气化的产物。加入消泡剂可以减少涂料在配制、贮存、稀释等过程中出现的大量气泡，减少孔洞、表面缺陷的出现。

活性剂为(OP-10)或脂肪醇聚氧乙烯醚(JFC)中的一种；用量为耐火材料总质量的0.01-0.02％。

消泡剂为正辛醇、正丁醇或正戊醇中的一种，用量为耐火材料总质量的0.01-0.02％。

所述的生产球墨铸铁件的消失模涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将羧甲基纤维素钠投入热水中浸泡12-15h，转速设定为250-350r/min搅拌均匀；

(2)将耐火材料、锂基膨润土混合搅拌10-15min，搅拌均匀然后加入步骤(1)得到的浸泡好的羧甲基纤维素钠，再加入粘结剂和水，充分搅拌4-5h，后加入添加剂，搅拌均匀，得到消失模涂料。

在耐高温消失模铸造过程中，加水调整涂料的粘度并将耐火材料涂上泡沫模型且达到要求的厚度。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明适用于各种尺寸和形状的球墨铸铁产品，棕刚玉粉与石英砂和铝矾土粉的搭配使用使涂料层具备良好的烧结性与脱砂性，有效的防止了铸件产生的机械粘砂和热化学粘砂；高强度(40-55kPa)的涂料层提高了泡沫塑料模型的刚度，防止了埋型时发生变形和被干砂损伤；有效的控制了强度低于40kPa时易产生铸件粘砂和毛刺缺陷，也避免了强度高于55kPa时涂层难以清除的困难。

(2)本发明得到的消失模涂料，具有优异的透气性(3.5-5cm4/g·min)，三种耐火材料的搭配使用获得了良好的透气性，解决了单独使用石英砂一种耐火材料时透气性差的问题，改善了透气性低于3.5cm4/g·min时出现的气孔和碳缺陷、避免了透气性高于5cm4/g·min时严重的机械粘砂；具有较强的附着力，解决了铝矾土涂层易于清理但表面光洁度差、石英砂涂层表面光洁度好但难于清理的问题；具有良好的涂挂性，使用时能方便的涂覆薄而均匀的涂层，有效的改善了之前铝矾土和石英砂涂层厚并且难清理的现象，在浇注后形成易于自动剥落的涂料壳，从而获得表面光洁平整的铸件。

(3)本发明成本低，棕刚玉粉表面光洁平整，减少了铸件碳渣缺陷，提升了铸件成品的合格率，合格率提升到92％以上。

(4)本发明还提供其制备方法，工艺合理、易于实现。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。实施例中用到的所有原料除特殊说明外，均为市购。

实施例1

(1)将羧甲基纤维素钠(CMC)1kg投入到10kg 70℃的热水中浸泡12h，浸泡过程充分搅拌，转速设定为250r/min。

(2)将石英砂28kg、铝矾土粉52kg、棕刚玉粉20kg、锂基膨润土2kg加入搅拌机，干混10min，然后将步骤(1)得到的浸泡好的羧甲基纤维素钠加入到搅拌机中，再加入水溶性酚醛树脂2kg、白乳胶1kg和120kg水后，进行搅拌，搅拌过程加入OP-10 10g和正辛醇10g，搅拌4h，得到消失模涂料。

所用石英砂、铝矾土粉和棕刚玉粉的粒度均为180目。

该实施例生产球墨铸铁件的消失模涂料强度达到43.5kPa，透气性达到3.8cm4/g·min，易于清砂，铸件表面光洁，减少了铸件碳渣缺陷，铸件成品的合格率达到了92.8％。

实施例2

(1)将羧甲基纤维素钠(CMC)1.2kg投入到10kg 75℃的热水中浸泡14h，浸泡过程充分搅拌，转速设定为300r/min。

(2)将石英砂30kg、铝矾土粉48kg、棕刚玉粉22kg、锂基膨润土3kg加入搅拌机，干混12min，然后将步骤(1)得到的浸泡好的羧甲基纤维素钠加入到搅拌机中，再加入水溶性酚醛树脂3kg、白乳胶1.2kg和120kg水后，进行搅拌，搅拌过程加入JFC 20g和正丁醇20g，搅拌5h，得到消失模涂料。

所用石英砂、铝矾土粉和棕刚玉粉的粒度均为220目。

该实施例生产球墨铸铁件的消失模涂料强度达到48kPa、透气性达到4.3cm4/g·min、易于清砂，铸件表面光洁，减少了铸件碳渣缺陷，铸件合格率达到了93.5％。

实施例3

(1)将羧甲基纤维素钠(CMC)1.1kg投入到10kg 80℃的热水中浸泡15h，浸泡过程充分搅拌，转速设定为350r/min。

(2)将石英砂32kg、铝矾土粉50kg、棕刚玉粉18kg、锂基膨润土2.5kg加入搅拌机，干混15min，然后将步骤(1)得到的浸泡好的羧甲基纤维素钠加入到搅拌机中，再加入水溶性酚醛树脂2.5kg、白乳胶1.1kg和120kg水后，进行搅拌，搅拌过程加入OP-10 15g和正戊醇15g，搅拌4.5h，得到消失模涂料。

所用石英砂、铝矾土粉和棕刚玉粉的粒度均为200目。

该实施例生产球墨铸铁件的消失模涂料强度达到54.8kPa、透气性达到4.9cm4/g·min、易于清砂，铸件表面光洁，减少了铸件碳渣缺陷，铸件合格率达到了95.2％。

Claims

1.一种生产球墨铸铁件的消失模涂料，其特征在于：由耐火材料、粘结剂、悬浮剂、水和添加剂组成，其中，耐火材料由如下质量分数的原材料混制而成：

石英砂28-32％、铝矾土粉48-52％和棕刚玉粉18-22％；

悬浮剂为锂基膨润土和羧甲基纤维素钠两者的混合物。

2.根据权利要求1所述的生产球墨铸铁件的消失模涂料，其特征在于：石英砂、铝矾土粉和棕刚玉粉的粒度为180-220目。

3.根据权利要求1所述的生产球墨铸铁件的消失模涂料，其特征在于：粘结剂为水溶性酚醛树脂和白乳胶两者的混合物。

4.根据权利要求3所述的生产球墨铸铁件的消失模涂料，其特征在于：水溶性酚醛树脂的用量为耐火材料总质量的2-3％，白乳胶的用量为耐火材料总质量的1-1.2％。

5.根据权利要求1所述的生产球墨铸铁件的消失模涂料，其特征在于：锂基膨润土的用量为耐火材料总质量的2-3％，羧甲基纤维素钠的用量为耐火材料总质量的1-1.2％。

6.根据权利要求1所述的生产球墨铸铁件的消失模涂料，其特征在于：添加剂为活性剂和消泡剂。

7.根据权利要求6所述的生产球墨铸铁件的消失模涂料，其特征在于：活性剂为OP-10或脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种；用量为耐火材料总质量的0.01-0.02％。

8.根据权利要求6所述的生产球墨铸铁件的消失模涂料，其特征在于：消泡剂为正辛醇、正丁醇或正戊醇中的一种，用量为耐火材料总质量的0.01-0.02％。

9.一种权利要求1-8任一所述的生产球墨铸铁件的消失模涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将羧甲基纤维素钠投入水中浸泡，搅拌均匀；

(2)将耐火材料、锂基膨润土混合均匀，然后加入步骤(1)得到的浸泡好的羧甲基纤维素钠，再加入粘结剂和水，搅拌均匀，后加入添加剂，搅拌均匀，得到消失模涂料。