CN110076287A - 一种消失模铸造专用涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种消失模铸造专用涂料的制备方法，涉及消失模铸造涂料领域，包括以下步骤：准备原材料，碾磨骨料并充分搅拌所述原材料，获得质地均匀的涂料。本发明制备的消失模铸造专用涂料，密度为1.4～1.6g/cm3，波美度为60～66°Bé。本发明采用大颗粒石英石作为骨料，生产环境粉尘小，价格低廉。且通过碾磨大颗粒石英石，使得骨料尺寸差异较大，获得的涂料制备的壳型透气性好，负压浇注条件下能够有效减少铸件气孔缺陷，并减轻增碳问题。碾磨细化后的石英石强化了涂料自身的粘结性，利于减轻铸件粘砂，降低生产成本。

Description

一种消失模铸造专用涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及消失模铸造涂料领域，尤其涉及一种消失模铸造专用涂料及其制备方法。
背景技术
消失模铸造是一种按铸件尺寸制成比例合适的泡沫模型，在泡沫模型表面涂刷消失模专用耐火涂料，烘干涂料后，将模型埋入干砂中振动、造型，在负压条件下浇注高温金属液，泡沫模型气化，金属液体占据模型位置并冷却凝固后形成铸件的新型铸造方法。该方法因其无需取模、无分型面、铸件尺寸精度高、加工余量少等优点，被誉为21世纪的绿色铸造技术。
铸造涂料的主要性能指标包括涂覆性、透气性、耐火性、强度、溃散性等。作为消失模铸造技术的关键环节之一，涂料性能的优劣直接影响到铸件品质的好坏，尤其是铸件表面粘砂、气孔、夹杂等冶金缺陷。
一方面，消失模铸造的泡沫模型通常以聚苯乙烯泡沫(C8H8)为原材料，碳元素含量高，约为92％。金属液体充型过程中，聚苯乙烯泡沫迅速气化产生大量气体，容易造成铸件内部的气孔缺陷，同时聚苯乙烯高温热解生成大量活性较高的碳，容易导致铸钢件发生增碳问题，其中，低碳钢的增碳问题尤为严重。另一方面，消失模铸造涂料中应用广泛的原材料为石英粉，由于石英粉颗粒较细，容易分散在空气中造成粉尘污染，严重影响涂料操作人员的身体健康，甚至导致肺矽病。
因此，本领域的技术人员致力于开发一种消失模铸造专用涂料及其制备方法，以减少涂料制备过程中的粉尘污染，减少铸件气孔并减轻铸件增碳问题。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是降低涂料制备过程中的粉尘污染，减少铸件气孔并减轻铸件增碳问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种消失模铸造专用涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)原材料准备：以石英石作为骨料，并称取石英石450～500份，白乳胶10～20份，羧甲基纤维素钠10～15份，钠基膨润土20～30份，木薯改性淀粉10～15份，硼酸10～15份，氧化铁红10～15份，碳酸钠1～2份，水400～500份；
(2)加料：将所述原材料加入金属滚筒，并在所述金属滚筒中放入金属球，关闭所述金属滚筒；
(3)涂料制备：驱动所述金属滚筒转动，使所述金属球碾磨所述骨料，并充分搅拌所述原材料，获得质地均匀的涂料；
(4)涂料盛放：碾磨结束后，将所述涂料转移至涂挂池。
进一步地，所述步骤(1)中的所述石英石的粒径为4～32mm。
进一步地，所述步骤(2)中的所述金属球的直径为100mm。
进一步地，所述步骤(2)中的所述金属球的总体积为所述石英石的总体积的50％～100％。
进一步地，所述步骤(3)中的所述金属滚筒的转速为40～80r/min。
进一步地，所述步骤(3)中的所述金属滚筒的转动时间为20～28h。
进一步地，所述步骤(4)中的所述涂挂池包含搅拌装置。
本发明还提供了一种使用上述方法制备的消失模铸造专用涂料，所述涂料的密度为1.4～1.6g/cm3，所述涂料的波美度为60～66°Bé。
进一步地，所述涂料的涂挂方式包括浸涂、流涂、刷涂和喷涂中的一种或多种。
进一步地，所述涂料在涂挂前的静置时间不超过0.5h。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果：
(1)采用大颗粒石英石作为骨料，价格低廉，生产环境粉尘小。
(2)通过碾磨大颗粒石英石，使得骨料尺寸差异较大，获得的涂料制备的壳型透气性好，负压浇注条件下能够有效减少铸件气孔缺陷，并减轻增碳问题。
(3)经过碾磨细化后的石英石，表面产生大量新活性位点，强化了涂料自身的粘结性，从而有效降低涂料与金属间的粘结，利于减轻铸件粘砂，降低后期加工成本。
具体实施方式
以下详细介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
本发明提供了一种消失模铸造专用涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)原材料准备：以石英石作为骨料，并称取石英石450～500份，白乳胶10～20份，羧甲基纤维素钠10～15份，钠基膨润土20～30份，木薯改性淀粉10～15份，硼酸10～15份，氧化铁红10～15份，碳酸钠1～2份，水400～500份；
(2)加料：将所述原材料加入金属滚筒，并在所述金属滚筒中放入金属球，关闭所述金属滚筒；
(3)涂料制备：驱动所述金属滚筒转动，使所述金属球碾磨所述骨料，并充分搅拌所述原材料，获得质地均匀的涂料；
(4)涂料盛放：碾磨结束后，将涂料转移至涂挂池。
在本发明的较佳实施例中，为避免在生产环境中产生大量粉尘，所选的石英石为大颗粒石英石，粒径为4～32mm。金属球的直径为100mm，金属球的总体积为石英石的总体积的50％～100％。步骤(2)结束后，关闭金属滚筒，并驱动金属滚筒转动，使金属球碾磨大颗粒石英石，并将金属滚筒中的原材料搅拌均匀。为取得较好的碾磨及搅拌效果，获得石英石尺寸差异较大、质地均匀的涂料，步骤(3)中金属滚筒的转速优选为40～80r/min，转动时间优选为20～28h。为保证涂料在使用时质地均匀，涂料制备结束后，优选带搅拌功能的涂挂池进行盛放，从而实现对涂料进行持续搅拌或间断搅拌，且涂料在涂挂前的静置时间不超过0.5h，对于静置时间超过0.5h的涂料，涂挂前应连续搅拌至少0.5h。
在本发明的较佳实施例中，所采用的涂料的性能检测指标包括密度和波美度，上述工艺制备的消失模铸造专用涂料，密度为1.4～1.6g/cm3，波美度为60～66°Bé。涂料的涂挂方式可以有多种选择，包括浸涂、流涂、刷涂和喷涂。
实施例1
本较佳实施例采用的消失模铸造专用涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)原材料准备：以粒径为4～32mm的大颗粒石英石作为骨料，并称取石英石450份，白乳胶15份，羧甲基纤维素钠10份，钠基膨润土25份，木薯改性淀粉10份，硼酸10份，氧化铁红10份，碳酸钠1份，水500份；
(2)加料：将原材料加入金属滚筒，并在金属滚筒中放入直径100mm的金属球，金属球的总体积为石英石体积的100％，关闭金属滚筒；
(3)涂料制备：驱动金属滚筒以50～60r/min的转速持续转动20h，使金属球碾磨骨料，并充分搅拌原材料，获得质地均匀的涂料；
(4)涂料盛放：碾磨结束后，将涂料转移至涂挂池。
经过上述步骤制备的涂料，密度为1.4g/cm3，波美度61°Bé。涂料制作结束后，立即采用浸涂的方法将涂料涂布于电动机壳体泡沫模具表面，经两次涂挂烘干后，测得模具表面的涂料厚度平均值为1.5mm。消失模铸造铸铁场合下，浇注温度为1360℃，浇注6h后，落砂取出铸件，常温空冷2小时，轻轻敲击铸件，涂料自然碎裂并脱落，脱壳率达85％，经抛丸机清理4min后获得的铸件，表面光洁、无粘砂。
实施例2
本较佳实施例采用的消失模铸造专用涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)原材料准备：以粒径为4～32mm的大颗粒石英石作为骨料，并称取石英石500份，白乳胶20份，羧甲基纤维素钠15份，钠基膨润土30份，木薯改性淀粉15份，硼酸15份，氧化铁红10份，碳酸钠1.5份，水450份；
(2)加料：将原材料加入金属滚筒，并在金属滚筒中放入直径100mm的金属球，金属球的总体积为石英石体积的70％，关闭金属滚筒；
(3)涂料制备：驱动金属滚筒以60～70r/min的转速持续转动24h，使金属球碾磨骨料，并充分搅拌原材料，获得质地均匀的涂料；
(4)涂料盛放：碾磨结束后，将涂料转移至涂挂池。
经过上述步骤制备的涂料，密度为1.5g/cm3，波美度64°Bé。涂料制作结束后，立即采取浸涂加刷涂方法将涂料涂布于直径为600mm的齿轮泡沫模具表面，经两次涂挂烘干后，测得模具表面的涂料厚度平均值为2.5mm。为测试本较佳实施例制备的涂料的耐火性，在消失模铸造铸钢场合下，在1550℃进行浇注，浇注12小时后，落砂取出铸件，常温空冷2小时，轻轻敲击铸件，涂料自然碎裂并脱落，脱壳率达80％，经抛丸机进行表面清理6min后获得的铸件，表面光洁、无粘砂。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种消失模铸造专用涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)原材料准备：以石英石作为骨料，并称取石英石450～500份，白乳胶10～20份，羧甲基纤维素钠10～15份，钠基膨润土20～30份，木薯改性淀粉10～15份，硼酸10～15份，氧化铁红10～15份，碳酸钠1～2份，水400～500份；
(2)加料：将所述原材料加入金属滚筒，并在所述金属滚筒中放入金属球，关闭所述金属滚筒；
(3)涂料制备：驱动所述金属滚筒转动，使所述金属球碾磨所述骨料，并充分搅拌所述原材料，获得质地均匀的涂料；
(4)涂料盛放：碾磨结束后，将所述涂料转移至涂挂池。
2.如权利要求1所述的消失模铸造专用涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的所述石英石的粒径为4～32mm。
3.如权利要求1所述的消失模铸造专用涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的所述金属球的直径为100mm。
4.如权利要求1所述的消失模铸造专用涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的所述金属球的总体积为所述石英石的总体积的50％～100％。
5.如权利要求1所述的消失模铸造专用涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的所述金属滚筒的转速为40～80r/min。
6.如权利要求1所述的消失模铸造专用涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的所述金属滚筒的转动时间为20～28h。
7.如权利要求1所述的消失模铸造专用涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中的所述涂挂池包含搅拌装置。
8.一种利用权利要求1～7任一项所述的制备方法制备的消失模铸造专用涂料，其特征在于，所述涂料的密度为1.4～1.6g/cm3，所述涂料的波美度为60～66°Bé。
9.如权利要求8所述的消失模铸造专用涂料，其特征在于，所述涂料的涂挂方式包括浸涂、流涂、刷涂和喷涂中的一种或多种。
10.如权利要求9所述的消失模铸造专用涂料，其特征在于，所述涂料在涂挂前的静置时间不超过0.5h。
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