CN110576147A - 一种v法铸钢复合涂料及其喷涂装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种V法铸钢复合涂料，包括耐火粉料、载液、悬浮剂、粘结剂和助剂，各个组分的质量份数为：耐火粉料98‑105份、悬浮剂1.5‑3.0份、载液55‑70份、粘结剂1.5‑3.5份、助剂0.1‑0.5份。本发明的V法铸钢复合涂料，其悬浮性好、持久性长、抗氧化能力强。

Description

一种V法铸钢复合涂料及其喷涂装置

技术领域

本发明属于铸造用涂料技术领域，具体涉及一种V法铸钢复合涂料及其喷涂装置。

背景技术

V法铸造是利用塑料薄膜密封砂箱，靠真空抽气系统抽出型内空气，铸型内外有压力差，使干砂密实，形成所需型腔，经下芯、合箱、浇注抽真空使铸件凝固，解除负压，型砂随之溃散而获得铸件；V法生产关键点在于选中真空抽气系统，在选用真空抽气系统的时候，首先要确定真空泵的容量，紧靠薄膜的铸型表面的透气性，它控制着通过塑料薄膜上的裂口而进入铸型的空气量，因而在浇注时，有必要使用少量的铸型涂料，它有助于为真空机提供一个辅助密封层。

目前，在市场上供应的V法铸造涂料，悬浮性能较差、铸铁涂料的发气量较大，在涂料时料液易流淌，造成涂层厚度不均，在铸件过程中会产生粘砂，在砂造型过程中产生渗透粘砂缺陷，且涂料内部易残留水分，干燥不完全，铸件中存在气孔，使型腔内压力不稳定，从而影响铸件的结构和稳固性；此外，涂料的粘度较高，使用一般喷枪难以完成喷涂。

发明内容

本发明的目的是为了解决背景技术中所提出的问题，而提供一种悬浮性好、持久性长、抗氧化能力强的V法铸造涂料。

本发明的目的是这样实现的：

一种V法铸钢复合涂料，该复合涂料包括耐火粉料、载液、悬浮剂、粘结剂和助剂，各个组分的质量份数为：耐火粉料98-105份、悬浮剂1.5-3.0份、载液55-70份、粘结剂1.5-3.5份、助剂0.1-0.5份。

进一步的，所述助剂为氧化铁粉末；所述氧化铁粉末的比表面积S为450-840m²/g。

进一步的，所述耐火粉料包括锆英粉28-32份和石英粉68-72份；所述锆英粉和石英粉的粒度d1均为1.2-3μm；所述锆英粉和石英粉一起组成的耐火粉料为170～350目。

进一步的，所述载液为工业酒精，所述工业酒精浓度为90-95%。

进一步的，所述粘结剂为酚醛树脂与酒精混合溶液；所述混配溶液为酚醛树脂质量分数τ1为18-20%的酚醛树脂酒精溶液。

进一步的，为了提高复合涂料的悬浮性、持久性，所述锆英粉和石英粉的粒度d1和酚醛树脂质量分数τ1之间满足d1·τ1大于等于0.22小于等于0.56。

进一步的，所述悬浮剂为F80与酒精按照1:3的质量份数比配制成的F80浆料。

进一步的，所述F80与酒精制成的质量分数τ2为23-26%的F80浆料。

进一步的，为了更好地提高复合涂料的悬浮性、持久性，所述锆英粉和石英粉的粒度d1、酚醛树脂质量分数τ1、F80浆料的质量分数τ2之间满足以下关系：

；

其中，α为关系因子，取值范围为1.15-1.42。

进一步的，所述涂料的制备方法，包括如下步骤：

S1、在酚醛树脂加入酒精配制为20%的酚醛树脂酒精溶液，将F80与酒精按照1:3的质量比配制成F80浆料；

S2、搅拌F80浆料3-5min，混合均匀后，加入酚醛树脂酒精溶液，继续搅拌3-5min；

S3、在S2得到的混合溶液中加入耐火粉料和酒精溶液，高速搅拌10-15min，加入助剂，低速搅拌6min；

S4，将S3得到的涂料进行涂覆，在55-70℃下鼓风干燥，并将涂层厚度控制在0.3-0.7mm，干燥时间10-15min。

进一步的，所述涂料的密度满足：

，

其中，m₀为100mL量筒的质量，m₁为量筒中加入100mL涂料后的质量。

进一步的，所述涂料的粘度满足：

，

其中，μ表示粘度系数。

进一步的，所述涂料的耐磨性满足：

，

其中，v表示磨料的使用量（L），a表示涂层的厚度（μm）。

本发明还公开了一种V法铸钢复合涂料的喷涂装置，包括料桶、料管、活塞杆和搅拌桨，所述活塞杆的两端密闭连接料桶的内侧壁，所述活塞杆的上端连接压杆，所述搅拌桨设于料桶的内部底端。所述料管的一端贯穿活塞杆设于料桶的内部，所述料管的另一端连接喷头。所述料桶的外部底端连接一供能腔，所述搅拌桨的一端连接电机，所述电机设于供能腔内，所述供能腔和料桶密封连接。

进一步的，所述活塞杆的两端滑动连接料桶内壁，所述活塞杆滑动连接料管。

进一步的，所述料管的底部一侧连接紊流板，所述料管的底部设吸罩。所述喷头上设环状排列或矩阵排列的喷孔。

进一步的，所述料管靠近喷头的一端连接一风管，所述风管的一端设具有风孔的出风管。所述出风管设于喷头上，所述出风管的风孔和喷孔相对应。

进一步的，所述搅拌桨上具有多个叶片，所述叶片为耐腐蚀硬质金属生产，特别是铁合金。

进一步的，所述搅拌桨叶片的硬度Y为187-228HB，表面粗糙度Ra为0.2-0.6μm。为了提高叶片在工作时的搅拌效果和工作寿命，所述搅拌桨叶片的硬度Y、表面粗糙度Ra满足；其中，μ为叶片的表面粗糙度系数，取值范围为0.04-0.1。

进一步的，为了更好地实现对符合涂料的喷涂，保证符合涂料的持久性、抗氧化能力，并保证叶片的工作寿命，所述搅拌桨叶片的硬度Y、表面粗糙度Ra、锆英粉和石英粉的粒度d1、酚醛树脂质量分数τ1、F80浆料的质量分数τ2之间满足以下关系：

；

其中，λ为平衡系数，取值范围为0.11-1.13。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明的V法铸钢复合涂料，与传统涂料相比，具有较高的耐火度，且烧结时可以形成剥离层，在铸件清理时易溃散，具有良好的悬浮性、触变性和流平性，涂料在使用过程中不流淌，厚度均匀，具有良好的涂敷性，涂料能牢固的粘附在塑料薄膜上形成致密的涂层，使之牢固的附着在薄膜上，涂料涂覆后形成的涂层在常温下和高温下的强度均较高，能抵抗型砂填充和振动时的冲击力，在浇注时耐热应力和冲击，避免产生渗透粘砂。

2、本发明的V法铸钢复合涂料，涂料涂覆后，在室温下干燥速度快，不会产生龟裂，在填砂造型时涂料内部不会残留自由水和结晶水，避免铸件中产生气孔，且涂料中水分和有机物的含量低，在铸件过程中涂料的发气量小，发起速度低。

3、本发明的V法铸钢复合涂料，石英粉、锆英粉作为铸造涂料的耐火粉料具有较高的耐磨性能，可以有效防止涂层的破损，其附着性能优越，对于涂层的干燥，石英粉作为耐火粉料可以消耗更多的时间，减小了对酒精挥发的阻力，加入悬浮剂的主要作用就是将耐火粉料均匀分散在载液中，并确保在铸造涂料使用之前不分层或少分层，充分发挥铸造涂料的功能、提高铸件质量，F80在铸造涂料中不仅具有悬浮剂的作用，而且还具有一定的粘结力，酚醛树脂加入量的增加，单位体积的铸造涂料中所含的酚醛树脂的量越多，粘结剂就能够形成更为致密的立体网格，有益于耐火粉料更好的依附在酚醛树脂所建立的立体网格之中，并增加了耐火粉料之间的粘结力以及作用面积，有效的提高了 V 法铸造涂料抗摩擦破坏能力。

4、本发明的V法铸钢复合涂料的喷涂装置，涂料的粘度较高，在喷涂过程中通过搅拌桨增加流动性，通过压杆按压活塞杆，增大料桶底部的压强，促进涂料通过料管排出，压杆可通过人工按压或者电驱动按压，确保涂料均匀的喷涂，以便于涂层厚度的控制。

5、本发明的V法铸钢复合涂料的喷涂装置，通过设置所述锆英粉和石英粉的粒度d1、酚醛树脂质量分数τ1、F80浆料的质量分数τ2的范围和之间满足的关系，以更好地提高复合涂料的悬浮性、持久性。

附图说明

图1是本发明一种V法铸钢复合涂料组分示意图。

图2是本发明一种V法铸钢复合涂料性能检测图。

图3是本发明一种V法铸钢复合涂料的喷涂装置示意图。

图中：1、料桶；2、料管；3、喷头；4、压杆；5、活塞杆；6、搅拌桨；7、供能腔；8、电机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

结合图1，一种V法铸钢复合涂料，包括耐火粉料、载液、悬浮剂、粘结剂和助剂，以耐火粉料为重量基数100%，各组分的重量比为：悬浮剂1.5%-3.0%，载液55%-70%，粘结剂1.5%-3.5%，助剂0.1%-0.5%。

耐火粉料由锆英粉和石英粉组成，载液采用工业酒精，粘结剂为酚醛树脂与酒精混合配制成的酚醛树脂酒精溶液，悬浮剂为F80与酒精配制成23-26%的F80浆料。

所述粘结剂为酚醛树脂与酒精混合溶液；所述混配溶液为酚醛树脂质量分数τ1为18-20%的酚醛树脂酒精溶液。

为了提高复合涂料的悬浮性、持久性，所述锆英粉和石英粉的粒度d1和酚醛树脂质量分数τ1之间满足d1·τ1大于等于0.22小于等于0.56。

所述悬浮剂为F80与酒精按照1:3的质量份数比配制成的F80浆料。

所述F80与酒精制成的质量分数τ2为23-26%的F80浆料。

为了更好地提高复合涂料的悬浮性、持久性，所述锆英粉和石英粉的粒度d1、酚醛树脂质量分数τ1、F80浆料的质量分数τ2之间满足以下关系：

；

其中，α为关系因子，取值范围为1.15-1.42。

石英粉、锆英粉作为铸造涂料的耐火粉料具有较高的耐磨性能，可以有效防止涂层的破损，其附着性能优越，对于涂层的干燥，石英粉作为耐火粉料可以消耗更多的时间，减小了对酒精挥发的阻力，加入悬浮剂的主要作用就是将耐火粉料均匀分散在载液中，并确保在铸造涂料使用之前不分层或少分层，充分发挥铸造涂料的功能、提高铸件质量，F80在铸造涂料中不仅具有悬浮剂的作用，而且还具有一定的粘结力，酚醛树脂加入量的增加，单位体积的铸造涂料中所含的酚醛树脂的量越多，粘结剂就能够形成更为致密的立体网格，有益于耐火粉料更好的依附在酚醛树脂所建立的立体网格之中，并增加了耐火粉料之间的粘结力以及作用面积，有效的提高了 V 法铸造涂料抗摩擦破坏能力。

实施例2

结合图2，根据正交试验结果分析，一种V法铸钢复合涂料，包括耐火粉料、载液、悬浮剂、粘结剂和助剂，以耐火粉料为重量基数100%，耐火粉料由粒度≤3μm锆英粉和粒度≤3μm石英粉组成，且锆英粉：石英粉=30:70，耐火粉料的粒度为170～350目，载液采用酒精浓度≥95%的60%工业酒精，酚醛树脂的加入量为2%，F80的量为2%，氧化铁的加入量为0.5%。

对于小粒径的耐火粉料来说，其内能和表面能比较大、活性增加，更容易与悬浮剂等发生团聚，单个质量轻，悬浮需要更小的力，而沉降的速度也较慢，使小粒径的耐火粉料具有更好的悬浮性能。

实施例3

所述涂料的密度满足：，其中，m₀为100mL量筒的质量，m₁为量筒中加入100mL涂料后的质量。

所述涂料的粘度满足：，其中，μ表示粘度系数。

所述涂料的耐磨性满足：，其中，v表示磨料的使用量（L），a表示涂层的厚度（μm）。

对于 V 法铸造涂料来说其耐磨性能越高说明其涂层抵抗破坏的能力越强，说明其值越高越好，结合图2，涂料具有较高的耐火度，且烧结时可以形成剥离层，在铸件清理时易溃散，具有良好的悬浮性、触变性和流平性，涂料在使用过程中不流淌，厚度均匀，具有良好的涂敷性，涂料能牢固的粘附在塑料薄膜上形成致密的涂层，使之牢固的附着在薄膜上，涂料涂覆后形成的涂层在常温下和高温下的强度均较高，能抵抗型砂填充和振动时的冲击力，在浇注时耐热应力和冲击，避免产生渗透粘砂。

实施例4

结合图3，一种V法铸钢复合涂料的喷涂装置，包括料桶1、料管2、活塞杆5和搅拌桨6，所述活塞杆5的两端密闭连接料桶1的内侧壁，所述活塞杆5的上端连接压杆4，所述搅拌桨6设于料桶1的内部底端，所述料管2的一端贯穿活塞杆5设于料桶1的内部，所述料管2的另一端连接喷头3。

所述料桶1的外部底端连接一供能腔7，所述搅拌桨6的一端连接电机8，所述电机8设于供能腔7内，所述供能腔7和料桶1密封连接，所述活塞杆5的两端滑动连接料桶1内壁，所述活塞杆5滑动连接料管2。

涂料的粘度较高，在喷涂过程中通过搅拌桨6增加流动性，通过压杆4按压活塞杆5，增大料桶1底部的压强，促进涂料通过料管2排出，压杆4可通过人工按压或者电驱动按压，确保涂料均匀的喷涂，以便于涂层厚度的控制。

实施例5

在实施例4的基础上，所述料管的底部一侧连接紊流板，所述料管的底部设吸罩，紊流板和吸罩使得涂料上吸连续，喷涂效果更好。

所述喷头上设环状排列或矩阵排列的喷孔，所述料管靠近喷头的一端连接一风管，所述风管的一端设具有风孔的出风管，所述出风管设于喷头上，所述出风管的风孔和喷孔相对应，将涂料通过喷头喷覆在塑料薄膜上，涂料粘附在塑料薄膜上形成致密的涂层，在65℃下鼓风干燥，并将涂层厚度控制在0.5mm，在喷涂的过程中，通过出风管的风孔向涂层吹入热风，可加快涂层的干燥。

所述搅拌桨上具有多个叶片，所述叶片为耐腐蚀硬质金属生产，特别是铁合金。

所述搅拌桨叶片的硬度Y为187-228HB，表面粗糙度Ra为0.2-0.6μm。为了提高叶片在工作时的搅拌效果和工作寿命，所述搅拌桨叶片的硬度Y、表面粗糙度Ra满足；其中，μ为叶片的表面粗糙度系数，取值范围为0.04-0.1。

为了更好地实现对符合涂料的喷涂，保证符合涂料的持久性、抗氧化能力，并保证叶片的工作寿命，所述搅拌桨叶片的硬度Y、表面粗糙度Ra、锆英粉和石英粉的粒度d1、酚醛树脂质量分数τ1、F80浆料的质量分数τ2之间满足以下关系：

；

其中，λ为平衡系数，取值范围为0.11-1.13。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的保护范围内所做的任何修改，等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种V法铸钢复合涂料，其特征在于：该复合涂料包括耐火粉料、载液、悬浮剂、粘结剂和助剂，各个组分的质量份数为：耐火粉料98-105份、悬浮剂1.5-3.0份、载液55-70份、粘结剂1.5-3.5份、助剂0.1-0.5份。

2.根据权利要求1所述的一种V法铸钢复合涂料，其特征在于：所述助剂为氧化铁粉末。

3.根据权利要求1或2所述的一种V法铸钢复合涂料，其特征在于：所述耐火粉料包括锆英粉28-32份和石英粉68-72份。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种V法铸钢复合涂料，其特征在于：所述载液为工业酒精。

5.根据权利要求1所述的一种V法铸钢复合涂料，其特征在于：所述粘结剂为酚醛树脂与酒精混合配制成的酚醛树脂酒精溶液。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种V法铸钢复合涂料，其特征在于：所述悬浮剂为F80与酒精配制成23-26%的F80浆料。

7.根据权利要求1-5任一项所述的一种V法铸钢复合涂料，其特征在于：所述锆英粉和石英粉一起组成的耐火粉料为170～350目。

8.根据权利要求1-5任一项所述的一种V法铸钢复合涂料，其特征在于：所述工业酒精浓度为90-95%。