CN110698209A - 一种消失模铸钢涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种消失模铸钢涂料及其制备方法，属于涂料技术领域，用于解决现有消失模涂料不耐高温冲刷、易开裂、强度低以及浇筑后夹渣等技术问题。该消失模铸钢涂料由以下原料按适当的重量百分比配制而成：三氧化二铝、二氧化硅、三氧化二铁、氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠、二氧化钛、二氧化锆、酚醛树脂、白乳胶、钙基膨润土、润湿剂JFC、异丙醇、CMC、硅溶胶、聚四氟乙烯纤维。该涂料具有良好的涂挂效果，整体附着性好，不易产生流挂现象，烘干抗裂性良好，强度高，耐高温冲刷性能好，有效改善冲刷夹渣缺陷，铸件成型后涂层自动剥离，产品表面光洁度好，明显提高产品表面质量。

Description

一种消失模铸钢涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料技术领域，具体是一种消失模铸钢涂料及其制备方法。

背景技术

消失模涂料是消失模铸造获得表面光洁的优质铸件必不可少的辅助材料,消失模铸造涂料具有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、有助于消失模模样热分解气体的迅速排出等功效。消失模涂料一般由耐火骨料、粘结剂、载体、表而活性剂、悬浮剂、触变剂以及其他附一加物组成，各种组分被均匀混合在一起，在涂料的涂挂和金属液浇注过程中综合发挥作用。

市场目前现有的消失模铸钢涂料主要以二氧化硅为主原料，添加适当的粘接剂进行相互产生粘合作用，涂料经过以水搅拌达到涂挂消失模，形成型砂与模型的隔离涂料层，此常规涂料主要存在不耐高温冲刷，有开裂倾向，强度低，在浇注过程中因高温冲刷带入剥离涂料进入型腔，使产品有明显的涂料夹渣缺陷。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种消失模铸钢涂料及其制备方法，该涂料要解决的技术问题是：针对现有消失模铸钢涂料的上述问题，改进整体涂料的成分配置，解决不耐高温冲刷、易开裂、强度低以及夹渣等缺陷。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种消失模铸钢涂料，该消失模铸钢涂料配方由以下重量百分比的原料组成：三氧化二铝45-55％、二氧化硅30-40％、三氧化二铁0.1-1％、氧化钙0.1-0.5％、氧化镁0.5-1％、氧化钾0.03-0.1％、氧化钠0.001-0.01％、二氧化钛1-5％、二氧化锆5-10％、酚醛树脂1-2％、白乳胶0.5-2％、钙基膨润土1-5％、润湿剂JFC：0.1-0.4％、异丙醇0.1-0.4％、CMC：1-2％、硅溶胶2-4.5％、聚四氟乙烯纤维0.5-1％。

上述配方中，三氧化二铝耐火度高于1800℃，在高温浇筑下不和金属氧化物生成低熔点物质，高温钢液及其氧化物对其浸润性低，能够抵御高温钢液的冲刷，在涂料中能起到很好的抗粘砂作用。

二氧化硅主要来自石英粉，耐火度高于1700℃，且来源广泛，成本低。

二氧化锆熔点高，高温下化学性能稳定，能有效防止粘砂。

酚醛树脂具有良好的耐热性、耐碱性、耐燃性、耐腐蚀性和热塑性，提高涂料粘结性。

硅溶胶和白乳胶作为粘接剂能够提高涂料与模样的附着力，提高涂层的强度和刚性，且化学性能稳定，不侵蚀模样。

钙基膨润土和CMC作为悬浮剂能有效防止涂料沉积、分成或板结，还具有一定粘结作用。

润湿剂JFC能够增大涂料对模样的润湿能力，提高涂料的粘附强度，同时也作为消泡剂，能够有效消除涂料中微小气泡，使涂层表面光洁，不易夹渣。

聚四氟乙烯纤维材料的强度和延伸率高、化学稳定性好，能够增加涂料粘结强度，涂料中加入适量聚四氟乙烯纤维，有助于涂料整体附着，使涂层均匀，涂层在烘干过程中各部分收缩均匀，能够有效避免涂层开裂，大大提高涂料的抗裂性，纤维材料透气性好，不易产生气泡。

其中，硅溶胶优选为型号为S-1430型硅溶胶，耐火材料S-1430硅溶胶具有高温稳定性、粘结性、成膜性、凝胶性、吸附性、大比表面积及无毒、无味、无嗅等优良性能。

优选地，所述三氧化二铝、二氧化硅、三氧化二铁、氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠、二氧化钛、二氧化锆、钙基膨润土均为200-250目粉末状，便于后期混合搅拌，操作方便。

优选地，所述聚四氟乙烯纤维为粉状纤维，其长度不超过5mm，便于混合均匀。

优选地，所述聚四氟乙烯纤维可替换为聚酰亚胺纤维，聚酰亚胺纤维也是一种高性能的有机纤维，其具有良好的耐高温、耐化学腐蚀，还具备高强高模的特性，在涂料中与聚四氟乙烯纤维具有相同作用。

本发明还提供了上述消失模铸钢涂料的制备方法，具体包括如下步骤：

步骤一、将三氧化二铝、二氧化硅、三氧化二铁、氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠、二氧化钛、二氧化锆、钙基膨润土等粉末状固体物料和聚四氟乙烯纤维按重量百分比进行配制，均匀混合得到粉状混合物；

步骤二、在涂料搅拌机内添加适量水，将白乳胶、酚醛树脂、异丙醇、CMC、硅溶胶加入搅拌机，进行高速搅拌一小时以上，使其完全分解混合；

步骤三、将步骤一中制备的粉状混合物分多次加入搅拌机内，加入完毕后搅拌三小时以上，使其完全混合均匀后测量密度，通过加水稀释，使混合物密度达到2.2-2.4波美度待用；

步骤四、在使用前将润湿剂按比例添加到混合物中，搅拌十五分钟以上，使其完全混合均匀后测量密度，使混合物密度达到2.1-2.3波美度即可使用。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、相对于现有消失模铸钢涂料，改进耐火骨料配比，添加聚四氟乙烯纤维，有效提高涂料的耐高温冲刷性能、提高涂层的强度和刚性，涂料整体附着性好，涂层均匀，能够有效避免涂层开裂，不易夹渣。

2、透气性好，不易产生气泡，铸件表面不易产生气孔，提高铸件质量。

3、耐火度高，能有效抵御高温钢液的冲刷的同时，具有良好的抗粘砂效果。

4、涂料的附着性好，涂挂后不易流淌，性能稳定，烘干抗裂性强。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明，但本发明不仅仅限于以下实施例。在本发明的保护范围内或者在不脱离本发明的内容、精神和保护范围内，对本发明所述消失模铸钢涂料进行非创造性劳动的改进、替换功效相同的组分，对于本领域技术人员来说都是显而易见的，它们都被视为包括在本发明的保护范围之内。

实施例1本发明消失模铸钢涂料的一种制备方法。

本发明提供了一种消失模铸钢涂料及其制备方法，本实施例中，以10kg的原料重量进行制备该涂料，各原料按以下重量百分比称取，三氧化二铝47.48％、二氧化硅31.6％、三氧化二铁0.5％、氧化钙0.11％、氧化镁0.86％、氧化钾0.054％、氧化钠0.006％、二氧化钛2.4％、二氧化锆6.79％、酚醛树脂1.6％、白乳胶1.4％、钙基膨润土2.4％、润湿剂JFC：0.13％、异丙醇0.12％、CMC：1.5％、硅溶胶2.2％、聚四氟乙烯纤维0.85％，即分别取三氧化二铝4748g、二氧化硅3160g、三氧化二铁50g、氧化钙11g、氧化镁86g、氧化钾5.4g、氧化钠0.6g、二氧化钛240g、二氧化锆679g、酚醛树脂160g、白乳胶140g、钙基膨润土240g、润湿剂JFC：13g、异丙醇12g、CMC：150g、硅溶胶220g、聚四氟乙烯纤维83g。

上述三氧化二铝、二氧化硅、三氧化二铁、氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠、二氧化钛、二氧化锆、钙基膨润土均为200-250目粉末状；也可将上述材料按重量比例称重后放置在研磨设备中研磨至200-250目粉末状。

上述硅溶胶型号为S-1430。

上述聚四氟乙烯纤维为粉状纤维，其长度不超过5mm，聚四氟乙烯纤维可替换为聚酰亚胺纤维。

具体制备步骤如下：

步骤一、将称重好的三氧化二铝、二氧化硅、三氧化二铁、氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠、二氧化钛、二氧化锆、钙基膨润土等粉末状固体物料和聚四氟乙烯纤维按重量百分比进行配制，均匀混合得到粉状混合物；

步骤二、在涂料搅拌机内添加适量水，将称重好的白乳胶、酚醛树脂、异丙醇、CMC、硅溶胶加入进行高速搅拌一小时以上，使其完全分解混合；

步骤三、将步骤一中制备的粉状混合物分多次加入搅拌机内，加入完毕后搅拌三小时以上，使其完全混合均匀后测量密度，通过加水稀释，使混合物密度达到2.2-2.4波美度待用；

步骤四、在使用前将润湿剂按比例添加到混合物中，搅拌十五分钟以上，使其完全混合均匀后测量密度，使混合物密度达到2.1-2.3波美度即可使用。

实施例2现有消失模铸钢涂料及其制备方法。

本实施例中，以10kg的原料重量进行制备该涂料，各原料按以下重量百分比称取，二氧化硅75％、三氧化二铁1％、氧化钙0.2％、氧化钾0.03％、三氧化二铝15.67％、CMC：2％、白乳胶2.3％、膨润土2.5％、异丙醇0.1％、酚醛树脂1.2％，即分别取二氧化硅7500g、三氧化二铁100g、氧化钙20g、氧化钾3g、三氧化二铝1567g、CMC：200g、白乳胶230g、膨润土250g、异丙醇10g、酚醛树脂120g。

具体制备步骤如下：

步骤一、将称重好的二氧化硅、三氧化二铁、氧化钙、氧化钾、三氧化二铝、膨润土制备成200-250目粉状混合物；

步骤二、在涂料搅拌机内添加适量水，将称重好的白乳胶、酚醛树脂、异丙醇、CMC加入搅拌机，进行高速搅拌一小时,使其完全分解混合；

步骤三、将步骤一中制备的粉状混合物分多次加入搅拌机内，加入完毕后搅拌两小时，使其完全混合均匀后测量密度，通过加水稀释，使混合物密度达到1.9-2.1波美度，制得涂料。

实施例3本发明的对比例，一种未添加聚四氟乙烯纤维的消失模铸钢涂料及其制备方法。

本实施例中，以10kg的原料重量进行制备该涂料，各原料按以下重量百分比称取，三氧化二铝48.33％、二氧化硅31.6％、三氧化二铁0.5％、氧化钙0.11％、氧化镁0.86％、氧化钾0.054％、氧化钠0.006％、二氧化钛2.4％、二氧化锆6.79％、酚醛树脂1.6％、白乳胶1.4％、钙基膨润土2.4％、润湿剂JFC：0.13％、异丙醇0.12％、CMC：1.5％、硅溶胶2.2％，即分别取三氧化二铝4833g、二氧化硅3160g、三氧化二铁50g、氧化钙11g、氧化镁86g、氧化钾5.4g、氧化钠0.6g、二氧化钛240g、二氧化锆679g、酚醛树脂160g、白乳胶140g、钙基膨润土240g、润湿剂JFC：13g、异丙醇12g、CMC：150g、硅溶胶220g、聚四氟乙烯纤维85g。

上述三氧化二铝、二氧化硅、三氧化二铁、氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠、二氧化钛、二氧化锆、钙基膨润土均为200-250目粉末状；也可将上述材料按重量比例称重后放置在研磨设备中研磨至200-250目粉末状。

上述硅溶胶型号为S-1430。

上述聚四氟乙烯纤维为粉状纤维，其长度不超过5mm，聚四氟乙烯纤维可替换为聚酰亚胺纤维。

具体制备步骤如下：

步骤一、将称重好的三氧化二铝、二氧化硅、三氧化二铁、氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠、二氧化钛、二氧化锆、钙基膨润土等粉末状固体物料按重量百分比进行配制，均匀混合得到粉状混合物；

步骤二、在涂料搅拌机内添加适量水，将称重好的白乳胶、酚醛树脂、异丙醇、CMC、硅溶胶加入进行高速搅拌一小时以上，使其完全分解混合；

步骤三、将步骤一中制备的粉状混合物分多次加入搅拌机内，加入完毕后搅拌三小时以上，使其完全混合均匀后测量密度，通过加水稀释，使混合物密度达到2.2-2.4波美度待用；

步骤四、在使用前将润湿剂按比例添加到混合物中，搅拌十五分钟以上，使其完全混合均匀后测量密度，使混合物密度达到2.1-2.3波美度即可使用。

对上述三个实施例中获得的三种涂料进行铸件效果检测,检测方法如下：

样品：取30个相同的消失模模样，分为三组，每组10个模样，分别涂挂上述三个实施例获得的涂料进行涂挂、烘干、浇筑、冷却，观察模样在涂挂、烘干后的效果及铸件在冷却成型后的效果，进行对比分析。

1、涂挂：将模样浸入涂料中，刷涂均匀，取出后观察涂挂效果，结果见表1。

涂挂效果	实施例1	实施例2	实施例3
				未出现流挂数量	9	4	6
轻微流挂数量	1	4	3
				流挂数量	0	2	1

表1为涂挂结果

从表1可知，实施例1中获得的涂料涂挂效果良好，流挂现象明显好于实施例2和实施例3取得的涂料。

2、烘干：将涂挂后的模样放入烘干房中烘干，烘干温度设置在45-55℃，烘干时间至少为5小时，涂料必须彻底烘干、烘透，观察模样表面的固化涂料层是否出现开裂现象，结果见表2。

烘干抗裂性	实施例1	实施例2	实施例3
				无裂纹	10	5	6
细微裂纹	0	3	2
				明显裂纹	0	2	2

表2为烘干抗裂性结果

从表2可知，实施例1中获得的涂料烘干抗裂性良好，涂层表面未出现开裂现象，聚四氟乙烯纤维的添加明显改善涂料的烘干抗裂性能。

3、浇铸成型：将涂层烘干后的模样放于沙箱内，经震动敦实、覆膜、抽真空、浇筑、冷却成型后获得产品，观察涂层剥离效果和产品表面效果，结果见表3。

浇铸效果	实施例1	实施例2	实施例3
				涂层自动剥离	9	6	7
涂层剥离效果差	1	4	3
				产品表面光洁度好	10	6	8
产品表面夹渣	0	4	2

表3为涂层剥离效果和产品表面效果

从表3可知，实施例1中获得的涂料在浇铸后涂层几乎都可以自动剥离，产品表面光洁度好，涂料的耐高温冲刷性能好，强度高，有效改善冲刷夹渣缺陷，产品表面质量明显提升。

综上可知，本发明提供了一种消失模铸钢涂料及其制备方法，该涂料具有良好的涂挂效果，整体附着性好，不易产生流挂现象，烘干抗裂性良好，强度高，耐高温冲刷性能好，有效改善冲刷夹渣缺陷，铸件成型后涂层自动剥离，产品表面光洁度好，明显提高产品表面质量。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (7)

1.一种消失模铸钢涂料，其特征在于，该消失模铸钢涂料配方由以下重量百分比的原料组成：三氧化二铝45-55％、二氧化硅30-40％、三氧化二铁0.1-1％、氧化钙0.1-0.5％、氧化镁0.5-1％、氧化钾0.03-0.1％、氧化钠0.001-0.01％、二氧化钛1-5％、二氧化锆5-10％、酚醛树脂1-2％、白乳胶0.5-2％、钙基膨润土1-5％、润湿剂JFC：0.1-0.4％、异丙醇0.1-0.4％、CMC：1-2％、硅溶胶2-4.5％、聚四氟乙烯纤维0.5-1％。

2.根据权利要求1所述的一种消失模铸钢涂料，其特征在于，所述三氧化二铝、二氧化硅、三氧化二铁、氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠、二氧化钛、二氧化锆、钙基膨润土均为200-250目粉末状。

3.根据权利要求1所述的一种消失模铸钢涂料，其特征在于，所述硅溶胶型号为S-1430。

4.根据权利要求1所述的一种消失模铸钢涂料，其特征在于，所述聚四氟乙烯纤维为粉状纤维，其长度不超过5mm。

5.根据权利要求1所述的一种消失模铸钢涂料，其特征在于，所述聚四氟乙烯纤维可替换为聚酰亚胺纤维。

6.根据权利要求1所述的一种消失模铸钢涂料及其制备方法，其特征在于，该消失模铸钢涂料配方由以下重量百分比的原料组成：三氧化二铝47.48％、二氧化硅31.6％、三氧化二铁0.5％、氧化钙0.11％、氧化镁0.86％、氧化钾0.054％、氧化钠0.006％、二氧化钛2.4％、二氧化锆6.79％、酚醛树脂1.6％、白乳胶1.4％、钙基膨润土2.4％、润湿剂JFC：0.13％、异丙醇0.12％、CMC：1.5％、硅溶胶2.2％、聚四氟乙烯纤维0.85％。

7.根据权利要求1-6任一所述的一种消失模铸钢涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、将三氧化二铝、二氧化硅、三氧化二铁、氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠、二氧化钛、二氧化锆、钙基膨润土等粉末状固体物料和聚四氟乙烯纤维按重量百分比进行配制，均匀混合得到粉状混合物；

步骤二、在涂料搅拌机内添加适量水，将白乳胶、酚醛树脂、异丙醇、CMC、硅溶胶加入搅拌机，进行高速搅拌一小时以上，使其完全分解混合；

步骤三、将步骤一中制备的粉状混合物分多次加入搅拌机内，加入完毕后搅拌三小时以上，使其完全混合均匀后测量密度，通过加水稀释，使混合物密度达到2.2-2.4波美度待用；

步骤四、在使用前将润湿剂按比例添加到混合物中，搅拌十五分钟以上，使其完全混合均匀后测量密度，使混合物密度达到2.1-2.3波美度即可使用。