CN113231598B - 一种铸造用涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种铸造用涂料及其制备方法，属于铸型涂料领域。铸造用涂料包括独立存在的底层涂料和表层涂料。底层涂料的原料包括：隔热骨料，第一悬浮剂，粘结剂，正丁醇以及水。按重量份数计，表层涂料的原料包括：耐火骨料100‑110份，第二悬浮剂2‑30份，磷酸二氢铝20‑50份，正丁醇0.02‑0.05份，以及水200‑300份。上述底层涂料用以隔热，防止损坏模具，表层涂料用以脱模，防止影响铸造后的工件的表面，并且其在在高温条件下也具有好好的粘结性能，从而使表层涂料稳定地固定在底层涂料上防止脱离粘模，使铸造用涂料具有更好的抗铁液冲刷性能。

Description

一种铸造用涂料及其制备方法

技术领域

本申请涉及铸型涂料领域，具体而言，涉及一种铸造用涂料及其制备方法。

背景技术

铸造用涂料作为铸造辅助材料的重要组成部分之一，涂覆在铸件造型内侧表面与金属浇铸溶液接触处，起到防止铸件缺陷，提高铸件质量的功效。

目前，铸造用涂料的底层涂料在实际的使用过程中存在效果不稳定、表层涂料在使用的过程中会出现脱落的现象，从而导致铁液与底层涂料接触，导致底层涂料被破坏，铁液与模具表面接触，从而出现粘模现象。

尤其是高铬铸铁挤压铸造过程使用的铸造用涂料，因高铬铸铁的浇注温度较高以及高铬铸铁铸件一般比较大，蓄热量大，导致通用的铸造用涂料无法适用于高铬铸铁的挤压铸造过程，而针对高铬铸铁挤压铸造用的特定的涂料的配方相对较为复杂，并且配制出来的效果不尽如人意，大规模的工业化应用存在一定的困难。

有鉴于此，提出本申请。

发明内容

本申请提供了一种铸造用涂料及其制备方法，其能够解决上述至少一个技术问题。

本申请的实施例是这样实现的：

在第一方面，本申请示例提供了一种铸造用涂料，铸造用涂料包括：

独立存在的底层涂料和表层涂料。

按重量份数计，底层涂料的原料包括：隔热骨料100-110份，第一悬浮剂2-20份，粘结剂5-30份，正丁醇0.02-0.05份，以及水200-300份。

按重量份数计，表层涂料的原料包括：耐火骨料100-110份，第二悬浮剂2-30份，磷酸二氢铝20-50份，正丁醇0.02-0.05份，以及水200-300份。

在上述实现的过程中，底层涂料用以隔热，防止损坏模具，表层涂料用以脱模，防止影响铸造后的工件的表面。利用上述特定比例的合理的原料的选择，通过第一悬浮剂使得底层涂料中的隔热骨料分散均匀，保证其使用过程中的稳定性，同时粘结剂的设置可使其与表层涂料稳定连接，表层涂料中第二悬浮剂的使用使得耐火骨料均匀分散，保证表层涂料在使用的过程中稳定，同时磷酸二氢铝的使用，可保证表层涂料在高温条件下也具有好好的粘结性能，从而使表层涂料稳定地固定在底层涂料上防止脱离粘模，使铸造用涂料具有更好的抗铁液冲刷性能，保证了铸造用涂料具有较佳的脱模性能。

在第二方面，本申请示例提供了一种制备上述铸造用涂料的制备方法，其中，底层涂料由以下方法制得：将底层涂料的原料混合，陈化20-26h，搅拌所得；

表层涂料由以下方法制得：将表层涂料的原料混合，陈化20-26h，搅拌所得。

上述制备方法操作简单可控，可快速获得上述铸造用涂料。

具体实施方式

下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

以下针对本申请实施例的一种铸造用涂料及其制备方法进行具体说明：

一种铸造用涂料，铸造用涂料包括：独立存在的底层涂料和表层涂料。

其中，底层涂料用于涂覆在模具表面形成底层涂层，底层涂料用于进行隔热，避免实际的使用过程中因高温合金熔体注入模具后短时间释放大量热量导致模具损坏。

按重量份数计，底层涂料的原料包括：隔热骨料100-110份，第一悬浮剂2-20份，粘结剂5-30份，正丁醇0.02-0.05份，以及水200-300份。

其中，为了避免杂质的引入，水为蒸馏水或去离子水。正丁醇作为底层涂料的溶剂以及消泡剂，其有效抑制泡沫的产生，保证底层涂料的质量较佳。

隔热骨料包括珍珠棉或硅藻土中的任一种。其中，隔热骨料为粉末状，为了保证底层涂料能够以喷涂的形式涂覆于模具的表面，隔热骨料的粒径不大于45μm。

可选地，隔热骨料为硅藻土，隔热效果佳。其中，硅藻土质轻，具有极强的吸水性，且吸水后下沉。

为了保证隔热骨料均匀分散于水中，因此在底层涂料中加入第一悬浮剂。隔热骨料在底层涂料中的分散的均匀性对于底层涂料的稳定性具有较大的影响。

可选地，第一悬浮剂包括重量比为8-10：1的硅酸镁铝和羧甲基纤维素钠，其中，所述硅酸镁铝的添加量为所述隔热骨料的1.2-2wt％。通过上述特定比例的硅酸镁铝和羧甲基纤维素钠构成第一悬浮剂，以及第一悬浮剂与隔热骨料之间的添加比例限定，能够使隔热骨料均匀的分散于底层涂料中，保证底层涂料良好的悬浮稳定性和一定的触变性，防止隔热骨料沉积至水底。

采用上述第一悬浮剂可保证底层涂料24h后悬浮率可达到92％。

粘结剂包括但不局限于树脂、松香、白乳胶、硅溶胶和水玻璃中的任意一种。

可选地，粘结剂为水玻璃，粘结效果佳，且保证底层涂料形成的底层涂层的强度佳。其中，水玻璃的模数为2-3，水玻璃包括但不局限于钠水玻璃，还可以为钾水玻璃等，本申请实施例以及对比例中，粘结剂均为模数为2-3的钠水玻璃，粘结效果佳且防止底层涂料形成的涂层高温开裂。

其中，底层涂料由以下方法制得：将底层涂料的原料混合，陈化20-26h，搅拌所得。

具体地，在底层涂料的原料混合的过程中，先将隔热骨料、第一悬浮剂、正丁醇以及水搅拌混合，然后在搅拌的条件下加入粘结剂，使其混合均匀，然后在室温下静置陈化20-26h。

表层涂料用于涂覆在底层涂层的表面，表层涂料用以脱模，并防止影响铸造形成的工件表面质量。

按重量份数计，表层涂料的原料包括：耐火骨料100-110份，第二悬浮剂2-30份，磷酸二氢铝20-50份，正丁醇0.02-0.05份，以及水200-300份。

其中，可选地，耐火骨料为重量比为6-7:3-4的铬铁矿粉及氧化铝粉，上述特定比例的铬铁矿粉及氧化铝粉具有较佳的耐火性，其中氧化铝粉呈中性，耐火度为1800-1900℃，其不仅能够起到耐火骨料的作用，还可以与水作用具有一定的悬浮效果，与第二悬浮剂配合，使得表层涂料具有更好的悬浮性能以及稳定性。铬铁矿粉为中性耐火材料，在浇筑过程中不会与钢水中的成分作用，抗金属渗透同时热膨胀系数低，保证表层涂料形成的涂层在实际使用过程中的完整性以及便于脱模，不影响成型的工件的表面平整度。

为了保证表层涂料能够以喷涂的形式涂覆于模具的表面，铬铁矿粉及氧化铝粉的粒径不大于45μm。

可选地，耐火骨料为红柱石粉。红柱石为高级耐火材料，通过红柱石的添加，利用其膨胀稳定的特性，可消除表层涂料干燥等时发生的收缩小现象，保证涂层的完整性以便于脱模，其中，红柱石粉的粒径不大于45μm。

可选地，耐火骨料为陶瓷微珠。陶瓷微珠具有质轻、导热系数低、热收缩系数小以及较佳的耐火性，保证表层涂料形成的涂层的耐火性，同时增强涂层的硬度、耐磨性，便于脱模，不影响成型的工件的表面平整度。

其中，陶瓷微珠的直径为5-40μm。

按质量百分比计，磷酸二氢铝中含有的五氧化二磷的含量至少为33％。也即是磷酸二氢铝中含有的五氧化二磷的含量可以基本全部为纯五氧化二磷，也可以为工业种常用的磷酸二氢铝(其种五氧化二磷的含量为34％±1)。

可选地，按质量百分比计，磷酸二氢铝中含有的五氧化二磷的含量低于80％，例如磷酸二氢铝中含有的五氧化二磷的含量为33％-35％。相比于基本全部为纯五氧化二磷的磷酸二氢铝，有效降低制作成本，同时对于表层涂料的性能影响小，减少了规模化应用中由于制备纯的磷酸二氢铝而投入的相关成本，同时减少为危化品的应用和对环境的污染。

上述各具体地耐火骨料的选择，不仅保证隔热效果，同时与磷酸二氢铝配合效果佳，保证其能够稳定的与底层涂料连接。

为了保证耐火骨料均匀分散于水中，因此在表层涂料中加入第二悬浮剂。耐火骨料在表层涂料中的分散的均匀性对于表层涂料的稳定性具有较大的影响。

第二悬浮剂包括重量比为12-18:1的硅酸镁铝和羧甲基纤维素钠，其中硅酸镁铝的添加量为耐火骨料的8-10wt％。通过上述特定比例的硅酸镁铝和羧甲基纤维素钠构成第二悬浮剂，以及第二悬浮剂与耐火骨料之间的添加比例限定，能够使耐火骨料均匀的分散于表层涂料中，保证表层涂料良好的悬浮稳定性和一定的触变性，同时便于后续顺利脱模，且不易形成粘砂现象。

采用上述第二悬浮剂可保证表层涂料24h后悬浮率可达92％。

表层涂料由以下方法制得：将表层涂料的原料混合，陈化20-26h，搅拌所得。

上述铸造用涂料利用上述特定比例的合理的原料的选择，保证底层涂料具有较佳的隔热效果，表层涂料在使用的过程中稳定，同时磷酸二氢铝的使用，可保证表层涂料在高温条件下也具有较好的粘结性能，从而使表层涂料稳定地固定在底层涂料上防止脱离粘模，使铸造用涂料具有更好的抗铁液冲刷性能，保证了铸造用涂料具有较佳的脱模性能。

将上述铸造用涂料用在高铬铸铁工件的铸造中时，可以采用先将底层涂料涂覆在模具表面获得底层涂层，然后将表层涂料涂覆在底层涂层的表面形成表层涂层，其中涂覆的方式主要为喷涂。上述设置条件下不仅便于脱模，防止表层涂层脱离，以提高铸件表面质量，还能够有效避免模具的损坏。

以下结合实施例对本申请的铸造用涂料及其制备方法作进一步的详细描述。

以下实施例中，硅藻土以及相关的耐火骨料均为过325目的筛下物。其中各实施例以及对比例采用的为同一份筛下物。

实施例1

一种铸造用涂料，其包括：

底层涂料，按重量份数计，底层涂料的原料包括：硅藻土100份，硅酸镁铝1.2份，羧甲基纤维素钠0.12份，钠水玻璃12份，正丁醇0.02份，去离子水200份。

底层涂料由以下方法制得：在搅拌条件下将硅藻土，硅酸镁铝，羧甲基纤维素钠，正丁醇以及去离子水混合，然后于搅拌条件下加入钠水玻璃并继续搅拌5min，放置于贮存容器中陈化24h，搅拌均匀即可。

表层涂料，按重量份数计，表层涂料的原料包括：红柱石粉100份，硅酸镁铝8份，羧甲基纤维素钠0.5份，磷酸二氢铝40份，正丁醇0.02份，去离子水200份。

表层涂料由以下方法制得：在搅拌条件下将红柱石粉，硅酸镁铝，羧甲基纤维素钠，磷酸二氢铝，正丁醇以及去离子水混合均匀，放置于贮存容器中陈化24h，搅拌均匀即可。

实施例2

一种铸造用涂料，其包括：

底层涂料，按重量份数计，底层涂料的原料包括：硅藻土100份，硅酸镁铝1.2份，羧甲基纤维素钠0.15份，钠水玻璃12份，正丁醇0.02份，去离子水200份。

表层涂料，按重量份数计，表层涂料的原料包括：铬铁矿粉70份，氧化铝粉30份，硅酸镁铝10份，羧甲基纤维素钠0.6份，磷酸二氢铝40份，正丁醇0.02份，去离子水200份。

制备方法同实施例1，在此不做赘述。

实施例3

一种铸造用涂料，其包括：

底层涂料，按重量份数计，底层涂料的原料包括：硅藻土100份，硅酸镁铝1.2份，羧甲基纤维素钠0.13份，钠水玻璃12份，正丁醇0.02份，去离子水200份。

表层涂料，按重量份数计，表层涂料的原料包括：5微米陶瓷微珠粉100份，硅酸镁铝8份，羧甲基纤维素钠0.56份，磷酸二氢铝20份，正丁醇0.02份，去离子水200份。

制备方法同实施例1，在此不做赘述。

实施例4

一种铸造用涂料，其包括：

底层涂料，按重量份数计，底层涂料的原料包括：硅藻土105份，硅酸镁铝1.5份，羧甲基纤维素钠0.15份，钠水玻璃12份，正丁醇0.02份，去离子水200份。

表层涂料，按重量份数计，表层涂料的原料包括：10微米陶瓷微珠粉100份，硅酸镁铝9份，羧甲基纤维素钠0.6份，磷酸二氢铝23份，正丁醇0.02份，去离子水200份。

制备方法同实施例1，在此不做赘述。

实施例5

一种铸造用涂料，其包括：

底层涂料，按重量份数计，底层涂料的原料包括：硅藻土100份，硅酸镁铝1.8份，羧甲基纤维素钠0.2份，钠水玻璃12份，正丁醇0.02份，去离子水200份。

表层涂料，按重量份数计，表层涂料的原料包括：红柱石粉100份，硅酸镁铝9份，羧甲基纤维素钠0.7份，磷酸二氢铝20份，正丁醇0.03份，去离子水200份。

制备方法同实施例1，在此不做赘述。

实施例6

一种铸造用涂料，其包括：

底层涂料，按重量份数计，底层涂料的原料包括：硅藻土100份，硅酸镁铝1.2份，羧甲基纤维素钠0.14份，钠水玻璃12份，正丁醇0.02份，去离子水200份。

表层涂料，按重量份数计，表层涂料的原料包括：铬铁矿粉75份，氧化铝粉30份，硅酸镁铝8份，羧甲基纤维素钠0.56份，磷酸二氢铝50份，正丁醇0.05份，去离子水250份。

制备方法同实施例1，在此不做赘述。

对比例1

其与实施例1的区别仅在于：

表层涂料，按重量份数计，对比例1采用的表层涂料的原料包括：红柱石粉100份，硅酸镁铝8份，羧甲基纤维素钠1.5份，磷酸二氢铝40份，正丁醇0.02份，去离子水200份。

通过与实施例1相同的制备方法，获得的表层涂料的悬浮率相比于实施例1并没有增加，但是表层涂料的粘度增加，很难喷涂。

对比例2

其与实施例1的区别仅在于：

表层涂料，按重量份数计，对比例2采用的表层涂料的原料包括：红柱石粉100份，硅酸镁铝6份，羧甲基纤维素钠0.6份，磷酸二氢铝40份，正丁醇0.02份，去离子水200份。

通过与实施例1相同的制备方法，获得的表层涂料的悬浮率相比于实施例1明显下降，有部分沉淀产生。

对比例3

其与实施例1的区别仅在于：

底层涂料，按重量份数计，对比例3采用的底层涂料的原料包括：硅藻土100份，硅酸镁铝5份，羧甲基纤维素钠1份，钠水玻璃12份，正丁醇0.02份，去离子水200份。

通过与实施例1相同的制备方法，获得的底层涂料分层，红柱石粉沉淀于溶剂底部，无法形成涂料。

对比例4

其与实施例1的区别仅在于，表层涂料，按重量份数计，表层涂料的原料包括：红柱石粉100份，硅酸镁铝8份，羧甲基纤维素钠0.5份，磷酸二氢铝15份，正丁醇0.02份，去离子水200份。

对比例5

其与实施例1的区别仅在于，表层涂料，按重量份数计，表层涂料的原料包括：红柱石粉100份，硅酸镁铝8份，羧甲基纤维素钠0.5份，磷酸二氢铝55份，正丁醇0.02份，去离子水200份。

对比例6

底层涂料，按重量份数计，底层涂料包括：硅藻土100份，钠基膨润土1.2份，羧甲基纤维素钠0.1份，钠水玻璃12份，六偏磷酸钠0.8份，正丁醇0.02份，以及去离子水228.2份。

表层涂料，按重量份数计，底层涂料的原料包括：铬铁矿粉100份，钠基膨润土8份，羧甲基纤维素钠0.3份，磷酸铝20份，六偏磷酸钠1.6份，正丁醇0.02份，去离子水259.8份。

对比例7

其与对比例3的区别仅在于表层涂料中，采用磷酸二氢铝替换磷酸铝，且磷酸二氢铝中五氧化二磷的含量为34％。

试验例

制作一个有45°斜面的截面呈直角三角形的板材，在斜面上划分相同面积的7个区域，分别作为区域1-6，将平板预热到200℃之后，在平板上的7个区域对应喷涂实施例1-3、对比例4-7的涂料，以分别获得涂层样本1-7，每个涂层样本中底层涂料层厚度为2mm厚度，表层涂料层为2mm。

在距离每个区域200mm的高度3s内浇筑2kg熔融的高铬铸钢水以同时冲击试验样本1-7的表层涂料3s。

实验结束，可以发现实施例1-3的表层涂料依然可以完好的贴敷在平板上，表层涂料具有较好的抗脱落性能。对比例4部分表层涂料缺失，对比例5表层涂料完好，对比例6部分表层涂料缺失，对比例7相比于对比例6缺失更为严重。

实验结束后剥离底层涂料，重复实施2次，结果基本与上述相似，并且在第三次剥离后发现，对比例5对应的区域相比于实施例1-3对应的区域，斜面更为粗糙，可能原因是对比例5中的磷酸二氢铝具有较强的酸性，含量增加可能会对模具具有较大的腐蚀性。

也即是，本申请提供的铸造用涂料能够在高铬铸铁工件的铸造中应用。

综上，本申请提供的铸造用涂料的制备方法简单可控，有效降低制作成本，并且获得的铸造用涂料，保证表层涂料在高温条件下也具有好好的粘结性能，从而使表层涂料稳定地固定在底层涂料上防止脱离粘模，使铸造用涂料具有更好的抗铁液冲刷性能，保证了铸造用涂料具有较佳的脱模性能，可在高铬铸铁挤压铸造中应用。

以上仅为本申请的具体实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种铸造用涂料，其特征在于，所述铸造用涂料包括独立存在的底层涂料和表层涂料：按重量份数计，所述底层涂料的原料包括：隔热骨料100-110份，第一悬浮剂2-20份，粘结剂5-30份，正丁醇0.02-0.05份，以及水200-300份；

按重量份数计，所述表层涂料的原料包括：耐火骨料100-110份，第二悬浮剂2-30份，磷酸二氢铝20-50份，正丁醇0.02-0.05份，以及水200-300份；

所述第一悬浮剂包括重量比为8-10:1的硅酸镁铝和羧甲基纤维素钠，其中所述硅酸镁铝的添加量为所述隔热骨料的1.2-2wt％；

所述第二悬浮剂包括重量比为12-18:1的硅酸镁铝和羧甲基纤维素钠，其中所述硅酸镁铝的添加量为所述耐火骨料的8-10wt％。

2.根据权利要求1所述的铸造用涂料，其特征在于，所述隔热骨料包括珍珠棉或硅藻土中的任一种。

3.根据权利要求1-2任意一项所述的铸造用涂料，其特征在于，所述耐火骨料为重量比为6-7:3-4的铬铁矿粉及氧化铝粉。

4.根据权利要求1-2任意一项所述的铸造用涂料，其特征在于，所述耐火骨料为红柱石粉。

5.根据权利要求1-2任意一项所述的铸造用涂料，其特征在于，所述耐火骨料为陶瓷微珠，所述陶瓷微珠的直径为5-40μm。

6.根据权利要求1所述的铸造用涂料，其特征在于，所述粘结剂为水玻璃。

7.根据权利要求1所述的铸造用涂料，其特征在于，按质量百分比计，所述磷酸二氢铝中含有的五氧化二磷的含量至少为33％。

8.一种制备如权利要求1-7任意一项所述的铸造用涂料的制备方法，其特征在于，所述底层涂料由以下方法制得：将所述底层涂料的原料混合，陈化20-26h，搅拌所得；

所述表层涂料由以下方法制得：将所述表层涂料的原料混合，陈化20-26h，搅拌所得。