CN113845787A - 一种铝合金在线取样工具涂料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于铸造用涂料制备技术领域,具体涉及一种铝合金在线取样工具涂料及其制备方法和应用;采用硅酸钠、微米级氮化硅、滑石粉、石墨和乙醇配制涂料,通过材料间的共同作用,使涂料的抗开裂脱落及防潮性能得到了改善,本涂料涂刷烘干后可用持续时间为20~24h。使用方法简单,不受应用工具形状、体积、大小的限制,提高了取样工具的取样效率,对实现铝合金快速检测提供了技术支持。
Description
技术领域
本发明属于铸造用涂料制备技术领域,具体涉及一种铝合金在线取样工具涂料及其制备方法和应用。
背景技术
铝合金作为高性价比轻金属,具有高比强度、高耐热和高耐蚀等优异性能,在航空航天、国防军工、水面舰船等高端装备领域有着广泛的应用。随着现在交通运输及武器装备轻量化的发展需求,产品设计思想不断创新,对高性能铝合金铸件的要求越来越迫切。
在铝合金铸件生产过程中,合金液的化学成分合格与否直接影响了合金的性能是否满足需求,这就使得合金液的成分精确控制变得尤为重要。目前,铝合金的在线取样工具涂料采用的是传统取样勺涂料,该涂料在使用过程中容易发生开裂、掉落和吸潮,每次使用前需要对取样勺进行涂刷并放入烘箱中进行充分烘干。由于取样工具一般为铁质器具,涂料层的开裂和掉落会导致合金中掺入杂质元素,使得化学成分检测数据不准确;同时,由于在线取样工具采用机械臂控制进行取样,取样工具表面涂料吸潮后不便于进行烘干,取样工具有水时极易发生危险。
申请号为CN201910892076.2的专利文件公开了一种高纯铝熔炼铸造用涂料及其制备方法和用途,所述涂料按质量百分含量由20%~30%的氧化铝、1%~3%的聚乙烯醇和余量水组成。此技术方案解决了高纯铝及高纯铝合金铸造过程中,现有涂料本身对铝液或合金液的污染问题,同时还解决了涂料与器具粘附性差和易产生裂纹等问题。但在使用时需要在100-250℃高温下进行烘干操作,烘干时间为0.5-1.5h,烘干所需时间长,且如果应用的器具为不易拆卸或体积较大的器具时,烘干操作就比较难以实现。
发明内容
本发明为解决铝合金铸件生产过程中取样工具涂料开裂、掉落、吸潮的问题,提出了一种铝合金在线取样工具涂料及其制备方法和应用,可以满足在线取样用涂料要求,使用方法简便,实现合金液化学成分的精准控制。
具体是通过以下技术方案来实现的:
1、一种铝合金在线取样工具涂料,按质量分数计,由以下原料组成:硅酸钠6-10%、氮化硅3-8%、滑石粉20-35%、石墨粉1-3%、水9-22%、其余为乙醇。
进一步,所述的硅酸钠与水的质量比例为1.5-2.2。
进一步,所述的氮化硅为微米级氮化硅,粒度尺寸为1-20μm。
进一步,所述的滑石粉目数为400-600目;石墨粉目数为600-800目。
2、所述铝合金在线取样工具涂料的制备方法,包括以下步骤;
(1)将硅酸钠加入水中,加热至55-75℃,搅拌,得到硅酸钠水溶液;
进一步,所述的搅拌,搅拌速率为300-600rpm,搅拌时间为5-10min。
(2)将氮化硅、滑石粉和石墨粉经研磨机研磨50-90min,直至目数达到1000-1200目;
(3)将步骤(2)得到的混合粉末加入硅酸钠水溶液中进行第一次搅拌分散,再加入乙醇进行第二次搅拌后即可。
进一步,所述的第一次搅拌,搅拌速率为200-500rpm,搅拌时间为60-90min;所述的第二次搅拌,搅拌速率为600-1200rpm,搅拌时间为60-120min。
3、所述铝合金在线取样工具涂料的使用方法:先将取样工具预热至50-60℃,采用毛刷将制得的涂料均匀涂刷在取样工具的外表面,涂刷厚度为0.2-1.0mm,涂刷完成后用喷灯将涂料表面点燃,待涂料燃烧完毕后用喷灯外焰继续烘烤3-8min即可。
4、所述的铝合金在线取样工具涂料可应用于铸造过程中所有与铝合金液直接接触的设备、工具表面。
综上所述,本发明的有益效果在于:本发明采用硅酸钠、微米级氮化硅、滑石粉、石墨和乙醇配制涂料,通过材料间的共同作用,使涂料的抗开裂脱落及防潮性能得到了改善,本涂料涂刷烘干涂层可用持续时间为20~24h。使用方法简单,不受应用工具形状、体积、大小的限制,提高了取样工具的取样效率,对实现铝合金快速检测提供了技术支持。
硅酸钠具有良好的黏结作用,可以有效避免涂料层的掉落;氮化硅具有良好的高温抗氧化功能,同时还能抵抗冷热冲击,可以避免涂料层因热胀冷缩导致的开裂现象,同时该材料还可以提高涂料的防潮性能;滑石粉和石墨粉可以提高涂料的分散性和润滑性;所制得的涂料可以满足铝合金在线取样工具用涂料的要求,减少了因取样过程中取样工具及涂料带来的杂质元素的干扰,提高了检测的准确性。在使用过程中使用喷灯进行涂料层的烘烤,可以省去取样工具放入烘箱的复杂操作,操作方便快速。提高了取样工具的取样效率,对实现铝合金快速检测提供了技术支持。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明,但本发明并不局限于这些实施方式,任何在本实施例基本精神上的改进或代替,仍属于本发明权利要求所要求保护的范围。
实施例1
1、一种铝合金在线取样工具涂料,按质量分数计,由以下原料组成:硅酸钠8%、氮化硅6%、滑石粉26%、石墨粉2%、水16%、其余为乙醇。
进一步,所述的氮化硅为微米级氮化硅,粒度尺寸为15μm。
进一步,所述的滑石粉目数为500目;石墨粉目数为700目。
2、所述铝合金在线取样工具涂料的制备方法,包括以下步骤;
(1)将硅酸钠加入水中,加热至60℃,搅拌,得到硅酸钠水溶液;
进一步,所述的搅拌,搅拌速率为450rpm,搅拌时间为7min。
(2)将氮化硅、滑石粉和石墨粉经研磨机研磨75min,直至目数达到1100目;
(3)将步骤(2)得到的混合粉末加入硅酸钠水溶液中进行第一次搅拌分散,再加入乙醇进行第二次搅拌后即可。
进一步,所述的第一次搅拌,搅拌速率为350rpm,搅拌时间为80min;所述的第二次搅拌,搅拌速率为900rpm,搅拌时间为90min。
3、所述铝合金在线取样工具涂料的使用方法:先将取样工具预热至55℃,采用毛刷将制得的涂料均匀涂刷在取样工具的外表面,涂刷厚度为0.8mm,涂刷完成后用喷灯将涂料表面点燃,待涂料燃烧完毕后用喷灯外焰继续烘烤6min即可。
实施例2
1、一种铝合金在线取样工具涂料,按质量分数计,由以下原料组成:硅酸钠6%、氮化硅3%、滑石粉30%、石墨粉1%、水9%、其余为乙醇。
进一步,所述的氮化硅为微米级氮化硅,粒度尺寸为20μm。
进一步,所述的滑石粉目数为400目;石墨粉目数为600目。
2、所述铝合金在线取样工具涂料的制备方法,包括以下步骤;
(1)将硅酸钠加入水中,加热至55℃,搅拌,得到硅酸钠水溶液;
进一步,所述的搅拌,搅拌速率为300rpm,搅拌时间为10min。
(2)将氮化硅、滑石粉和石墨粉经研磨机研磨50min,直至目数达到1000目;
(3)将步骤(2)得到的混合粉末加入硅酸钠水溶液中进行第一次搅拌分散,再加入乙醇进行第二次搅拌后即可。
进一步,所述的第一次搅拌,搅拌速率为200rpm,搅拌时间为90min;所述的第二次搅拌,搅拌速率为600rpm,搅拌时间为120min。
3、所述铝合金在线取样工具涂料的使用方法:先将取样工具预热至50℃,采用毛刷将制得的涂料均匀涂刷在取样工具的外表面,涂刷厚度为0.2mm,涂刷完成后用喷灯将涂料表面点燃,待涂料燃烧完毕后用喷灯外焰继续烘烤3min即可。
实施例3
1、一种铝合金在线取样工具涂料,按质量分数计,由以下原料组成:硅酸钠9%、氮化硅8%、滑石粉25%、石墨粉3%、水19.8%、其余为乙醇。
进一步,所述的氮化硅为微米级氮化硅,粒度尺寸为5μm。
进一步,所述的滑石粉目数为600目;石墨粉目数为800目。
2、所述铝合金在线取样工具涂料的制备方法,包括以下步骤;
(1)将硅酸钠加入水中,加热至75℃,搅拌,得到硅酸钠水溶液;
进一步,所述的搅拌,搅拌速率为600rpm,搅拌时间为5min。
(2)将氮化硅、滑石粉和石墨粉经研磨机研磨90min,直至目数达到1000目;
(3)将步骤(2)得到的混合粉末加入硅酸钠水溶液中进行第一次搅拌分散,再加入乙醇进行第二次搅拌后即可。
进一步,所述的第一次搅拌,搅拌速率为500rpm,搅拌时间为60min;所述的第二次搅拌,搅拌速率为1200rpm,搅拌时间为60min。
3、所述铝合金在线取样工具涂料的使用方法:先将取样工具预热至60℃,采用毛刷将制得的涂料均匀涂刷在取样工具的外表面,涂刷厚度为1.0mm,涂刷完成后用喷灯将涂料表面点燃,待涂料燃烧完毕后用喷灯外焰继续烘烤8min即可。
对比例1
本对比例所述涂料各组分的质量百分比为:硅酸钠8%、氮化硅6%、滑石粉26%、石墨粉2%、水8%、其余为乙醇。
其制备方法参照实施例1中涂料的制备方法。
对比例2
本对比例所述涂料各组分的质量百分比为:硅酸钠8%、氮化硅1%、滑石粉26%、石墨粉2%、水16%、其余为乙醇。
其制备方法参照实施例1中涂料的制备方法。
对比例3
本对比例所述涂料各组分的质量百分比为:硅酸钠8%、氮化硅6%、滑石粉45%、石墨粉2%、水8%、其余为乙醇。
对实施例1-3和对比例1-3所制备的涂料进行性能测试,分别将涂料涂刷至取样勺表面,涂刷厚度为1mm,待涂料燃烧完毕后用喷灯外焰继续烘烤6min进行测试。涂料的测试结果如表1所示,试验过程中涂料若出现裂纹或涂料脱落情况,则不再进行相应的试验。
表1
样品 | 出现裂纹时间 | 涂料脱落时间 | 涂刷性能 | 吸潮状况 |
实施例1 | - | 24h | 好 | 无 |
实施例2 | 21h | - | 好 | 无 |
实施例3 | - | 21h | 好 | 无 |
对比例1 | - | 26h | 差 | 无 |
对比例2 | 12h | - | 好 | 明显 |
对比例3 | - | 10h | 好 | 轻微 |
从表中可以看出以下几点:
1.实施例1~3中可以看出,本发明提供的涂料与取样工具涂覆性能良好,不易发生脱落和裂纹。
2.综合实施例1和对比例1可以看出,硅酸钠与水的质量比例减少后,涂料的涂刷性能变差,影响涂料的使用性能,同时水含量比例的减少会使配制的涂料容易发生固化而失效;
3.综合实施例1和对比例2可以看出,氮化硅含量的减少使得涂料出现裂纹的时间变短,同时涂料的防潮性能也变差;
4.综合实施例1和对比例3可以看出,滑石粉含量的大量增加,使得涂料的粘附性时间大大减少,严重影响涂料的使用时间。
因石墨取样工具取样检测对合金液无污染现象,因而采用石墨取样工具作为对比进行试验,测试常用三种铝合金的检测对比结果,结果如表2、表3和表4所示。
表2 ZL101A合金成分检测对比(含量%)
合金元素 | Si | Mg | Fe | 其他杂质 | Al |
实施例1 | 7.173 | 0.338 | 0.110 | <0.05 | 其余 |
实施例2 | 7.178 | 0.347 | 0.112 | <0.05 | 其余 |
实施例3 | 7.172 | 0.342 | 0.103 | <0.05 | 其余 |
石墨工具 | 7.176 | 0.342 | 0.108 | <0.05 | 其余 |
HB962标准 | 6.5~7.5 | 0.2~0.4 | ≤0.2 | <0.15 | 其余 |
表3 ZL114A合金成分检测对比(含量%)
合金元素 | Si | Mg | Ti | Fe | 其他杂质 | Al |
实施例1 | 6.836 | 0.523 | 0.155 | 0.086 | <0.05 | 其余 |
实施例2 | 6.827 | 0.527 | 0.149 | 0.091 | <0.05 | 其余 |
实施例3 | 6.831 | 0.520 | 0.146 | 0.082 | <0.05 | 其余 |
石墨工具 | 6.834 | 0.525 | 0.152 | 0.088 | <0.05 | 其余 |
HB962标准 | 6.5~7.5 | 0.45~0.75 | 0.08~0.25 | - | <0.15 | 其余 |
表4 ZL201合金成分检测对比(含量%)
从上述三种合金的测试结果可以看出,使用涂料后的测试结果与石墨取样工具结果几乎无差异,说明该涂料有效防止了器具及涂料本身对铝液的污染。
Claims (8)
1.一种铝合金在线取样工具涂料,其特征在于,所述的涂料,按质量分数计,由以下原料组成:硅酸钠6-10%、氮化硅3-8%、滑石粉20-35%、石墨粉1-3%、水9-22%、其余为乙醇。
2.如权利要求1所述的一种铝合金在线取样工具涂料,其特征在于,所述的氮化硅为微米级氮化硅,粒度尺寸为1-20μm。
3.如权利要求1所述的一种铝合金在线取样工具涂料,其特征在于,所述的滑石粉目数为400-600目;石墨粉目数为600-800目。
4.一种铝合金在线取样工具涂料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将硅酸钠加入水中,加热至55-75℃,搅拌,得到硅酸钠水溶液;
(2)将氮化硅、滑石粉和石墨粉经研磨机研磨50-90min,直至目数达到1000-1200目;
(3)将步骤(2)得到的混合粉末加入硅酸钠水溶液中进行第一次搅拌分散,再加入乙醇进行第二次搅拌后即可。
5.如权利要求4所述的一种铝合金在线取样工具涂料的制备方法,其特征在于,所述的步骤(1)的搅拌,搅拌速率为300-600rpm,搅拌时间为5-10min。
6.如权利要求4所述的一种铝合金在线取样工具涂料的制备方法,其特征在于,所述的步骤(3)的第一次搅拌,搅拌速率为200-500rpm,搅拌时间为60-90min;所述的第二次搅拌,搅拌速率为600-1200rpm,搅拌时间为60-120min。
7.一种铝合金在线取样工具涂料的使用方法,其特征在于,具体步骤为:先将取样工具预热至50-60℃,采用毛刷将制得的涂料均匀涂刷在取样工具的外表面,涂刷厚度为0.2-1.0mm,涂刷完成后用喷灯将涂料表面点燃,待涂料燃烧完毕后用喷灯外焰继续烘烤3-8min即可。
8.一种铝合金在线取样工具涂料的应用,其特征在于,所述的涂料可应用于铸造过程中所有与铝合金液直接接触的设备、工具表面。
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GR01 | Patent grant | ||
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