CN114231063A - 涂料及其制备方法、在金属模具型腔喷涂涂料的方法 - Google Patents

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Abstract

一种涂料及其制备方法、在金属模具型腔喷涂涂料的方法，属于涂料技术领域。涂料由原料混合制得，按重量份数计，原料包括：主料20～30份、粘接剂3～5份以及水40～60份；主料包括重量比为10～14：2～6：3～6：1～3耐火骨料、玻璃粉、碳酸钙和氧化锌。该涂料具有较好的耐高温性能，且能够较牢固地粘附在金属模具型腔表面。

Description

涂料及其制备方法、在金属模具型腔喷涂涂料的方法
技术领域
本申请涉及涂料技术领域，具体而言，涉及一种涂料及其制备方法、在金属模具型腔喷涂涂料的方法。
背景技术
金属模具一般使用涂料来防止粘焊，使铸件便于脱型，减少高温下机械磨损，提高模具寿命。涂料的种类众多，但一般用于铝合金、镁合金等有色金属，而对于黑色金属挤压铸造工艺来说，液态金属温度高，对涂料的耐高温要求高。目前金属挤压铸造所用的涂料一般是水基胶体石墨，其有一定润滑性，但涂料的粘接性能存在缺陷。
发明内容
本申请提供一种涂料及其制备方法、在金属模具型腔喷涂涂料的方法，该涂料具有较好的耐高温性能，且能够较牢固地粘附在金属模具型腔表面。
本申请实施例是这样实现的：
第一方面，本申请实施例提供一种涂料，其由原料混合制得，按重量份数计，原料包括：主料20～30份、粘接剂3～5份以及水40～60份；
主料包括重量比为10～14：2～6：3～6：1～3耐火骨料、玻璃粉、碳酸钙和氧化锌。
第二方面，本申请实施例提供一种第一方面实施例的涂料的制备方法，包括：将主料与水混合，然后与粘接剂混合。
第三方面，本申请实施例提供一种在金属模具型腔喷涂涂料的方法，其包括：
将第一方面实施例的涂料喷涂在预热温度为160～280℃的金属模具型腔的表面。
本申请实施例至少具有如下有益效果：
涂料中的耐火骨料具有较好的耐火度，上述比例的耐火骨料使得涂料具有较好的耐高温性能。当涂料喷涂到预热温度为160～280℃的金属模具型腔的表面时，在160～280℃的温度条件下，上述比例的粘接剂使得涂料较好地粘附在金属模具型腔的表面，涂料中的玻璃粉、碳酸钙和氧化锌在金属模具型腔的表面遇热(金属熔体浇注时的热量)发生反应生成新相以提高粘接性能，从而使得涂料牢固地粘附在金属模具型腔的表面，无需因粘接不好而经常进行补充喷涂。此外，本申请的涂料仅需喷涂一层，故喷涂所花的时间较短，可以提高挤压铸造的生产节拍。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例1的涂料的二次电子图像；
图2为本申请实施例1的涂料在环境温度和1400℃下的XRD图；
图3为本申请实施例2的涂料在环境温度和1400℃下的XRD图。
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涂料及其制备方法、在金属模具型腔喷涂涂料的方法进行具体说明：
本申请实施例提供一种涂料，其由原料混合制得，按重量份数计，原料包括：主料20～30份、粘接剂3～5份以及水40～60份；
主料包括重量比为10～14：2～6：3～6：1～3耐火骨料、玻璃粉、碳酸钙和氧化锌。
涂料中的耐火骨料具有较好的耐火度，上述比例的耐火骨料使得涂料具有较好的耐高温性能。上述比例的粘接剂使得涂料较好地粘接性能，能够将主料中的各成分粘接在一起，涂料喷涂到目标物时，能够较好地粘附在目标物表面。
另外，本申请的发明人在研究中发现，涂料中的玻璃粉、碳酸钙和氧化锌在高温条件下能够发生反应生成新的相，该新相能够提高粘接性能。示例性地，该温度为1200～1600℃，例如为1200℃、1300℃、1400℃、1500℃或1600℃。而且，本申请的发明人发现，本申请实施例的涂料还具有较低的导热系数，这可能是由于涂料中具有孔隙造成的。其中，碳酸钙可以采用轻质碳酸钙和/或重质碳酸钙，轻质碳酸钙相较于重质碳酸钙比表面积更大，颗粒更加细腻，更有利于反应的进行。
在一些实施方案中，按重量份数计，主料为20份、22份、24份、25份、26份、28份或30份。
在一些实施方案中，按重量份数计，粘接剂为3份、4份或5份。
在一些实施方案中，按重量份数计，水为40份、45份、50份、55份或60份。
示例性地，粘接剂包括水玻璃。水玻璃具有良好的粘接性能，能够使得主料中的各成分稳定地粘接在一起。
可选地，水为去离子水，可以理解的是，水也可以是矿泉水或自来水，本申请实施例对水的具体形式不做限定。
示例性地，耐火骨料包括氧化铝粉和锆英粉中的至少一种。
氧化铝粉和锆英粉的耐火度均在1700℃以上，涂料喷涂到模具型腔之后，再在模具型腔内浇注金属熔体，涂料能够承受的温度较高，能够适用的金属熔体的温度范围较宽，适应性强。
示例性地，耐火骨料、玻璃粉、碳酸钙和氧化锌的重量比12:3:3:1、12:4:6:1、12:5:3:2、10:3:3:3、10:2:5:1、14:4:4:1或14:6:3:2。
在一些实施方案中，主料中还包括硅藻土，硅藻土与耐火骨料的重量比为4:1～2。
硅藻土具有孔隙度大、吸收性强和化学性质稳定的特点，添加在涂料中能够增加涂膜的耐磨性和抗划痕性能。
进一步地，在一些实施方案中，按重量份数计，所述原料还包括1～2份悬浮剂。
上述比例的悬浮剂能够使得涂料中的各组分分散较均匀，悬浮性较好，不易板结。可选地，悬浮剂包括硅酸镁铝和凹凸棒土中的至少一种。
进一步，在使用本申请实施例的涂料时，如果涂料经过了长时间的静置，可以先进行搅拌，然后再使用。
本申请实施例还提供一种涂料的制备方法，其包括：将主料与水混合，然后与粘接剂混合。
将主料先与水混合能够使得各组分在水中分散，再与粘接剂混合能够使得各组分在涂料中比较均匀。
在一些实施方案中，将主料与水混合的步骤包括：将主料与一部分的所述水混合成糊状，然后再与余下的水混合。
该种方式能够使得主料中的各组分更加均匀地分散在水中。可选地，与所述主料混合形成糊状的水为5～10份。
当原料中包括悬浮剂时，将主料与水混合后，先与悬浮剂混合后，再与粘接剂混合。
由于悬浮剂为固状物，将主料与水混合后，先与悬浮剂混合后，能够使得悬浮剂比较均匀地在水中，然后再与粘接剂混合，能够使得各组分在涂料中比较均匀。
本申请实施例还包括一种在金属模具型腔喷涂涂料的方法，包括：
将本申请实施例的涂料喷涂在预热温度为160～280℃的金属模具型腔的表面。
当涂料喷涂到预热温度为160～280℃的金属模具型腔的表面时，在160～280℃的温度条件下，上述比例的粘接剂使得涂料较好地粘附在金属模具型腔的表面。本申请的发明人经研究发现，如果金属模具型腔没有经过预热达到160～280℃，则涂料不容易粘附在金属模具型腔的表面，则不能达到防止粘焊的效果。
当向金属模具型腔中浇注金属熔体后，涂料中的玻璃粉、碳酸钙和氧化锌在金属模具型腔的表面遇热(金属熔体浇注时的热量)发生反应生成新相以提高粘接性能，从而使得涂料牢固地粘附在金属模具型腔的表面，无需因粘接不好而经常进行补充喷涂，此外，本申请的涂料仅需喷涂一层，故喷涂所花的时间较短，可以提高挤压铸造的生产节拍。
示例性地，预设温度为160℃、180℃、200℃、220℃、240℃、260℃或280℃。
可选地，喷涂涂料时可采用喷枪进行喷涂。示例性地，涂料喷涂时与金属模具型腔的表面的距离为30～50cm，即是说，喷枪的出料口与金属模具型腔的表面的距离为30～50cm，例如为30cm、35cm、40cm、45cm或50cm。
示例性地，涂料喷涂在金属模具型腔的表面的厚度为0.2～0.8mm，例如为0.2mm、0.4mm、0.6mm或0.8mm。
以下结合实施例对本申请的涂料及其制备方法、在金属模具型腔喷涂涂料的方法作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种涂料，其由原料混合制得，其中，原料包括硅酸镁铝1g、水玻璃3g、去离子水50g和主料。主料为：氧化铝粉10g、硅藻土3g、玻璃粉2g、轻质碳酸钙3g和氧化锌2g。
该涂料的制备方法包括：将主料混合搅拌均匀，加入8g水混合形成糊状，然后再将余下的水加入进行搅拌10min，继续加入硅酸镁铝混合搅拌10min，然后加入水玻璃搅拌5min，制得涂料。
实施例2
本实施例提供一种涂料及其制备方法，制备方法与实施例1相同，本实施例的涂料与实施例1的涂料的不同之处仅在于，本实施例将实施例1的氧化铝粉替换成了锆英粉。
实施例3
本实施例提供一种涂料及其制备方法，制备方法与实施例1相同，本实施例的涂料与实施例1的涂料的不同之处仅在于主料不同，本实施例的主料为：氧化铝粉14g、玻璃粉6g、轻质碳酸钙2g和氧化锌3g。
实施例4
本实施例提供一种涂料及其制备方法，制备方法与实施例1相同，本实施例的涂料与实施例1的涂料的不同之处仅在于省略了硅酸镁铝。
对比例1
本对比例提供一种涂料及其制备方法，制备方法与实施例1相同，本对比例的涂料与实施例1的涂料的不同之处仅在于主料不同，本对比例的主料为氧化铝粉10g。
试验例1
(1)对本申请实施例1～实施例4以及对比例1的涂料的导热系数进行检测，其结果记录在表1中。其中，导热系数测试方法参照测试标准：GB/T22588-2008《闪光法测量热扩散系数或导热系数》进行，测试设备型号为LFA467，试样尺寸为10mm×10mm×2mm，测试温度为常温。
(2)对本申请实施例1～实施例4以及对比例1的涂料的抗刮擦性能进行测试，其结果记录在表1中。其中，抗刮擦性能的测试步骤包括：将实施例1～实施例4以及对比例1的涂料分别喷涂在温度为1000℃的金属件表面，形成涂层，利用刷子刮擦涂层，观察涂层的脱落情况。
表1.涂料的导热系数和粘接性能测试结果
导热系数W/(m*K) 高温抗刮擦性能
实施例1 0.556 不脱落
实施例2 0.339 不脱落
实施例3 0.486 不脱落
实施例4 0.581 不脱落
对比例1 0.572 脱落部分
从表1的结果可以看出，本申请实施例1～4的涂料的抗刮擦性能均比对比例1的涂料好。通过对比实施例1和对比例1，可以发现实施例1的导热系数低于对比例1的导热系数。
试验例2
将本申请实施例1的涂料放在扫描电镜下进行观察，得到放大5000倍的二次电子像图，如图1所示。
从图1中可以看出，本申请实施例1的涂料中具有孔隙，这可能是导致涂料具有较低的导热系数的原因。
试验例3
将实施例1和实施例2的涂料分别喷涂在温度200℃的不锈钢表面，然后烘干后快速放置于1400℃的保温炉中60-120s，随后迅速取出，收集不锈钢表面的涂料进行XRD测试，其结果分别如图2和图3所示，其中，图2和图3中的AT代表环境温度。
从图2和图3的结果可以看出，实施例1和实施例2的涂料在1400℃的温度条件下发生反应生成了新相。
以上所述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 (10)

1.一种涂料，其特征在于，其由原料混合制得，按重量份数计，所述原料包括：主料20～30份、粘接剂3～5份以及水40～60份；
所述主料包括重量比为10～14：2～6：3～6：1～3耐火骨料、玻璃粉、碳酸钙和氧化锌。
2.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述耐火骨料包括氧化铝粉和锆英粉中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述粘接剂包括水玻璃。
4.根据权利要求1～3任一项所述的涂料，其特征在于，所述主料还包括硅藻土，所述硅藻土与所述耐火骨料的重量比为4:1～2。
5.根据权利要求1～3任一项所述的涂料，其特征在于，按重量份数计，所述原料还包括1～2份悬浮剂；可选地，所述悬浮剂包括硅酸镁铝和凹凸棒土中的至少一种。
6.一种如权利要求1～5任一项所述涂料的制备方法，其特征在于，包括：将所述主料与所述水混合，然后与所述粘接剂混合。
7.根据权利要求6所述的涂料的制备方法，其特征在于，所述原料还包括1～2份悬浮剂，将所述主料与所述水混合后，先与所述悬浮剂混合后，再与所述粘接剂混合；可选地，所述悬浮剂包括硅酸镁铝和凹凸棒土中的至少一种。
8.根据权利要求6或7所述的涂料的制备方法，其特征在于，将所述主料与所述水混合的步骤包括：将所述主料与一部分的所述水混合成糊状，然后再与余下的所述水混合；可选地，与所述主料混合形成糊状的所述水为5～10份。
9.一种在金属模具型腔喷涂涂料的方法，其特征在于，包括：
将权利要求1～5任一项所述的涂料喷涂在预热温度为160～280℃的所述金属模具型腔的表面。
10.根据权利要求9所述的金属模具型腔喷涂涂料的方法，其特征在于，所述涂料喷涂时与所述金属模具型腔的表面的距离为30～50cm；和/或，所述涂料喷涂在所述金属模具型腔的表面的厚度为0.2～0.8mm。
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