專利名稱：一種高熔點金屬液態(tài)模鍛涂料及其制備和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液態(tài)模鍛或擠壓鑄造高熔點金屬用涂料及其制備和使用方法。
背景技術(shù)：
液態(tài)模鍛(也稱擠壓鑄造)是一種近凈形高品質(zhì)鑄件生產(chǎn)技術(shù)。這一技術(shù) 用于鋼鐵一類的高熔點金屬時，由于金屬熔體的高溫和高的成形壓力作用，模 具經(jīng)常出現(xiàn)熔焊和變形，導(dǎo)致模具出現(xiàn)異常破壞，影響了鋼鐵材料的液態(tài)模鍛 推廣應(yīng)用。為解決這一問題，提高模具壽命，人們曾選用高級模具材料，甚至 是用高溫合金制造模具，雖然有一定改善，但模具壽命仍然是推廣應(yīng)用的限制 環(huán)節(jié)。使用涂料來保護模具是提高模具壽命的一條簡易可行的技術(shù)路線。在有 色金屬的擠壓鑄造中就是通過使用涂料，使模具壽命提高到工業(yè)接受的程度。 但適用于有色金屬液態(tài)模鍛的涂料在高熔點黑色金屬液態(tài)模鍛中并不能發(fā)揮期 望的作用，模具熔焊和沖蝕現(xiàn)象依然經(jīng)常出現(xiàn)。
現(xiàn)有技術(shù)中，有一些適用于鋼鐵材料鑄造的涂料。中國重慶鋼鐵(集團)
有限公司發(fā)明了一種Al203-SiC-C系涂料(專利號ZL99115164.X)，其特征在于 涂料的組成為AlA:45—65份(以重量計)，Si02: 8—20份(重量)，SiC: 5—12 份(重量)，C: 8—15份(重量)。采用這種涂料能減低金屬熔液和熔渣對鐵水罐襯 的侵蝕和滲透，可以提高鐵水罐的使用壽命，使鐵水罐不"粘包"。但這一涂料 因與金屬模具的附著力不足，易導(dǎo)致涂料脫落，在液態(tài)模鍛中無法使用。華南 理工大學(xué)隋賢棟；姚錫凡；杜隆有等發(fā)明了一種離心鑄造管型涂料 (ZL95103459.6)，其組成及其重量比是100份基料、100 120份水、5 8份膨潤土、 0. 15 0. 3份Na2C03、還可加入O. 1 0. 3份陰離子表面活性劑，其中， 基料是硅藻土和石英粉，該涂料具有很好的懸浮性，低的發(fā)氣性、很好的脫模性 及抗鐵水沖刷性能和絕熱耐火性能。但是，這種涂料用于液態(tài)模鍛合金鋼材料 時，耐火度不足，高溫強度較低，高壓下易潰散，仍不能有效提高模具壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是為解決高熔點合金液態(tài)模鍛中模具壽命低的問題，提供了一 種用于高熔點金屬液態(tài)模鍛，對模具進行有效保護的涂料及其制備和使用方法。 本發(fā)明的技術(shù)方案
一種高熔點金屬液態(tài)模鍛涂料，包括底層和面層兩層涂料，兩層涂料均 由粒度為200 500目的基料、懸浮劑、粘結(jié)劑、載體、消泡劑組成；
底層涂料包括基料為經(jīng)過擴容處理的硅藻土，懸浮劑為鈉膨潤土和CMC 鈉鹽的混合物；粘結(jié)劑為水玻璃和六偏磷酸鈉的混合物；載體是水；消泡劑 是正丁醇；
底層涂料組分的質(zhì)量比基料為IOO份，懸浮劑O. 1 4份，粘結(jié)劑2 25份，載體100 300份，消泡劑0.01 0. 05份；
其中，懸浮劑中鈉膨潤土與CMC鈉鹽的質(zhì)量比為2 8: 1,粘結(jié)劑中水玻
璃與六偏磷酸鈉的質(zhì)量比為25 100: 1;
面層涂料包括基料為鎂橄欖石或者鉻鐵礦或者鋁礬土中的一種，懸浮
劑為鈉膨潤土和CMC鈉鹽的混合物，粘結(jié)劑是磷酸鋁和六偏磷酸鈉的混合物， 載體是水；消泡劑是正丁醇；
面層涂料組分的質(zhì)量比基料100份，懸浮劑O. 1 4份，粘結(jié)劑2 25 份，載體100 300份，消泡劑0.01 0.05份；
其中懸浮劑中鈉膨潤土與CMC鈉鹽的質(zhì)量比10 15: 1 2，粘結(jié)劑中磷酸鋁和六偏磷酸鈉的質(zhì)量比為25 100: 1。
一種高熔點金屬液態(tài)模鍛涂料制備和使用方法包括如下步驟 步驟l，按底層涂料組分的質(zhì)量比基料為100份，懸浮劑0.1 4份， 粘結(jié)劑2 25份，水100 300份，正丁醇O. 01 0. 05份；
其中，懸浮劑中鈉膨潤土與CMC鈉鹽的質(zhì)量比為2 8: 1，粘結(jié)劑中水
玻璃與六偏磷酸鈉的質(zhì)量比為25 100: 1;
按面層涂料組分的質(zhì)量比基料100份，懸浮劑O. 1 4份，粘結(jié)劑2 25份，水100 300份，正丁醇O. 01 0.05份；
其中懸浮劑中鈉膨潤土與CMC鈉鹽的質(zhì)量比10 15: 1 2，粘結(jié)劑中磷
酸鋁和六偏磷酸鈉的質(zhì)量比為25 100: 1;
步驟2，將底層涂料或面層涂料攪拌均勻后，靜置3 8小時，待用； 步驟3，將底層涂料噴涂或涂刷在預(yù)熱至150 35(TC的金屬模具表面， 涂層厚度O. 1 0.8mm;待底層涂料干燥后，將面層涂料噴涂或涂刷在底層涂 料的表面，涂層厚度0.1 0.8mm;干燥后，澆注金屬熔體進行液態(tài)模鍛或擠 壓鑄造。
本發(fā)明的有益效果
液態(tài)模鍛是在高溫高壓條件下進行液態(tài)金屬成形的工藝方法，要求涂料 既具有高的耐火度，又具有高的隔熱性；既具有與金屬模具之間有高的附著 力，又具有高的內(nèi)聚力；既具有高的室溫強度，又具有高的高溫強度。所以， 單一涂料很難滿足要求這種復(fù)雜苛刻的要求。本發(fā)明采用底層和面層兩層涂 料很好地滿足了這些要求。底層涂料不與高溫金屬液直接接觸，主要起隔熱 作用，與金屬模具間高的附著力。采用經(jīng)過擴容處理的硅藻土為基料，獲得 了很好的隔熱性，使用水玻璃和六偏磷酸鈉的混合物作為粘結(jié)劑可以提高涂料的抗曝裂性，并與模具型腔表面有較好的潤濕性和小的發(fā)氣量。以鈉膨潤
土和CMC鈉鹽的混合物為懸浮劑，有效克服了鈉膨潤土或CMC鈉鹽單一懸浮 劑容易發(fā)生的沉淀結(jié)塊現(xiàn)象。
面層涂料與高溫金屬液直接接觸，要求具有高的耐火度和高的高溫強度 以及不與金屬液反應(yīng)。三種不同基料的面層涂料適用場合不同。鎂橄欖石基 料的面層涂料適用于液態(tài)模鍛錳含量大于2%的合金鋼，鉻鐵礦基料的面層 涂料適用于鉻含量大于2%的合金鋼，鋁礬土基料的面層涂料適用于各種低 合金鋼和普通碳鋼。以鈉膨潤土和CMC鈉鹽的混合物為懸浮劑，可以有效克 服了鈉膨潤土或CMC鈉鹽單一懸浮劑容易發(fā)生的沉淀結(jié)塊現(xiàn)象。以磷酸鋁和 六偏磷酸鈉的混合物為粘結(jié)劑賦予了涂料高的耐火度、高的熱穩(wěn)定性以及與 底層涂料間高的附著力。
具體實施例方式
高熔點金屬包括ZGMnl3、高鉻鑄鐵、普通鋼等。
一種用于ZGMnl3液態(tài)模鍛用涂料，它由底層和面層兩層涂料組成。兩層 涂料均由粒度為200 500目的基料、載體、粘結(jié)劑、懸浮劑、消泡劑。
底層涂料為經(jīng)過擴容處理的硅藻土，懸浮劑為鈉膨潤土和CMC鈉鹽的混 合物；粘結(jié)劑為水玻璃和六偏磷酸鈉的混合物，載體是自來水，消泡劑是正 丁醇。
底層涂料選擇3種符合要求的配比(質(zhì)量)
(1) 基料為100份，懸浮劑0.1份，粘結(jié)劑2份，載體100份。消泡劑 O.Ol份。其中懸浮劑中鈉膨潤土與CMC鈉鹽的質(zhì)量比為2: 1，粘結(jié)劑中水玻 璃與六偏磷酸鈉的質(zhì)量比為25: 1。
(2) 基料為100份，懸浮劑2份，粘結(jié)劑12份，載體200份。消泡劑0.03份。其中懸浮劑中鈉膨潤土與CMC鈉鹽的質(zhì)量比為5: 1，粘結(jié)劑中水玻 璃與六偏磷酸鈉的質(zhì)量比為60: 1。
(3)基料為100份，懸浮劑4份，粘結(jié)劑25份，載體300份。消泡劑 0.05份。其中懸浮劑中鈉膨潤土與CMC鈉鹽的質(zhì)量比為8: 1，粘結(jié)劑中水玻 璃與六偏磷酸鈉的質(zhì)量比為100: 1。
面層涂料的基料為鎂橄欖石，懸浮劑為鈉膨潤土和CMC鈉鹽的混合物。 粘結(jié)劑是磷酸鋁和六偏磷酸鈉的混合物。
面層涂料選擇6種符合要求質(zhì)量配比-
(1) 基料鎂橄欖100份，懸浮劑0.1份，粘結(jié)劑2份，載體100份。消 泡劑0.01份。其中懸浮劑中鈉膨潤土與CMC鈉鹽的質(zhì)量比10: 1，粘結(jié)劑中 磷酸鋁和六偏磷酸鈉的質(zhì)量比為25: 1。
(2) 基料鎂橄欖100份，懸浮劑2份，粘結(jié)劑12份，載體200份。消 泡劑0.03份。其中懸浮劑中鈉膨潤土與CMC鈉鹽的質(zhì)量比12: 1，粘結(jié)劑中 磷酸鋁和六偏磯酸鈉的質(zhì)量比為60: 1。
(3) 基料鎂橄欖100份，懸浮劑4份，粘結(jié)劑25份，載體300份。消 泡劑0.05份。其中懸浮劑中鈉膨潤土與CMC鈉鹽的質(zhì)量比15: 2，粘結(jié)劑中 磷酸鋁和六偏磷酸鈉的質(zhì)量比為100: 1。
一種用于高鉻鑄鐵液態(tài)模鍛用涂料，它由底層和面層兩層涂料組成。兩 層涂料均由粒度為200 500目的基料、載體、粘結(jié)劑、懸浮劑、消泡劑。
底層涂料為經(jīng)過擴容處理的硅藻土，懸浮劑為鈉膨潤土和CMC鈉鹽的混 合物；粘結(jié)劑為水玻璃和六偏磷酸鈉的混合物，載體是自來水，消泡劑是正 丁醇。
底層涂料選擇3種符合要求的配比(質(zhì)量)(1) 基料為100份，懸浮劑0.1份，粘結(jié)劑2份，載體100份。消泡劑 O.Ol份。其中懸浮劑中鈉膨潤土與CMC鈉鹽的質(zhì)量比為2: 1，粘結(jié)劑中水玻 璃與六偏磷酸鈉的質(zhì)量比為25: 1。
(2) 基料為100份，懸浮劑2份，粘結(jié)劑12份，載體200份。消泡劑 0.03份。其中懸浮劑中鈉膨潤土與CMC鈉鹽的質(zhì)量比為5: 1，粘結(jié)劑中水玻 璃與六偏磷酸鈉的質(zhì)量比為60: 1。
(3) 基料為100份，懸浮劑4份，粘結(jié)劑25份，載體300份。消泡劑 0.05份。其中懸浮劑中鈉膨潤土與CMC鈉鹽的質(zhì)量比為8: 1，粘結(jié)劑中水玻 璃與六偏磷酸鈉的質(zhì)量比為100: 1。
面層涂料的基料為鉻鐵礦，懸浮劑為鈉膨潤土和CMC鈉鹽的混合物。粘 結(jié)劑是磷酸鋁和六偏磷酸鈉的混合物。
面層涂料選擇6種符合要求質(zhì)量配比
(1) 基料鉻鐵礦100份，懸浮劑O. l份，粘結(jié)劑2份，載體100份。消 泡劑0.01份。其中懸浮劑中鈉膨潤土與CMC鈉鹽的質(zhì)量比10: 1，粘結(jié)劑中 磷酸鋁和六偏磷酸鈉的質(zhì)量比為25: 1。
(2) 基料鉻鐵礦100份，懸浮劑2份，粘結(jié)劑12份，載體200份。消 泡劑0.03份。其中懸浮劑中鈉膨潤土與CMC鈉鹽的質(zhì)量比12: 1，粘結(jié)劑中 磷酸鋁和六偏磷酸鈉的質(zhì)量比為60: 1。
(3) 基料鉻鐵礦100份，懸浮劑4份，粘結(jié)劑25份，載體300份。消 泡劑0.05份。其中懸浮劑中鈉膨潤土與CMC鈉鹽的質(zhì)量比15: 1，粘結(jié)劑中 磷酸鋁和六偏磷酸鈉的質(zhì)量比為100: 1。
一種用于普碳鋼液態(tài)模鍛用涂料，它由底層和面層兩層涂料組成。兩層 涂料均由粒度為200 500目的基料、載體、粘結(jié)劑、懸浮劑、消泡劑。底層涂料為經(jīng)過擴容處理的硅藻土，懸浮劑為鈉膨潤土和CMC鈉鹽的混 合物；粘結(jié)劑為水玻璃和六偏磷酸鈉的混合物，載體是自來水，消泡劑是正 丁醇。
底層涂料選擇3種符合要求的配比(質(zhì)量)
(1) 基料為100份，懸浮劑0. 1份，粘結(jié)劑2份，載體100份。消泡劑 O.Ol份。其中懸浮劑中鈉膨潤土與CMC鈉鹽的質(zhì)量比為2: 1，粘結(jié)劑中水玻 璃與六偏磷酸鈉的質(zhì)量比為25: 1。
(2) 基料為100份，懸浮劑2份，粘結(jié)劑12份，載體200份。消泡劑 0.03份。其中懸浮劑中鈉膨潤土與CMC鈉鹽的質(zhì)量比為5: 1，粘結(jié)劑中水玻 璃與六偏磷酸鈉的質(zhì)量比為60: 1。
(3) 基料為100份，懸浮劑4份，粘結(jié)劑25份，載體300份。消泡劑 0.05份。其中懸浮劑中鈉膨潤土與CMC鈉鹽的質(zhì)量比為8: 1，粘結(jié)劑中水玻 璃與六偏磷酸鈉的質(zhì)量比為100: 1
面層涂料的基料為鋁礬土，懸浮劑為鈉膨潤土和CMC鈉鹽的混合物。粘 結(jié)劑是磷酸鋁和六偏磷酸鈉的混合物。
面層涂料選擇6種符合要求質(zhì)量配比
(1) 基料鋁礬土 IOO份，懸浮劑O. l份，粘結(jié)劑2份，載體100份。消 泡劑0.01份。其中懸浮劑中鈉膨潤土與CMC鈉鹽的質(zhì)量比10: 1，粘結(jié)劑中 磷酸鋁和六偏磷酸鈉的質(zhì)量比為25: 1。
(2) 基料鋁礬土100份，懸浮劑2份，粘結(jié)劑12份，載體200份。消 泡劑0.03份。其中懸浮劑中鈉膨潤土與CMC鈉鹽的質(zhì)量比12: 1，粘結(jié)劑中 磷酸鋁和六偏磷酸鈉的質(zhì)量比為60: 1。
(3) 基料鋁礬土100份，懸浮劑4份，粘結(jié)劑25份，載體300份。消泡劑0.05份。其中懸浮劑中鈉膨潤土與CMC鈉鹽的質(zhì)量比15: 1，粘結(jié)劑中
磷酸鋁和六偏磷酸鈉的質(zhì)量比為100: 1。
這種高熔點金屬液態(tài)模鍛涂料的制備和使用方法包括如下步驟 步驟1，按上述組分和配比分別配制底層涂料和面層涂料。
步驟2,將底層涂料和面層涂料攪拌均勻后，靜置3小時。
步驟3，將底層涂料噴涂或涂刷在預(yù)熱至28(TC的金屬模具表面，厚度 0.3mm。待底層涂料干燥后，將面層涂料噴涂或涂刷在底層涂料的表面，厚度 0.4mra。干燥后澆ZGMn13、高鉻鑄鐵或普通鋼等高熔點金屬熔體進行比壓為 200MPa的液態(tài)模鍛或擠壓鑄造。
底層涂料和面層涂料攪拌均勻后，靜置時間大于8小時時沒有意義，實 際上都是在使用前配制。
金屬模具的預(yù)熱溫度，低于150。C時，涂料流淌嚴(yán)重，高于35(TC時，涂 料噴不上。
底層和面層的涂層厚度小于O. lmm時，起不到隔熱和耐高溫作用，大于 0.8 mm時，涂層容易開裂。
使用結(jié)果表明，本發(fā)明的涂料可以有效保護模具。
權(quán)利要求
1.一種高熔點金屬液態(tài)模鍛涂料，其特征在于，包括底層和面層兩層涂料，兩層涂料均由粒度為200～500目的基料、懸浮劑、粘結(jié)劑、載體、消泡劑組成；底層涂料包括基料為經(jīng)過擴容處理的硅藻土，懸浮劑為鈉膨潤土和CMC鈉鹽的混合物；粘結(jié)劑為水玻璃和六偏磷酸鈉的混合物；載體是水；消泡劑是正丁醇；底層涂料組分的質(zhì)量比基料為100份，懸浮劑0.1～4份，粘結(jié)劑2～25份，載體100～300份，消泡劑0.01～0.05份；其中，懸浮劑中鈉膨潤土與CMC鈉鹽的質(zhì)量比為2～8∶1，粘結(jié)劑中水玻璃與六偏磷酸鈉的質(zhì)量比為25～100∶1；面層涂料包括基料為鎂橄欖石或者鉻鐵礦或者鋁礬土中的一種，懸浮劑為鈉膨潤土和CMC鈉鹽的混合物，粘結(jié)劑是磷酸鋁和六偏磷酸鈉的混合物，載體是水；消泡劑是正丁醇；面層涂料組分的質(zhì)量比基料100份，懸浮劑0.1～4份，粘結(jié)劑2～25份，載體100～300份，消泡劑0.01～0.05份；其中懸浮劑中鈉膨潤土與CMC鈉鹽的質(zhì)量比10～15∶1～2，粘結(jié)劑中磷酸鋁和六偏磷酸鈉的質(zhì)量比為25～100∶1。
2. —種高熔點金屬液態(tài)模鍛涂料及其制備和使用方法，其特征在于，包括如下步驟步驟1，按底層涂料組分的質(zhì)量比基料為100份，懸浮劑0. 1 4份， 粘結(jié)劑2 25份，水100 300份，正丁醇0.01 0.05份；其中，懸浮劑中鈉膨潤土與CMC鈉鹽的質(zhì)量比為2 8: 1，粘結(jié)劑中水 玻璃與六偏磷酸鈉的質(zhì)量比為25 100: 1;按面層涂料組分的質(zhì)量比基料100份，懸浮劑0.1 4份，粘結(jié)劑2 25份，水100 300份，正丁醇0.01 0.05份；其中懸浮劑中鈉膨潤土與CMC鈉鹽的質(zhì)量比10 15: 1 2，粘結(jié)劑中磷酸鋁和六偏磷酸鈉的質(zhì)量比為25 100: 1;步驟2，將底層涂料或面層涂料攪拌均勻后，靜置3 8小時，待用； 步驟3，將底層涂料噴涂或涂刷在預(yù)熱至150 35(TC的金屬模具表面，涂層厚度O. 1 0.8mm;待底層涂料干燥后，將面層涂料噴涂或涂刷在底層涂料的表面，涂層厚度0.1 0.8mm;干燥后，澆注金屬熔體進行液態(tài)模鍛或擠壓鑄造。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高熔點金屬液態(tài)模鍛涂料及其制備和使用方法。有效解決了高熔點金屬液態(tài)模鍛模具壽命低的問題。底層和面層均由粒度為200～500目的基料100份、載體100～300份、粘結(jié)劑2～25份、懸浮劑0.1～25份、消泡劑0.01～0.05份組成。面層涂料的基料為鎂橄欖石或鉻鐵礦，底層涂料基料為經(jīng)過處理的硅藻土。懸浮劑為鈉膨潤土和CMC鈉鹽的混合物。面層涂料粘結(jié)劑是磷酸鋁和六偏磷酸鈉的混合物，底層涂料粘結(jié)劑為水玻璃和六偏磷酸鈉的混合物。將上述組分及配比混合均勻，靜置3～8小時備用。使用時將底層涂料涂在預(yù)熱至150～300℃金屬模具表面上，干燥后再將面層涂料涂在底層涂料上，干燥后進行液態(tài)模鍛。
文檔編號B22C3/00GK101293270SQ20081011517
公開日2008年10月29日 申請日期2008年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月18日
發(fā)明者劉華斌, 姚淑卿, 張勵忠, 張密蘭, 邢書明, 鮑培瑋 申請人:北京交通大學(xué)