專利名稱：鑄造用的高滲透性防粘砂涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種涂料及其制備方法，特別是一種鑄造用的高滲透性防粘砂涂料及 其制備方法。
背景技術(shù)：
鑄造涂料種類繁多，大體可以分為兩類水基涂料和有機溶劑涂料。其中有機溶 劑涂料在涂敷后經(jīng)點燃即可固化，與各種自硬砂工藝配合使用，可不需烘干，能縮短生產(chǎn)周 期，簡化工藝，節(jié)約能源，減少烘干設(shè)備投資，是被鑄造界廣為使用的一種快干涂料，已廣泛 應(yīng)用于鋼、鐵、有色鑄件的生產(chǎn)中。但在大型，特別是厚大鑄鋼件的生產(chǎn)應(yīng)用中進(jìn)展緩慢，這 是因為厚大鑄鋼件澆注溫度高，鑄件凝固緩慢，保溫時間長；而普通有機溶劑涂料滲透性較 差，涂層高溫強度、曝?zé)峥沽研阅艿?，發(fā)氣量較大，無法滿足厚大鑄鋼件惡劣的生產(chǎn)條件，以 致鑄件易出現(xiàn)大面積粘砂、夾砂、氣孔等缺陷。中國專利申請(申請?zhí)枮?3U8100. 1)公開了一種醇基及水基系列鉻鐵礦砂粉防 滲透粘砂鑄造涂料，其特征在于用鉻鐵礦砂制備砂型用鑄造涂料，其成分質(zhì)量百分比為粒 度粗于觀0目鉻鐵礦砂10 100%，280 325目各類輔助耐火粉分別可為0 90%，粘 結(jié)劑1. 0 3. 0%、懸浮劑1. 5 6. 0%、增稠劑0. 15 0. 5%，載體可為水或乙醇、甲醇或 異丙醇等。實踐證明該專利申請得到的涂料對砂型的滲透力較低且涂層的高溫強度不夠， 涂料容易沉淀結(jié)塊，不易存放，更無法滲入鑄型、芯空隙，防止鑄件粘砂；在厚大鑄鋼件長期 高溫環(huán)境下涂層的穩(wěn)定性較差，涂層易開裂、脫落，鋼水容易突破涂層滲進(jìn)砂型。中國專利申請(申請?zhí)枮?00910046096. 4)公開了一種用于大型鑄件的鋯英粉 醇基涂料，耐火骨料采用含&0265%以上鋯英粉，涂料粘結(jié)劑采用氧化松香樹脂和熱塑 性酚醛樹脂相配合，其占涂料的重量比例分別為氧化松香樹脂0. 3 0. 6%，熱塑性酚醛 樹脂0. 5 0. 8% ；本專利申請雖然能在砂型表面形成致密的薄膜以阻隔型砂中的水分對 涂料層的影響，又能使粘結(jié)系統(tǒng)在一定高溫梯度上保持其性能的有效和穩(wěn)定發(fā)揮、抵御鋼 水的持續(xù)高溫的沖刷，從而保證鑄件表面一定的質(zhì)量；但是作為粘結(jié)劑的氧化松香和熱塑 酚醛樹脂高溫下易燒損，高溫涂層強度差，鑄件容易產(chǎn)生夾砂；另外該專利申請得到的涂料 并未添加其它輔助滲透試劑，因此其滲透力不理想，不能有效地填補砂粒與砂粒間間隙，防 止機械粘砂；此外載體全部采用異丙醇，成本過高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足而提供一種鑄造用的高滲透性防粘砂 涂料，其滲透性強，發(fā)氣量小，防潮性能好，且具有很好的高溫強度及穩(wěn)定性，能有效防止鋼 水直接與砂型接觸造成粘砂缺陷。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種鑄造用的高滲透性防粘砂涂料，其由下列原料配制而 成耐火骨料、粘結(jié)劑、活性劑和載體；粘結(jié)劑的質(zhì)量為耐火骨料質(zhì)量的0. 5% 2. 5% ；活性 劑的質(zhì)量為耐火骨料質(zhì)量的0. 01% 0. 05% ；載體的質(zhì)量為耐火骨料質(zhì)量的40% 220% ；所述的耐火骨料為鋯英粉、鉻鐵礦粉中的一種或兩種的任意比例的混合物；所述的粘結(jié)劑為 酚醛樹脂或者是酚醛樹脂與氧化松香、硅酸乙脂中的一種或兩種以上的混合物，其中氧化 松香的質(zhì)量為耐火骨料質(zhì)量的0% 0. 5%，硅酸乙脂的質(zhì)量為耐火骨料質(zhì)量的0% 1% ；所 述的活性劑為烷基酚聚氧乙烯醚；所述的載體為乙醇。本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述的原料還包括增稠劑，增稠劑為聚乙烯醇縮丁 醛，聚乙烯醇縮丁醛的質(zhì)量為耐火骨料質(zhì)量的0. 1% 0. 5%。本發(fā)明更進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述的原料還包括懸浮劑，懸浮劑為鋰基膨潤土， 鋰基膨潤土的質(zhì)量為耐火骨料質(zhì)量的1. 5% 5. 0%。本發(fā)明再進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述的原料還包括消泡劑，消泡劑為正丁醇，正丁 醇的質(zhì)量為耐火骨料質(zhì)量的0.01% 0. 1%。本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述的耐火骨料為等比例質(zhì)量的鋯英粉與鉻鐵礦粉 的混合物(即耐火骨料中的鋯英粉與鉻鐵礦粉質(zhì)量相等)；所述的酚醛樹脂、氧化松香、硅酸 乙脂、烷基酚聚氧乙烯醚、乙醇、聚乙烯醇縮丁醛、鋰基膨潤土、正丁醇的質(zhì)量分別為耐火 骨料質(zhì)量的 ι. 5%、0· 1%、0· 4%、0· 03%、95%、0· 2%、5%、0· 05%。本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述的耐火骨料的顆粒度為250 325目或325 500 目。本發(fā)明的另一技術(shù)方案是一種鑄造用的高滲透性防粘砂涂料的制作方法，其主 要包括如下步驟
一、稱取耐火骨料、粘結(jié)劑、活性劑和載體作為原料；粘結(jié)劑的質(zhì)量為耐火骨料質(zhì)量的 0. 5% 2. 5% ；活性劑的質(zhì)量為耐火骨料質(zhì)量的0. 01% 0. 05% ；載體的質(zhì)量為耐火骨料質(zhì) 量的40% 220% ；耐火骨料為鋯英粉、鉻鐵礦粉中的一種或兩種的任意比例的混合物；粘 結(jié)劑為酚醛樹脂或者是酚醛樹脂與氧化松香、硅酸乙脂中的一種或兩種以上的混合物，其 中氧化松香的質(zhì)量為耐火骨料質(zhì)量的0% 0. 5%，硅酸乙脂的質(zhì)量為耐火骨料質(zhì)量的0% 1% ；載體為乙醇；活性劑為烷基酚聚氧乙烯醚；
二、制取備用中間料，用取得的部分乙醇將酚醛樹脂或氧化松香配成飽和溶液；
三、混制涂料
將部分乙醇、第二步得到的飽和溶液、硅酸乙脂、活性劑烷基酚聚氧乙烯醚混合攪拌 5 15分鐘，攪拌均勻，得到一次混料；
在一次混料中逐漸加入鋯英粉、鉻鐵礦粉，再攪拌15 30分鐘，加入余下的乙醇，攪拌 均勻，得到二次混料，即制得鑄造用的高滲透性防粘砂涂料。本發(fā)明的進(jìn)一步的另一技術(shù)方案是第一步中稱取的原料還包括增稠劑、懸浮劑 和消泡劑；增稠劑為聚乙烯醇縮丁醛，聚乙烯醇縮丁醛的質(zhì)量為耐火骨料質(zhì)量的0. 1% 0. 5% ；懸浮劑為鋰基膨潤土，鋰基膨潤土的質(zhì)量為耐火骨料質(zhì)量的1. 5% 5. 0% ；消泡劑為 正丁醇，正丁醇質(zhì)量為耐火骨料質(zhì)量的0.01% 0. 1% ；第二步的制取備用中間料中還要將 鋰基膨潤土用適量水使其充分溶脹，得到溶脹的鋰基膨潤土 ；用部分乙醇將聚乙烯醇縮丁 醛配成飽和溶液；
第三步在制取一次混料時還加入第二步得到的聚乙烯醇縮丁醛溶液、溶脹的鋰基膨潤 土 ；在制取二次混料時還要加入消泡劑正丁醇。本發(fā)明中用到的主要原料說明鋯英粉化學(xué)式&Si04，也稱硅酸鋯，Zr02>65%, Si02<33% ；其它微量成分Ti02<0. 4%、 Fe203<0. 5%、Ρ205<0· 5%、Α1203<0· 3%。鉻鐵礦粉是以鉻鐵礦(FeO · Cr2O3或!^eCr2O4)為主要成分的粉，鉻鐵礦是鉻和鐵 的氧化物礦物。酚醛樹脂，也叫電木，又稱電木粉，苯酚與甲醛縮聚而得；酚類和醛類的縮聚產(chǎn)物 通稱為酚醛樹脂，一般常指由苯酚和甲醛經(jīng)縮聚反應(yīng)而得的合成樹脂。硅酸乙酯，系列化學(xué)組成通式(C2H5O ^jinOlri，一般為n=l，其分子式為C8H2tlO4Si 或(C2H5O) 4Si。乙醇，俗稱酒精。聚乙烯醇縮丁醛，polyvinyl butyral，英文縮寫PVB，熱熔性高分子化合物。鋰基膨潤土，鋰基膨潤土是采用天然膨潤土經(jīng)碳酸鋰改性而成，既具有鈉基膨潤 土浸水水化膨脹性能，又具有有機膨潤土特性，在水和極性有機溶劑如乙醇中均能溶解成 膠體或充分溶脹，使涂料的粘度增強。正丁醇，英文名稱butylalcohol ；別名丁醇；分子式C4H10O ；CH3(CH2)30H。本發(fā)明得到的涂料與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下特點
本發(fā)明得到的涂料滲透性強，具有很好的高溫強度及穩(wěn)定性，發(fā)氣量小，此外還具有較 好的防潮性能；其原因除了實驗檢數(shù)據(jù)外(表2)，還在于其機理本發(fā)明采用250 500目 鋯英粉與鉻鐵礦粉為耐火骨料，配合活性劑烷基酚聚氧乙烯醚，大幅度提高了涂料的滲透 性能，促使涂料耐火骨料能有效地滲進(jìn)砂型，填補砂粒與砂粒間間隙，阻止鋼水滲入形成機 械粘砂；增稠劑聚乙烯醇縮丁醛的加入能控制涂料的滲透深度在二十五毫米左右，避免涂 料滲透過深，造成浪費；懸浮劑鋰基膨潤土使涂料的懸浮穩(wěn)定性好，易于保存；正丁醇可以 消除涂料在攪拌時因烷基酚聚氧乙烯醚帶來的泡沫，提高了涂料的穩(wěn)定性和涂刷性，還可 以使涂料的燃燒更為均勻；涂料粘結(jié)劑里除了酚醛樹脂和氧化松香外，還加了部分硅酸乙 脂，酚醛樹脂和氧化松香能保證涂料在常溫下有很好的涂掛性；硅酸乙脂具有較好的高溫 粘結(jié)性能，較長時間高溫下也能使涂料中的骨料緊密的粘合在一起，保證涂料在型砂表面 的涂掛及涂層強度，抵御鋼水的持續(xù)高溫沖刷，防止鋼水直接與砂型接觸造成粘砂缺陷，從 而保證鑄件的表面質(zhì)量；硅酸乙脂的加入還可以減少有機物加入量，使涂料的發(fā)氣量降低， 減少了鑄件氣孔傾向。本發(fā)明得到的涂料特別適合用作厚大鑄鋼件的型砂涂層，具有高滲透性和高溫強度。使用時，型砂涂層前0 0. 5mm厚度采用耐火骨料的粒度為325 500目的本發(fā) 明得到的涂料，涂層后0. 5 2. 5mm厚度采用耐火骨料的粒度為250 325目的本發(fā)明得 到的涂料，這樣使用效果會更好。為了更清楚地說明本發(fā)明，列舉以下實施例，但其對發(fā)明的范圍無任何限制。
具體實施例方式實施例1
稱取鋯英粉50千克、鉻鐵礦粉50千克、酚醛樹脂1. 5千克、氧化松香0. 1千克、硅酸乙 脂0. 4千克、烷基酚聚氧乙烯醚0. 03千克、乙醇95千克、聚乙烯醇縮丁醛0. 2千克、鋰基膨潤土 3千克、正丁醇0. 05千克；鋯英粉與鉻鐵礦粉顆粒度為325 500目，可以通過市場購 買顆粒度為325 500目，也可以通過成研磨325 500目。先將鋰基膨潤土用適量水使其充分溶脹，用部分乙醇(酒精)分別將酚醛樹脂、氧 化松香、聚乙烯醇縮丁醛配成飽和溶液，待用；使用時(為了達(dá)到最好的效果，余下的成分 最好在使用時才配制)，將部分乙醇、酚醛樹脂溶液、氧化松香溶液、聚乙烯醇縮丁醛溶液、 硅酸乙脂、溶脹的鋰基膨潤土、烷基酚聚氧乙烯醚倒入桶內(nèi)混合攪拌5 15分鐘(最好為10 分鐘)，攪拌均勻后，逐漸加入鋯英粉、鉻鐵礦粉、正丁醇，再攪拌15 30 (最好為20分鐘) 分鐘，加入余下的乙醇調(diào)整涂料波美度，這時涂料波美度基本在45 60之間，制得鑄造用 的高滲透性防粘砂涂料。
實施例2-20
實施例2-20除了原料成分及比例與實施例1有所差別外，其制作工藝同實施例1，所有 實施例1-20采用的原料成分如下表1所示。實施例1-20得到的鑄造用的高滲透性防粘砂涂料的測試特性如下表2所示。 表1
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1.一種鑄造用的高滲透性防粘砂涂料，其特征是其由下列原料配制而成耐火骨料、 粘結(jié)劑、活性劑和載體；粘結(jié)劑的質(zhì)量為耐火骨料質(zhì)量的0. 5% 2. 5% ；活性劑的質(zhì)量為耐 火骨料質(zhì)量的0. 01% 0. 05% ；載體的質(zhì)量為耐火骨料質(zhì)量的40% 220% ；所述的耐火骨料 為鋯英粉、鉻鐵礦粉中的一種或兩種的任意比例的混合物；所述的粘結(jié)劑為酚醛樹脂或者 是酚醛樹脂與氧化松香、硅酸乙脂中的一種或兩種以上的混合物，其中氧化松香的質(zhì)量為 耐火骨料質(zhì)量的0% 0. 5%，硅酸乙脂的質(zhì)量為耐火骨料質(zhì)量的0% 1% ；所述的活性劑為 烷基酚聚氧乙烯醚；所述的載體為乙醇。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄造用的高滲透性防粘砂涂料，其特征是所述的原料還包 括增稠劑，增稠劑為聚乙烯醇縮丁醛，聚乙烯醇縮丁醛的質(zhì)量為耐火骨料質(zhì)量的0. 1% 0. 5%O
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鑄造用的高滲透性防粘砂涂料，其特征是所述的原料 還包括懸浮劑，懸浮劑為鋰基膨潤土，鋰基膨潤土的質(zhì)量為耐火骨料質(zhì)量的1. 5% 5. 0%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鑄造用的高滲透性防粘砂涂料，其特征是所述的原料 還包括消泡劑，消泡劑為正丁醇，正丁醇的質(zhì)量為耐火骨料質(zhì)量的0. 01% 0. 1%。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鑄造用的高滲透性防粘砂涂料，其特征是所述的原料還包 括消泡劑，消泡劑為正丁醇，正丁醇質(zhì)量為耐火骨料質(zhì)量的0.01% 0. 1%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鑄造用的高滲透性防粘砂涂料，其特征是所述的耐火骨料 為等比例質(zhì)量的鋯英粉與鉻鐵礦粉的混合物；所述的酚醛樹脂、氧化松香、硅酸乙脂、烷基 酚聚氧乙烯醚、乙醇、鋰基膨潤土、正丁醇的質(zhì)量分別為耐火骨料質(zhì)量的1. 5%、0. 1%、0. 4%、 0. 03%、95%、5%、0. 05%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鑄造用的高滲透性防粘砂涂料，其特征是所述的耐火 骨料的顆粒度為250 325目或325 500目。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鑄造用的高滲透性防粘砂涂料，其特征是所述的耐火骨料 的顆粒度為250 325目或325 500目。
9.一種鑄造用的高滲透性防粘砂涂料的制作方法，其特征是其包括如下步驟一、稱取耐火骨料、粘結(jié)劑、活性劑和載體作為原料；粘結(jié)劑的質(zhì)量為耐火骨料質(zhì)量的 0. 5% 2. 5% ；活性劑的質(zhì)量為耐火骨料質(zhì)量的0. 01% 0. 05% ；載體的質(zhì)量為耐火骨料質(zhì) 量的40% 220% ；耐火骨料為鋯英粉、鉻鐵礦粉中的一種或兩種的任意比例的混合物；粘 結(jié)劑為酚醛樹脂或者是酚醛樹脂與氧化松香、硅酸乙脂中的一種或兩種以上的混合物，其 中氧化松香的質(zhì)量為耐火骨料質(zhì)量的0% 0. 5%，硅酸乙脂的質(zhì)量為耐火骨料質(zhì)量的0% 1% ；載體為乙醇；活性劑為烷基酚聚氧乙烯醚；二、制取備用中間料，用取得的部分乙醇將酚醛樹脂或氧化松香配成飽和溶液；三、混制涂料將部分乙醇、第二步得到的飽和溶液、硅酸乙脂、活性劑烷基酚聚氧乙烯醚混合攪拌 5 15分鐘，攪拌均勻，得到一次混料；在一次混料中逐漸加入鋯英粉、鉻鐵礦粉，再攪拌15 30分鐘，加入余下的乙醇，攪拌 均勻，得到二次混料，即制得鑄造用的高滲透性防粘砂涂料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鑄造用的高滲透性防粘砂涂料的制作方法，其特征是第一 步中稱取的原料還包括增稠劑、懸浮劑和消泡劑；增稠劑為聚乙烯醇縮丁醛，聚乙烯醇縮丁醛的質(zhì)量為耐火骨料質(zhì)量的0. 1% 0. 5% ；懸浮劑為鋰基膨潤土，鋰基膨潤土的質(zhì)量為耐火 骨料質(zhì)量的1. 5% 5. 0% ；消泡劑為正丁醇，正丁醇質(zhì)量為耐火骨料質(zhì)量的0. 01% 0. 1% ； 第二步的制取備用中間料中還要將鋰基膨潤土用適量水使其充分溶脹，得到溶脹的鋰基膨 潤土 ；用部分乙醇將聚乙烯醇縮丁醛配成飽和溶液；第三步在制取一次混料時還加入第二 步得到的聚乙烯醇縮丁醛溶液、溶脹的鋰基膨潤土 ；在制取二次混料時還要加入消泡劑正 丁醇。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鑄造用的高滲透性防粘砂涂料及其制備方法，其由下列原料配制而成耐火骨料、粘結(jié)劑、活性劑、增稠劑、懸浮劑、消泡劑和載體；粘結(jié)劑、活性劑、增稠劑、懸浮劑、消泡劑和載體的質(zhì)量分別為耐火骨料質(zhì)量的0.5%～2.5%、0.01%～0.05%、0.1%～0.5%、1.5%～5.0%、0.01%～0.1%、40%～220%；耐火骨料為鋯英粉、鉻鐵礦粉中的一種或兩種的任意比例的混合物；所述的粘結(jié)劑為酚醛樹脂或者是酚醛樹脂與氧化松香、硅酸乙脂中的一種或兩種以上的混合物;活性劑為烷基酚聚氧乙烯醚；載體為乙醇；增稠劑為聚乙烯醇縮丁醛；懸浮劑為鋰基膨潤土；消泡劑為正丁醇。
文檔編號B22C3/00GK102139342SQ20111005362
公開日2011年8月3日 申請日期2011年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月7日
發(fā)明者劉友成, 楊斌, 林正文, 羅政清, 談劍 申請人:衡陽中鋼衡重鑄鍛有限公司