一種耐高溫脫模涂料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種耐高溫脫模涂料，采用堿性硅溶膠、石墨粉、分散劑按100:5~20:0.1~1的比例制得；所述的堿性硅溶膠的SiO2含量為20~40%；所述的石墨粉的粒度為30~100目。本發(fā)明通過(guò)在堿性硅溶膠中添加石墨粉可大大降低其粘連性，涂刷后得到的涂料保護(hù)層厚薄均勻，平整光滑，底部側(cè)邊都可以保護(hù)到；且用量少，只需噴涂上薄薄一層，就可形成堅(jiān)固的保護(hù)膜，另外由于石墨粉與硅溶膠混合均勻，形成保護(hù)層后的石墨粉是分散在硅溶膠內(nèi)的，不會(huì)分散到鑄錠內(nèi)部，影響產(chǎn)品質(zhì)量。
【專利說(shuō)明】一種耐高溫脫模涂料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種耐高溫涂料，具體涉及一種能夠保護(hù)錠模經(jīng)得起高溫沖刷，不被高溫侵蝕的涂料。
【背景技術(shù)】
[0002]高溫涂料一般是指能長(zhǎng)期承受200°C以上的溫度，并能保持一定的物理化學(xué)性能，使被保護(hù)對(duì)象在高溫環(huán)境中能正常發(fā)揮作用的特殊功能性涂料。涂層作為一種保護(hù)材料，廣泛應(yīng)用于機(jī)械，電子電氣，航天航空、化工、建筑等領(lǐng)域。
[0003]隨著涂層領(lǐng)域的擴(kuò)展，一些常規(guī)涂層漸漸不能滿足新的使用要求，其中就包括涂層的耐溫性能。我們使用的絕大多數(shù)涂層都屬于有機(jī)涂層，其使用溫度大多限制在稍高一點(diǎn)的溫度，一般不超過(guò)250°C。若要能承受更高的溫度，一般就要考慮無(wú)機(jī)涂層了。
[0004]鐵合金/金屬硅生產(chǎn)過(guò)程中必須經(jīng)歷澆注成型的工序，鋼包內(nèi)的高溫液體會(huì)被倒入鑄鋼錠模中，然后逐漸冷卻凝固，最后通過(guò)傾倒將鐵合金/金屬硅塊倒出。為保護(hù)鑄鋼錠模不被1500°C的高溫液體侵蝕，通常需要在錠模內(nèi)形成隔層使液體不直接與錠模接觸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在以往的生產(chǎn)中，通常采用的隔層材料為石墨粉或硅塊/粉，通過(guò)將石墨粉或硅塊/粉撒在錠模內(nèi)以形成隔層。但其存在較多的缺點(diǎn):①石墨粉層厚薄不均，且錠模側(cè)邊難以形成保護(hù)石墨粉層太薄了對(duì)錠模難以起到有效保護(hù)，鋪厚了石墨粉的用量又偏大，成本較高；③石墨粉與錠模沒有粘接，高溫液體開始澆筑時(shí)形成的沖刷力很容易將石墨粉沖開，從而損傷錠模石墨粉密度小，鐵合金液/硅液密度大，部分石墨粉會(huì)浮起擴(kuò)散至液體內(nèi)，待冷卻后留在了鑄錠內(nèi)，增加雜質(zhì)碳的含量；⑤采用硅塊/粉時(shí)，不同批次的硅塊/粉作為隔層，倒入錠模內(nèi)的熔煉液體冷卻后會(huì)硅塊/粉融為一體，是熔煉液體中帶入更多的雜質(zhì)，且由于有一部分硅需要作為隔層流轉(zhuǎn)，降低了錠模的使用效率。本發(fā)明的目的是針對(duì)以上問(wèn)題，提供一種耐高溫脫模涂料，能夠克服高溫鐵合金液/硅液對(duì)錠模的侵蝕，延長(zhǎng)錠模使用壽命，且使鑄錠易于脫模，表面平整。
[0006]本發(fā)明提供了一種耐高溫脫模涂料，由以重量計(jì)的以下原料:堿性硅溶膠、石墨粉、分散劑按100:5~20:0.1~I的比例制得。
[0007]所述的堿性硅溶膠的SiO2含量為20-40%。
[0008]優(yōu)選的方案中，所采用的堿性硅溶膠的SiO2含量為30%。
[0009]所述的石墨粉的粒度為30-100目。石墨粉目數(shù)過(guò)低時(shí)分散不好，容易沉積；目數(shù)太聞時(shí)價(jià)格聞、且不易混勻
所述分散劑為硅酸鹽類分散劑，如硅酸鈉、硅酸鉀等；添加分散劑有利于堿性硅溶膠和石墨粉混合均勻，保持分散體系相對(duì)穩(wěn)定，其中硅酸鈉因其價(jià)格實(shí)惠最為常用。
[0010]優(yōu)選的配方中，所述涂料采用SiO2含量為30%的堿性硅溶膠、100目石墨粉、水玻璃按重量比100:8^10:0.5的比例制得。通過(guò)大量的試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，該方案為最佳配比，得到的涂料粘度適中，易于噴涂或刷涂，且采購(gòu)配制方便。堿性硅溶膠與石墨粉的配比比例主要依照涂料粘度適合的原則:若堿性硅溶膠濃度低，則石墨粉用量可提高，否則在噴涂側(cè)壁時(shí)水分蒸發(fā)速度趕不上涂料向下流淌的速度，導(dǎo)致涂層不均一；但堿性硅溶膠濃度高的話，石墨粉分散性降低，硅液與其粘連性增加，噴涂不方便。
[0011]將堿性硅溶膠、石墨粉、分散劑按照比例進(jìn)行混合，攪拌均勻后即可得到耐高溫脫模涂料。
[0012]當(dāng)硅溶膠水分蒸發(fā)時(shí)，膠體粒子可以牢固地附著在物體表面，粒子間形成硅氧鍵結(jié)合，是很好的粘合劑和添加劑。酸性硅溶膠是處于亞穩(wěn)定狀態(tài)，放置過(guò)程中會(huì)逐漸發(fā)生凝膠作用，尤其是高濃度硅溶膠的趨勢(shì)更明顯，而堿性硅溶膠的穩(wěn)定性較高；另外酸性硅溶膠含有氫離子，與鑄鋼會(huì)發(fā)生一些反應(yīng)，從而緩慢腐蝕錠模。因而在此涂料中選用堿性硅溶膠作為原料。
[0013]由于硅溶膠可作為粘接劑使用，是低粘度的膠體溶液，分散性好，可充分浸入充填到錠模內(nèi)壁，使其表面平滑，并在脫水后形成堅(jiān)固的膜。單純使用硅溶膠作為高溫涂料是不可行的，因?yàn)槿廴诘墓枰号cSiO2會(huì)粘連，而本發(fā)明通過(guò)在堿性硅溶膠中添加石墨粉可大大降低其粘連性。
[0014]使用該涂料時(shí)，將耐高溫涂料噴涂或刷涂在錠模內(nèi)壁之后，涂料內(nèi)的水分蒸發(fā)，從而形成致密的平整的保護(hù)層。在實(shí)際的連續(xù)化生產(chǎn)中，鑄錠產(chǎn)品脫模后，錠模仍然是很熱的，將高溫涂料噴涂或刷涂上后，涂料內(nèi)水分蒸發(fā)極快，通常數(shù)秒鐘后就基本蒸發(fā)，形成保護(hù)層。關(guān)于涂層的厚度，由于硅水在一開始傾倒入錠模時(shí)，對(duì)錠模底部有較大的沖刷力。若涂層厚度太薄，則可能被硅水將底部涂層沖刷破壞，尤其是硅水剛開始接觸錠模的那個(gè)點(diǎn)。因此，錠模底部的涂層厚度不應(yīng)太薄，依照硅包傾倒的高度，約I一2_即可。
[0015]本發(fā)明提供的耐 高溫涂料還具有以下有益效果:
1)采用該涂料噴涂或者涂刷后的涂層厚薄均勻，平整光滑，底部側(cè)邊都可以保護(hù)到；
2)只需噴涂上薄薄一層，就可形成堅(jiān)固的保護(hù)膜，用量低，成本低；
3)由于石墨粉與硅溶膠混合均勻，形成保護(hù)層后的石墨粉是分散在硅溶膠內(nèi)的，故而不會(huì)分散到鑄錠內(nèi)部，影響產(chǎn)品質(zhì)量。
[0016]該種涂層配方是針對(duì)金屬硅冶煉澆鑄時(shí)硅水對(duì)錠模損傷大的情況下進(jìn)行開發(fā)的，其針對(duì)性強(qiáng)且配制簡(jiǎn)單，在沒有該涂層時(shí)硅水對(duì)錠模損傷的同時(shí)也會(huì)將錠模的金屬雜質(zhì)帶入硅中，使雜質(zhì)含量上升。配制該涂料時(shí)只需讓鑄鋼錠模與硅水間有一層能耐高溫的隔層且對(duì)硅水的污染小即可，并不要求硅錠脫模后涂層一定要保持完整，每次澆鑄后可以對(duì)破損點(diǎn)再進(jìn)行噴涂。該涂層成本低，平均每噸硅消耗的涂料僅約l_2kg，成本為3-5元，只需在簡(jiǎn)單的容器內(nèi)進(jìn)行攪拌，且保存時(shí)間較長(zhǎng)，使用方便，無(wú)毒無(wú)害。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施例表述的范圍。
[0018]實(shí)施例1:
一種耐高溫脫模涂料，采用SiO2含量為30%的堿性硅溶膠100份、80-100目的石墨粉8份，水玻璃0.5份，經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆蚝笾频?。使用時(shí)，采用噴槍將其噴于鑄鋼錠模表面，涂層厚度約1_，利用錠模脫模后自身的熱量涂層可極快地干燥，形成完整的涂層。待涂料保護(hù)層形成之后，將溫度為150(Tl55(rC的硅液從硅包緩慢傾倒入噴涂了高溫脫模涂料的錠模內(nèi)。待硅液冷卻凝固后，傾倒錠模，硅塊輕易脫落，表面平整。使用之后的錠模涂層基本完整，無(wú)侵蝕損傷。
[0019]實(shí)施例2:
一種耐高溫脫模涂料，采用SiO2含量為20%的堿性硅溶膠100份、80-100目的石墨粉15份，水玻璃0.5份。經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆蚝笾频?。使用時(shí)，采用噴槍將其噴于鑄鋼錠模表面，涂層厚度約2_，利用錠模脫模后自身的熱量涂層可極快地干燥。待涂料保護(hù)層形成之后，將溫度為150(Tl550°C的硅液從硅包緩慢傾倒入噴涂了高溫脫模涂料的錠模內(nèi)。待硅液冷卻凝固后，傾倒錠模，硅塊輕易脫落，表面平整。使用之后的錠模涂層基本完整，無(wú)侵蝕損傷。
[0020]實(shí)施例3:
一種耐高溫脫模涂料，采用SiO2含量為40%的堿性硅溶膠100份、80-100目的石墨粉8份，水玻璃0.8份。經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆蚝笾频?。使用時(shí)，采用噴槍將其噴于鑄鋼錠模表面，涂層厚度約1.5_，利用錠模脫模后自身的熱量涂層可極快地干燥。待涂料保護(hù)層形成之后，將溫度為150(Tl550°C的硅液從硅包緩慢傾倒入噴涂了高溫脫模涂料的錠模內(nèi)。待硅液冷卻凝固后，傾倒錠模，硅塊輕易脫落，表面平整。使用之后的錠模涂層基本完整，無(wú)侵蝕損傷。
[0021]實(shí)施例4:
一種耐高溫脫模涂料，采用SiO2含量為20%的堿性硅溶膠100份、80-100目的石墨粉20份，水玻璃0.2份。經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆蚝笾频?。使用時(shí)，采用噴槍將其噴于鑄鋼錠模表面，涂層厚度約1_，利用錠模脫模后自身的熱量涂層可極快地干燥。待涂料保護(hù)層形成之后，將溫度為150(Tl550°C的硅液從硅包緩慢傾倒入噴涂了高溫脫模涂料的錠模內(nèi)。待硅液冷卻凝固后，傾倒錠模，硅塊輕易脫落，`表面平整。使用之后的錠模涂層基本完整，無(wú)侵蝕損傷。
[0022]經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，使用上述涂料對(duì)錠模進(jìn)行保護(hù)后，錠模使用壽命從30-50次延長(zhǎng)為100次左右。如果使用過(guò)程中涂料保護(hù)層出現(xiàn)損傷，下次使用時(shí)只需在損傷點(diǎn)重新噴涂即可。
【權(quán)利要求】
1.一種耐高溫脫模涂料，其特征在于:由以重量計(jì)的以下原料:堿性硅溶膠、石墨粉、分散劑按100:5~20:0.1~I的比例制得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫脫模涂料，其特征在于:所述的堿性硅溶膠的SiO2含量為20~40%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的耐高溫脫模涂料，其特征在于:所述的堿性硅溶膠的SiO2含量為30%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫脫模涂料，其特征在于:所述的石墨粉的粒度為30~100目。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫脫模涂料，其特征在于:所述分散劑為硅酸鹽類分散劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫脫模涂料，其特征在于:所述涂料采用SiO2含量為30%的堿性硅溶膠、100目石墨粉、水玻璃按重量比100:8^10:0.5的比例制得。
7.權(quán)利要求1-6之一所述的耐高溫脫模涂料的制備方法，其特征在于:將堿性硅溶膠、石墨粉、分散劑按照比例進(jìn) 行混合，攪拌均勻后即可得到耐高溫脫模涂料。
【文檔編號(hào)】B22C3/00GK103551495SQ201310487080
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月17日
【發(fā)明者】張旭東, 曾富強(qiáng), 湯才洲 申請(qǐng)人:湖北三新硅業(yè)有限責(zé)任公司