一種燒結(jié)剝離型淺色鑄造涂料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開并提供了一種適用范圍廣、無污染、成本低、燒結(jié)剝離性能佳且穩(wěn)定性好的燒結(jié)剝離型淺色醇基鑄造涂料以及該鑄造涂料的制備方法。本發(fā)明提供的涂料完全不含石墨粉，而是采用含鋯復(fù)合硅酸鹽礦粉作為主要耐火基料，同時(shí)加入懸浮劑、粘結(jié)劑、消泡劑等，所用原材料價(jià)格低廉，來源充足；該涂料不僅具有優(yōu)良的燒結(jié)剝離性、抗粘砂性能和懸浮穩(wěn)定性，長期存放和運(yùn)輸過程中不易產(chǎn)生沉淀，而且生產(chǎn)成本低，也不污染環(huán)境，尤其突出的是其燒結(jié)剝離性能具有廣泛的適應(yīng)性，突破了傳統(tǒng)燒結(jié)剝離型涂料普遍存在的燒結(jié)剝離性適應(yīng)范圍窄的局限，不僅可用于生產(chǎn)各種鑄鋼件，也能用于生產(chǎn)各種鑄鐵和有色金屬鑄件。本發(fā)明應(yīng)用于鑄造涂料【技術(shù)領(lǐng)域】。
【專利說明】一種燒結(jié)剝離型淺色鑄造涂料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鑄造涂料，尤其涉及一種燒結(jié)剝離型淺色醇基鑄造涂料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鑄造涂料是防止鑄件表面產(chǎn)生粘砂、夾砂等缺陷，降低鑄件表面粗糙度，減少鑄件表面清整工作量的常用造型材料，具有多方面的技術(shù)效果和良好的綜合經(jīng)濟(jì)效益。
[0003]國內(nèi)目前普通鑄鐵涂料一般以微晶石墨粉和鱗片石墨粉為基本耐火材料。石墨粉耐火度高，價(jià)格較低，能有效防止由金屬滲透產(chǎn)生的粘砂缺陷。但是，石墨粉涂料呈黑色，在制備和使用時(shí)嚴(yán)重污染工作環(huán)境，惡化勞動(dòng)條件；石墨粉在高溫鐵水作用下還會(huì)氧化，使涂層強(qiáng)度和抗鐵水沖刷能力降低，導(dǎo)致厚大型鑄鐵件的抗粘砂效果不良；石墨粉涂料與呋喃樹脂砂的顏色相近，也容易引起漏涂。
[0004]淺白色的鋯英粉涂料(如專利CN86100032A “鑄鐵件型芯用淺色涂料”)能夠解決以上問題，而且目前也廣泛用于碳鋼、合金鋼和大型鑄鐵件生產(chǎn)。因?yàn)殇営⒎墼?540°C時(shí)可熱分解為ZrO2和SiO2,并開始燒結(jié)(SiO2的熔點(diǎn)較低)，具有一定的自燒結(jié)性。鋯英砂粉的燒結(jié)溫度與熔化溫度之間有一個(gè)較寬的溫度區(qū)間，這有利于它在金屬液澆注后產(chǎn)生燒結(jié)剝離，使鑄件表面容易清理。鋯英粉還幾乎不被熔融金屬或金屬氧化物浸潤，有利于阻止金屬液侵入鑄型孔隙，可減少機(jī)械粘砂缺陷。另外，鋯英粉在高溫下表現(xiàn)為中性至弱酸性，與堿性渣反應(yīng)緩慢，熱化學(xué)穩(wěn)定性高，可防止化學(xué)粘砂缺陷。
[0005]但是，鋯英粉資源稀缺，價(jià)格昂貴，還具有一定的放射性，應(yīng)限制使用。白剛玉和棕剛玉類涂料雖然對(duì)鑄鋼件和厚大型鑄鐵件的抗粘砂效果較好，但是成本仍然較高，燒結(jié)剝離性差，棕剛玉類涂料顏色也較深。例如專利CN1847336A “淺色醇基涂料”，以棕剛玉和鋯英粉為主要耐火材料，還含有10%?25%石墨粉。鉻鐵礦粉也具有類似鋯英粉的固相自燒結(jié)特性，而且不被鋼水潤濕，高溫導(dǎo)熱系數(shù)大，激冷能力強(qiáng)，涂料燒結(jié)剝離性和防止粘砂能力都較強(qiáng)，但是成本仍較高，顏色仍較深。
[0006]近年來，國內(nèi)替代鋯英粉涂料的淺色鑄造涂料開發(fā)和應(yīng)用取得了一些進(jìn)展，一些單位已開始采用價(jià)格低廉的鋁礬土粉、石英粉、莫來石粉、鎂砂粉等淺色耐火材料研制出幾種樹脂砂用低成本醇基淺色燒結(jié)剝離型鑄鐵涂料，但是這些涂料仍然存在以下四個(gè)問題:其一是抗粘砂效果普遍不良，或懸浮穩(wěn)定性差，涂料在長期存放和運(yùn)輸過程中易產(chǎn)生沉淀，涂層刷痕嚴(yán)重，影響鑄件的表面質(zhì)量；其二是涂料的燒結(jié)溫度區(qū)間變小，同種配方的涂料不能同時(shí)適應(yīng)大鑄件(壁厚)和小鑄件(壁薄)，或不能同時(shí)適應(yīng)澆注溫度高和澆注溫度低的鑄件，燒結(jié)剝離性適應(yīng)范圍窄，限制了這些低成本淺色燒結(jié)剝離型涂料的廣泛應(yīng)用；其三是部分涂料采用的燒結(jié)助熔劑(或稱晶核劑)系價(jià)格高昂的超細(xì)輝石類、鑭/鍶稀土類或者納米級(jí)鋁、鋯、鉻等超細(xì)固體粉末材料(如專利CNlO 1088660A “高鋁多晶復(fù)合骨料的淺色鑄鐵涂料”)；其四是大部分涂料仍含有部分石墨粉，顏色仍然較深(呈淺灰色或者灰色)。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種適用范圍廣、無污染、成本低、燒結(jié)剝離性能佳且穩(wěn)定性好的燒結(jié)剝離型淺色醇基鑄造涂料。本發(fā)明還提供了該鑄造涂料的制備方法。
[0008]本發(fā)明所述一種燒結(jié)剝離型淺色鑄造涂料所采用的技術(shù)方案是:該涂料包括耐火基料含鋯復(fù)合硅酸鹽礦粉，以耐火基料的用量為100份計(jì)算，該涂料還包括以下組分:懸浮劑2?6份；自來水2?4份；粘結(jié)劑1.5?5.5份；消泡劑0.1?0.5份；有機(jī)溶劑35?70份。
[0009]進(jìn)一步地，在配制用于大中型鑄鋼的涂料時(shí)，在耐火基料中加入鋯英粉O?25份，在配制用于中小型鑄鋼、鑄鐵和有色金屬鑄件的涂料時(shí)在耐火基料中加入鋁礬土粉O?25份，相應(yīng)地減少含鋯復(fù)合硅酸鹽礦粉的份數(shù)，使耐火基料的總用量為100份。
[0010]更進(jìn)一步地，在耐火基料中加入滑石粉O?8份；三氧化二鐵粉O?6份，相應(yīng)地減少含鋯復(fù)合硅酸鹽礦粉和鋯英粉或鋁礬土粉的份數(shù)，使耐火基料的總用量為100份。
[0011]按質(zhì)量占比計(jì)算,所述含錯(cuò)復(fù)合娃酸鹽礦粉中的Al2O3含量不小于45%, SiO2含量不大于40%，F(xiàn)e2O3含量不大于2%，TiO2含量不大于8%，ZrO2含量不大于12%，水分含量不小于1%，其粒度為25?75 μ m。所述含鋯復(fù)合硅酸鹽礦粉是鋯英石選礦加工過程中的副產(chǎn)品，系一種以鋁硅酸鹽為主的復(fù)合硅酸鹽，呈淺白色。
[0012]按質(zhì)量占比計(jì)算,所述錯(cuò)英粉中的ZrO2含量不小于63%, SiO2含量不大于33%,水分含量不大于1%，粒度為25?75 μ m ;所述鋁礬土粉中的Al2O3含量不小于70%，水分含量不大于1%，其粒度為25?75 μ m。
[0013]按質(zhì)量占比計(jì)算，所述三氧化二鐵粉中的Fe2O3含量不小于75%，水分含量不大于1%，其粒度為10?75μπι。
[0014]所述懸浮劑為鋰基累托石粉、鋰基膨潤土粉或鋰基凹凸棒土粉。
[0015]所述粘結(jié)劑為酚醛樹脂、松香和聚乙烯醇縮丁醛。
[0016]所述消泡劑為硬脂酸鈣。
[0017]所述溶劑為乙醇、甲醇或異丙醇，或者甲醇、乙醇和異丙醇的混合物。
[0018]一種如上所述的燒結(jié)剝離型淺色鑄造涂料的制備方法，該方法包括以下步驟:
(1)在配料桶A中加入定量的自來水和懸浮劑，充分?jǐn)嚢杞荩罨?4小時(shí)以上，再加適量有機(jī)溶劑在膠體磨中循環(huán)膠磨2?3分鐘；或者將定量的自來水和懸浮劑在輪碾機(jī)中攪拌碾壓活化2小時(shí)以上，然后靜置24小時(shí)以上，再加適量有機(jī)溶劑在膠體磨中循環(huán)膠磨2?3分鐘；最后得到膠體A ;
(2)在配料桶B中加入定量的粘結(jié)劑和消泡劑，加入適量有機(jī)溶劑攪拌溶解2小時(shí)以上，再在膠體磨中循環(huán)膠磨2?3分鐘，靜置5分鐘后轉(zhuǎn)桶，濾出沉淀物，得到溶液B ;
(3)往攪拌分散機(jī)中加入膠體Α，邊高速攪拌邊逐步加入含鋯復(fù)合硅酸鹽礦粉、溶液B和余量有機(jī)溶劑，加完后繼續(xù)高速攪拌I小時(shí)以上，再低速攪拌0.5小時(shí)以上，得到膏體C ;
(4)將膏體C在膠體磨中循環(huán)加工I?3遍，得到燒結(jié)剝離型淺色鑄鐵涂料產(chǎn)品。
[0019]進(jìn)一步地，該方法還包括以下步驟:在所述步驟(3)中添加含鋯復(fù)合硅酸鹽礦粉的同時(shí)，根據(jù)需要加入鋯英粉或鋁礬土粉進(jìn)行攪拌。
[0020]更進(jìn)一步地，該方法還包括以下步驟:在所述步驟(3)中添加含鋯復(fù)合硅酸鹽礦粉的同時(shí)，根據(jù)需要加入滑石粉和三氧化二鐵粉進(jìn)行攪拌。
[0021]在本發(fā)明中，含鋯復(fù)合硅酸鹽礦粉為耐火主料，鋯英粉和鋁礬土粉為耐火輔料，滑石粉和三氧化二鐵份為燒結(jié)剝離助劑，酚醛樹脂為粘結(jié)劑，松香和聚乙烯醇縮丁醛為粘結(jié)助劑，聚乙烯醇縮丁醛也同時(shí)起懸浮助劑作用。
[0022]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明所述涂料完全不含石墨粉，而是采用淺白色的含鋯復(fù)合硅酸鹽礦粉作為主要耐火基料，少用甚至不用價(jià)格昂貴、具有一定放射性的鋯英粉，同時(shí)加入懸浮劑、粘結(jié)劑、消泡劑等，利用了含鋯復(fù)合硅酸鹽礦粉的特殊性能；所用原材料價(jià)格低廉，來源充足；該涂料不僅具有優(yōu)良的燒結(jié)剝離性、抗粘砂性能和懸浮穩(wěn)定性，長期存放和運(yùn)輸過程中不易產(chǎn)生沉淀，而且涂料均呈淺色，生產(chǎn)成本低，也不污染環(huán)境，尤其突出的是其燒結(jié)剝離性能具有廣泛的適應(yīng)性，不僅可用于生產(chǎn)各種鑄鋼件，也能用于生產(chǎn)各種鑄鐵和有色金屬鑄件，是一種適用性廣、無污染、成本低、燒結(jié)剝離性能佳且穩(wěn)定性好的燒結(jié)剝離型淺色鑄造涂料。
[0023]本發(fā)明不僅可代替鋯英粉涂料、剛玉粉涂料和鉻鐵礦粉涂料用于生產(chǎn)大、中、小型鑄鋼件，也可代替石墨粉涂料用于生產(chǎn)各種鑄鐵件和有色金屬鑄件，而且顏色為淺白色或者淺紅色，容易識(shí)別，可避免漏涂，還可消除黑色石墨粉涂料對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的污染。
[0024]本發(fā)明提供的技術(shù)方案不僅適用于樹脂砂鑄造工藝，也可用于水玻璃砂、粘土砂、重力金屬型、離心金屬型、消失模、真空覆膜等鑄造工藝生產(chǎn)各種材質(zhì)鑄件。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0026]實(shí)施例一:
在本實(shí)施例中，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)算，該涂料的組分為:含鋯復(fù)合硅酸鹽礦粉70份，鋁礬土粉20份，滑石粉6份，三氧化二鐵粉4份，鋰基累托石粉3份，自來水3份，酚醛樹脂2份，松香0.5份，聚乙烯醇縮丁醛I份，硬脂酸鈣0.1份，甲醇10份、乙醇45份。
[0027]該涂料的制備步驟為:
(1)在配料桶A中加入自來水和懸浮劑，充分?jǐn)嚢杞?，活?4小時(shí)以上，再加適量有機(jī)溶劑在膠體磨中循環(huán)膠磨2?3分鐘；或者將定量的自來水和懸浮劑在輪碾機(jī)中攪拌碾壓活化2小時(shí)以上，然后靜置24小時(shí)以上，再加適量有機(jī)溶劑在膠體磨中循環(huán)膠磨2?3分鐘；最后得到膠體A ;
(2)在配料桶B中加入定量的粘結(jié)劑和消泡劑，加入適量有機(jī)溶劑攪拌溶解2小時(shí)以上，再在膠體磨中循環(huán)膠磨2?3分鐘，靜置5分鐘后轉(zhuǎn)桶，濾出沉淀物，得到溶液B ；
(3)往攪拌分散機(jī)中加入膠體A，邊高速攪拌邊逐步加入含鋯復(fù)合硅酸鹽礦粉、溶液B和余量有機(jī)溶劑，加完后繼續(xù)高速攪拌I小時(shí)以上，再低速攪拌0.5小時(shí)以上，得到膏體C ；
(4)將膏體C在膠體磨中循環(huán)加工I?3遍，得到燒結(jié)剝離型淺色鑄鐵涂料產(chǎn)品。
[0028]該涂料呈淺紅色，燒結(jié)剝離性能很好，生產(chǎn)鑄鐵件時(shí)開箱冷卻后涂層自動(dòng)成片剝離的面積比大于95%。
[0029]實(shí)施例二:
在本實(shí)施例中，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)算，該涂料的組分為:含鋯復(fù)合硅酸鹽礦粉80份，鋯英粉20份，鋰基膨潤土粉4份，自來水3份，酚醛樹脂I份，松香I份，聚乙烯醇縮丁醛0.5份，硬脂酸鈣0.3份，乙醇55份。
[0030] 該涂料的制備步驟與實(shí)施例一相同。
[0031 ] 在本實(shí)施例中，涂料呈淺白色，燒結(jié)剝離性能好，生產(chǎn)大中型鑄鋼件時(shí)開箱冷卻后涂層自動(dòng)成片剝離的面積比大于90%。
[0032]實(shí)施例三:
在本實(shí)施例中，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)算，涂料的組分為:含鋯復(fù)合硅酸鹽礦粉85份，鋁礬土粉15份，鋰基凹凸棒土粉5份，自來水4份，酚醛樹脂3份，松香0.2份，聚乙烯醇縮丁醛0.2份，硬脂酸鈣0.3份，甲醇65份。
[0033]該涂料的制備步驟與實(shí)施例一相同。
[0034]在本實(shí)施例中，涂料呈淺白色，燒結(jié)剝離性能較好，生產(chǎn)中小型鑄鋼件時(shí)開箱冷卻后涂層自動(dòng)成片剝離的面積比大于85%。
[0035]實(shí)施例四:
在本實(shí)施例中，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)算，涂料的組分為:含鋯復(fù)合硅酸鹽礦粉100份，鋰基累托石粉5份，自來水3份，酚醛樹脂2份，松香1.5份，聚乙烯醇縮丁醛0.5份，硬脂酸鈣0.5份，甲醇55份,異丙醇10份。
[0036]該涂料的制備步驟與實(shí)施例一相同。
[0037]在本實(shí)施例中，涂料呈淺白色，燒結(jié)剝離性能好，生產(chǎn)鑄鋼件和鑄鐵件時(shí)，開箱冷卻后涂層自動(dòng)成片剝尚的面積比大于90 %。
[0038]以上實(shí)施例只是本發(fā)明為幫助理解而給出的實(shí)施方案，本發(fā)明的發(fā)明范圍并不以上述內(nèi)容為限。在此特別指出:對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，對(duì)本發(fā)明做出的等效修飾、變化或改進(jìn)，皆應(yīng)納入權(quán)利要求書中所要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種燒結(jié)剝離型淺色鑄造涂料，其特征在于，該涂料包括耐火基料含鋯復(fù)合硅酸鹽礦粉，以耐火基料的用量為100份計(jì)算，該涂料還包括以下組分: 懸浮劑2~6份；自來水2~4份；粘結(jié)劑1.5~5.5份；消泡劑0.1~0.5份；有機(jī)溶劑35~70份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燒結(jié)剝離型淺色鑄造涂料，其特征在于:在配制用于大中型鑄鋼的涂料時(shí)，在耐火基料中加入鋯英粉O~25份，在配制用于中小型鑄鋼、鑄鐵和有色金屬鑄件的涂料時(shí)在耐火基料中加入鋁礬土粉O~25份，相應(yīng)地減少含鋯復(fù)合硅酸鹽礦粉的份數(shù)，使耐火基料的總用量為100份。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種燒結(jié)剝離型淺色鑄造涂料，其特征在于:在耐火基料中加入滑石粉O~8份；三氧化二鐵粉O~6份，相應(yīng)地減少含鋯復(fù)合硅酸鹽礦粉和鋯英粉或鋁礬土粉的份數(shù)，使耐火基料的總用量為100份。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燒結(jié)剝離型淺色鑄造涂料，其特征在于:按質(zhì)量占比計(jì)算，所述含錯(cuò)復(fù)合娃酸鹽礦粉中的Al2O3含量不小于45%, SiO2含量不大于40%, Fe2O3含量不大于2%，TiO2含量不大于8%，ZrO2含量不大于12%，水分含量不小于1%，其粒度為25~75 μ m0
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種燒結(jié)剝離型淺色鑄造涂料，其特征在于，按質(zhì)量占比計(jì)算，所述鋯英粉中的ZrO2含量不小于63%，SiO2含量不大于33%，水分含量不大于1%，粒度為25~75 μ m ;所述鋁礬土粉中的Al2O3含量不小于70%，水分含量不大于1%，其粒度為25~75 μ m0
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種燒結(jié)剝離型淺色鑄造涂料，其特征在于，按質(zhì)量占比計(jì)算，所述三氧化二鐵粉 中的Fe2O3含量不小于75%，水分含量不大于1%，其粒度為10~75 μ m0
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燒結(jié)剝離型淺色鑄造涂料，其特征在于:所述懸浮劑為鋰基累托石粉、鋰基膨潤土粉或鋰基凹凸棒土粉；所述粘結(jié)劑為酚醛樹脂、松香和聚乙烯醇縮丁醛；所述消泡劑為硬脂酸鈣；所述溶劑為乙醇、甲醇或異丙醇，或者甲醇、乙醇和異丙醇的混合物。
8.—種如權(quán)利要求1所述的燒結(jié)剝離型淺色鑄造涂料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: (1)在配料桶A中加入定量的自來水和懸浮劑，充分?jǐn)嚢杞?，活?4小時(shí)以上，再加適量有機(jī)溶劑在膠體磨中循環(huán)膠磨2~3分鐘；或者將定量的自來水和懸浮劑在輪碾機(jī)中攪拌碾壓活化2小時(shí)以上，然后靜置24小時(shí)以上，再加適量有機(jī)溶劑在膠體磨中循環(huán)膠磨2~3分鐘；最后得到膠體A; (2)在配料桶B中加入定量的粘結(jié)劑和消泡劑，加入適量有機(jī)溶劑攪拌溶解2小時(shí)以上，再在膠體磨中循環(huán)膠磨2~3分鐘，靜置5分鐘后轉(zhuǎn)桶，濾出沉淀物，得到溶液B ； (3)往攪拌分散機(jī)中加入膠體A，邊高速攪拌邊逐步加入含鋯復(fù)合硅酸鹽礦粉、溶液B和余量有機(jī)溶劑，加完后繼續(xù)高速攪拌I小時(shí)以上，再低速攪拌0.5小時(shí)以上，得到膏體C ； (4)將膏體C在膠體磨中循環(huán)加工I~3遍，得到燒結(jié)剝離型淺色鑄鐵涂料產(chǎn)品。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的 一種燒結(jié)剝離型淺色鑄造涂料的制備方法，其特征在于，該方法還包括以下步驟:在所述步驟(3)中添加含鋯復(fù)合硅酸鹽礦粉的同時(shí)，根據(jù)需要加入鋯英粉或鋁礬土粉進(jìn)行攪拌。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種燒結(jié)剝離型淺色鑄造涂料的制備方法，其特征在于，該方法還包括以下步驟:在所述步驟(3)中添加含鋯復(fù)合硅酸鹽礦粉的同時(shí)，根據(jù)需要加入滑石粉和三氧化二鐵粉進(jìn)行攪拌 。
【文檔編號(hào)】B22C3/00GK103878299SQ201410074213
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年3月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月3日
【發(fā)明者】馮勝山, 謝樹忠, 劉春晶, 張傳波, 梁家豪, 高運(yùn)華, 李方義, 徐幼喜 申請(qǐng)人:珠海市斗門福聯(lián)造型材料實(shí)業(yè)有限公司, 湖北工業(yè)大學(xué)