專利名稱：:鑄造用磷酸鹽鋁礬土涂料的制作方法近些年來，隨著工業(yè)的發(fā)展，對產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來越高。鑄造行業(yè)中也是這樣，砂型鑄造要求鑄件表面光潔，熔模鑄造要求鑄件尺寸精確。作為鑄造涂料，其主要成份是耐火粉料和粘結(jié)劑，它們的性能，成本直接關(guān)系到涂料的性能和成本。作為鑄鋼件砂型涂料目前各企業(yè)廣泛采用的耐火粉料是鋯英粉材料，鋯英粉材料我國資源少，許多是進(jìn)口材料，價格貴(1700元/噸)而且其中含有放射性物質(zhì)，不利于工人身心健康，工作環(huán)境差，有些廠家已開發(fā)利用高鋁礬土涂料代替鋯英粉涂料。高鋁礬土材料，我國資源豐富，許多省市都可提供該熟料，價格低廉(385元/噸)，其主要組成為Al2O3和SiO2，主要晶格為剛玉莫來石相，耐火度達(dá)1790℃，比重小于剛玉和鋯英粉，熱穩(wěn)定性好。從其物化性能來看代替英粉作為鑄鋼件涂料是完全可行的。在現(xiàn)有技術(shù)中，用高鋁礬土熟料作為鑄鋼件涂料目前在國內(nèi)已有應(yīng)用(見文獻(xiàn)《鋁礬土涂料》(鑄造技術(shù))1982.No4)，該涂料用于呋喃樹脂自硬砂鑄鋼件生產(chǎn)中，代替鋯英粉涂料取得一定的效果，但是還存在著一定的問題。1)該涂料采用的粘結(jié)劑是水柏油和飴糖，兩者均屬于常溫粘結(jié)劑，加入量高時，澆注時受熱分解，產(chǎn)生大量氣體，鑄造易形成氣孔缺陷;加入量少時涂層強度低。而且在熱天時飴糖易發(fā)酵，效果差，尚需加入甲醛來改善，水柏油有瀝青臭味。2)該涂料的滲透性差，因此涂層與砂型的結(jié)合強度差，高溫下耐鋼水沖擊性能差，易于脫落失去作用。3)該涂料用于鑄造行業(yè)中最常用的石英砂造型材料，高溫急熱抗裂性較差?？傊梢哉f該涂料的幾點缺點問題都是由于粘結(jié)劑的性能差而造成的，使鋁礬土涂料推廣應(yīng)用受到很大限制。只有徹底改進(jìn)粘結(jié)劑才能改善其性能。作為鑄型涂料采用優(yōu)質(zhì)的耐火粉料，但是沒有性能優(yōu)良的粘結(jié)劑仍然得不到良好的抗粘砂效果。由于普通粘結(jié)劑高溫性能差，在高溫下不能將耐火粉料粘合在一起形成完整、均勻、致密，不裂的涂層，起抗粘砂作用;在高溫作用下，涂層開裂，脫落;使得鋼液直接與砂型接觸造成粘砂缺陷。磷酸鹽粘結(jié)劑是高溫粘結(jié)劑，高溫性能好，作為鑄型涂料粘結(jié)劑形成涂層，高溫性能好。目前在國內(nèi)鑄型涂料中還未見應(yīng)用的報導(dǎo)。在國外蘇聯(lián)有報導(dǎo)，以磷酸鋁或磷酸鋁鉻為粘結(jié)劑配制剛玉，鋯英粉、石英粉涂料。但其粘結(jié)劑的獲得是以磷酸與氫氧化鋁反應(yīng)配制而成的，再加入到粉料中作為粘結(jié)劑，這樣成本高。在現(xiàn)有技術(shù)中，高鋁礬土涂料也應(yīng)用到熔模鑄造中作為耐火材料代替以往的石英粉和剛玉粉取得良好效果，但是在制造鋁礬土型殼時所用的粘結(jié)劑主要是硅酸乙酯，硅溶膠(見文獻(xiàn)《鋁礬土型殼工藝總結(jié)》(鑄工)1976，No2)，硅酸乙酯粘結(jié)劑價格昂貴，配制水解液時需要大量的乙醇，硬化時需要氨氣。采用硅溶膠粘結(jié)劑價格也昂貴(5000～6000元/噸)，其涂料的涂掛性差，需要加入較多的表面活性劑。以水玻璃為粘結(jié)劑價格雖低廉，但其中含有大量的低熔點鈉化合物，型殼強度差，793℃強度開始下降，而且燒結(jié)時型殼產(chǎn)生急劇收縮。目前國內(nèi)熔模鑄造行業(yè)用粘結(jié)劑主要為硅酸乙酯，硅溶酸，它們成本都很高，以廉價的高溫粘結(jié)劑代替它們是一項經(jīng)濟(jì)效益顯著，很有實際意義的工作。國外有用磷酸鋁鉻和鈣鋁鉻磷酸鹽作為熔鑄型型殼材料。目前國內(nèi)在此方面未見研究報導(dǎo)和應(yīng)用實例。在現(xiàn)有技術(shù)中配制鑄造用涂料是將外加粘結(jié)劑和耐火材料，溶劑和其他一些組成混合在一起，在碾壓機上碾壓幾小時或十幾小時，使其混合均勻;所用的磷酸鹽粘結(jié)劑(蘇聯(lián))是用磷酸與氫氧化鋁予先進(jìn)行反應(yīng)制成再加入到耐火粉料中。本發(fā)明的目的在于探索一種新的獲得磷酸鹽粘接劑的方法，使其制作方便，成本低廉，從而把磷酸鹽粘接劑應(yīng)用到鑄型涂料和熔模鑄造涂料中，代替硅酸乙酯、硅溶膠等昂貴材料并選擇高溫性能良好的抗粘沙涂料配方及制做方法，以提高鑄件表面質(zhì)量。工業(yè)磷酸本身并無粘結(jié)作用。高鋁礬土熟料中主要組成是Al2O3和SiO2，還有TiO2，F(xiàn)e2O，MgO，CaO，K2O，Na2O等物質(zhì)，對于細(xì)粉狀的高鋁礬土熟料其中的Al2O和一些堿性氧化物在一定的溫度下能與工業(yè)磷酸反應(yīng)，形成高溫粘結(jié)劑-磷酸鹽溶液。本發(fā)明配制涂料，利用這一原理，使得磷酸鹽粘結(jié)劑可在涂料配制過程中自行獲得，成本低，節(jié)省了氫氧化鋁原材料，也節(jié)省了一道工序。以往用碾壓法配制涂料，其碾壓的目的1)是使液體，膠粘物在耐火粉料中均勻分散。2)進(jìn)一步細(xì)化耐火粉料，形成新的晶面，有利于粘結(jié)劑等液體與粉料潤濕。將工業(yè)磷酸與耐火粉料反應(yīng)，反應(yīng)的界面就是耐火粉料界面;在耐火粉料界面形成粘結(jié)劑，這樣粘結(jié)劑與耐火粉料很好地濕潤著，使粘結(jié)劑復(fù)膜很好地包復(fù)著耐火粉料，兩者結(jié)合強度好，有利于強度提高。形成的磷酸鹽粘結(jié)劑是粘稠狀液體，該液體包復(fù)在耐火粉料周圍，使耐火粉料不易沉降，所以該工藝制作的涂料不加入懸浮劑，也可獲得滿意的懸浮性，此外按磷酸與三氧化二鋁反應(yīng)形成的磷酸鹽的化學(xué)反應(yīng)方程式計算，每個單位重量的磷酸可以形成1.08倍的磷酸鹽，這樣加入少量的磷酸就能形成較多的粘結(jié)劑。按此工藝配制涂料避免了碾壓配制周期長，耗能多的缺陷。該工藝配制涂料加熱后，按需要加入一些物質(zhì)，攪拌均勻即可使用。也可以制成涂料膏便于運輸貯存。制作工藝高鋁礬土熟料100%，與25～33%的水混勻，加入4～9%的濃度為85%的工業(yè)磷酸，混勻。在加熱爐或烘箱上加熱，加熱溫度95℃～130℃，加熱時間30～180分鐘，冷卻后按需要加入0-2%的膨潤土即可使用。高鋁礬土熟料為320目粉狀(也可根據(jù)需要選擇更細(xì)的)。高鋁礬土熟料中雖然含有較多Al2O3，但其中還含有一些雜質(zhì)，這些雜質(zhì)，熔點不利于涂料高溫性能。為此選擇加入Cr2O3或含有其氧化物的材料添加到涂料中提高其高溫性能?？拐成靶?，它能與一些堿性氧化物形成高熔點物質(zhì)如形成MgO，Cr2O3熔點為2673K。含Cr2O3物質(zhì)的加入量按Cr2O3含量0～3%加入，大型鑄鋼件加入的多，小件加入少些或者不加。此外Cr2O3是磷酸鹽的緩凝劑，延長其硬化時間，在存放過程中仍具有粘結(jié)特性。為使涂料在低溫干燥條件下自硬，選擇一些物質(zhì)加入到涂料中作為促硬劑。促硬劑的種類和加入量按生產(chǎn)工藝所需硬化時間選擇加入。本發(fā)明開創(chuàng)了一種新的制作涂料的工藝方法;方法獨特，工藝簡單方便，周期短;通過酸與耐火粉料的反應(yīng)形成了高溫粘結(jié)劑，節(jié)省原材料，粘結(jié)劑與耐火粉料潤濕性好，有利于強度提高。按此工藝制作的涂料具有以下優(yōu)點。1)涂料懸浮性，涂掛性好，滲透性好，2)低溫、高溫強度高;涂層，型殼強度高。3、刷涂、噴涂，浸涂均可?？梢宰杂惨部珊娓捎不?)高溫?zé)岱€(wěn)定性好，膨脹小，鑄件尺寸準(zhǔn)確，5)抗粘砂效果好，鑄件表面光潔。6)涂料可直接制成膏狀，便于貯存，運輸存放期長，耐寒性好。技術(shù)指標(biāo)粘度(φ4流杯)25-35秒懸浮性90～95%(8小時)比重2.00～2.20g/cm3抗壓強度100～180Kg/cm2(200℃×2小時)150～250Kg/cm2(400℃×2小時)高溫抗壓強度250～350Kg/cm2(800℃)烘干時涂層無長紋，高溫急熱抗裂性能好，不裂(1200℃×2分)發(fā)氣量＜15-20ml/g(1000℃)本發(fā)明選用的原材料為我國資源豐富的高鋁礬土熟料，其來源廣泛，價格低廉，(385元/噸);工業(yè)磷酸也是化工行業(yè)常規(guī)產(chǎn)品價格也不貴(2190元/噸，計包裝費)，按本發(fā)明工藝制作涂料的成本為0.400～450元/噸(按含水30%計算)。通過工業(yè)磷酸與高鋁釩土熟料反應(yīng)獲得磷酸鹽粘結(jié)劑，省去了氫氧化鋁這一原材料，也節(jié)省了一道工序;用本發(fā)明涂料配方在工廠作澆注實驗代替英粉獲得良好的效果。在熔模鑄造中，涂料用粘結(jié)劑主要為硅酸乙酯，硅溶膠;硅酸乙酯價格昂貴，7000～8000元/噸，而且配制水解液是還需要大量乙醇。硅溶膠也昂貴，5000～6000元/噸，如用我們的磷酸鹽粘結(jié)劑涂料代替以上兩者，經(jīng)濟(jì)效溢也相當(dāng)顯著。鋯英粉多為進(jìn)口材料，而且其中有放射性物質(zhì)，危害工人身心健康，工作環(huán)境差，用我國豐富資源高鋁釩土代替鋯英粉會產(chǎn)生積極的社會意義。硅酸乙酯和硅溶膠是化工行業(yè)的緊俏產(chǎn)品，硅酸乙酯有毒。而且工業(yè)磷酸來源廣泛、無毒、不易燃，用它代替前兩者社會意義，經(jīng)濟(jì)意義都是很顯著的。本發(fā)明的涂料可以用作鑄鋼件型砂型鑄造芯涂料，適應(yīng)于粘土砂，各種樹脂砂，水玻璃砂等非強堿性造型材料。用于大、中、小件鑄鋼件生產(chǎn);本涂料可用作熔模鑄造涂料制作型殼生產(chǎn)鑄鋼件。它可以作為耐火膠合劑，粘結(jié)，修補砂型;粘結(jié)耐火材料等。實施例實例高鋁釩土熟料100%;濃度為85%的工業(yè)磷酸;8.8%膨潤土;0%，Cr2O30%;制作工藝;加水33%，在100℃條件下，加熱90分，制成涂料;粘度(φ4流杯)25-35秒;比重2.00-2.10g/cm3;懸浮性92%(8小時);烘干不裂，高溫急熱無裂紋;發(fā)氣量12ml/g，(1000℃)200℃烘干2小時，抗壓強度120Kg/cm2;800℃下高溫坑壓強度350Kg/cm2;本實施例選用工業(yè)磷酸(化學(xué)試劑)，為優(yōu)化純，如GB1282-77鋁礬土化學(xué)成份如下。成份Al2O3SiO2Fe2O3TiO2CaOMgOK2ONa2O含量(％)85.117.422.363.000.400.820.260.63</table>促硬劑可選用Na2O、MgO、鎂鉻尖晶石、CuO等。權(quán)利要求1.鑄造用磷酸鹽鋁礬土涂料的制作方法，其特征在于將高鋁礬土熟料與占高鋁礬土重量25-30%的水混合均勻后，加入濃度為85%的工業(yè)磷酸，加入比例為高鋁礬土熟料重量的4-9%，混勻、加熱，加熱溫度95-130℃，加熱時間30-180分鐘。2.權(quán)利要求1所述制作方法，其特征在于所述涂料還可加入下列物質(zhì)a、0-2%的膨潤土b、0-3%的Cr2O3c、促硬劑3.權(quán)利要求1，2所述涂料，其特征在于它可用于下列用途a、在鑄鋼件砂型鑄造中作為型芯涂料b、在熔模鑄造中作為制造型殼的涂料c、作為耐火膠合劑，耐火材料。專利摘要本發(fā)明是以磷酸鹽為粘結(jié)劑的高鋁礬土涂料。它有多種用途?？捎米麒T鋼件砂型鑄造涂料、生產(chǎn)大中小型鑄鋼件；可用作熔模鑄造涂料制造型殼；可用作耐火膠合劑，粘合，修補砂型和耐火材質(zhì)等。文檔編號B22C1/16GK87103439SQ87103439公開日1988年4月13日申請日期1987年5月9日發(fā)明者孟爽芬,王思剛申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX,EndNote,RefMan