一種精密鑄件制殼用過渡層涂料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于精密鑄造技術領域，具體涉及一種精密鑄件制殼用過渡層涂料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]熔模精密鑄造獲得的產品精密、復雜，接近于零件最后形狀，可不加工或很少加工就直接使用，是一種近凈形成形的先進工藝，是鑄造行業(yè)中一項優(yōu)異的工藝技術，其應用非常廣泛。它不僅適用于各種類型、各種合金的鑄造，而且生產出的鑄件尺寸精度、表面質量比其他鑄造方法要高，甚至其他鑄造方法難于鑄得的復雜、耐高溫、不易于加工的鑄件，均可采用熔模精密鑄造鑄得。
[0003]在精密鑄造工藝中，型殼是影響鑄件質量最為關鍵的因素之一，它不僅決定著鑄件的尺寸精度和表面粗糙度，而且直接影響著鑄件的制造成本和生產效率。目前，國內精鑄件生產中廣泛采用的型殼制造方法主要有以下3種:水玻璃型殼、復合型殼和硅溶膠型殼。其中，硅溶膠作為陶瓷殼型粘結劑應用于鑄造領域，立即以其無可比擬的優(yōu)勢逐步取代了曾經廣泛使用的制備工藝繁雜、有污染、成本高的水玻璃和硅酸乙脂水解液。實踐證明，用硅溶膠液作為陶瓷殼型粘劑具有下列優(yōu)點:配制工藝簡便，涂料便于貯存，浸涂用過的料漿調整成分后可繼續(xù)使用，減少材料消耗，浸涂工藝性能穩(wěn)定，容易操作，取消了用硅酸乙脂水解液時的氨干，工作環(huán)境得到改善，采用可控濕度的熱風干燥，殼型強度高，采用水基硅溶膠，安全性好。據稱，從硅酸乙酯改用硅溶膠后，能源消耗減少20?30%，殼型合格率提高15?20%，工作環(huán)境大大改善。
[0004]現(xiàn)有硅溶膠型殼制備過程中，當過渡層漿料的粘度較小(涂-4小于1s)時，消泡劑或潤濕劑與漿料的復合效果較差，無法獲得理想的親和性和表面光潔度，而當消泡劑或潤濕劑加入量過大時，又對蠟件表面造成一定程度地腐蝕。

【發(fā)明內容】

[0005]為了克服上述問題，本發(fā)明提供了一種精密鑄件制殼用過渡層涂料及其制備方法，通過濕潤劑和消泡劑和漿料加入比例的優(yōu)選，在提高過渡層漿料與蠟件表面的親和性、產品殼膜的表面光潔度的同時，避免了消泡劑或潤濕劑對蠟件腐蝕；同時，研究中還驚奇地發(fā)現(xiàn)產品殼膜的線性收縮穩(wěn)定性以及抗穿刺性能也得到了一定程度的提升。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下工藝:
[0007]—種精密鑄件制殼用過渡層涂料，由下列重量份比的原料組成:硅溶膠10份、鋯英粉16-20份、消泡劑0.015-0.02份、濕潤劑0.04-0.045份，此時，產品的粘度值一般為7-9s0 (本發(fā)明中所述粘度皆為涂-4粘度)
[0008]優(yōu)選的，所述消泡劑為有機硅樹脂消泡劑(命名為GPE30消泡劑)，其中，有機硅樹脂的質量百分數(shù)小于10%。所述濕潤劑由磷酸、異辛酯和環(huán)氧乙烯聚合物混合而成(命名為A-35型濕潤劑)，其中，各組分加入量為本領域的常規(guī)用量。
[0009]采用上述過渡層涂料制備的型殼質量穩(wěn)定，表面致密，鑄件尺寸精度高，表面質量好，具有優(yōu)異的高溫強度、脫殼性和耐火性；同時，型殼還具有導熱性好、熱膨脹性小、熱振穩(wěn)定性尚等優(yōu)點。
[0010]實際生產中，由于本發(fā)明過渡層漿料的粘度較大，采用常規(guī)消泡劑或潤濕劑添加比例時，消泡效果較差，產品表面易出現(xiàn)夾豆(如圖1所示)，同時漿料的潤濕性提升不大，無法有效降低漿料表面能，漿料的涂掛效果差，產品表面存在毛刺。為了克服上述問題，本發(fā)明綜合分析了硅溶膠和鋯英粉表面性能、濃度與附著力作用關系以及二者與有機溶劑的融合機理，再經過上千次的實驗摸索和驗證，發(fā)現(xiàn)采用濕潤劑和消泡劑的重量比為8-9:3-4時，可以有效提高過渡層漿料與蠟件表面的親和性，改善產品殼膜的表面光潔度，同時避免消泡劑或潤濕劑對蠟件腐蝕。
[0011]在實驗中還發(fā)現(xiàn)，對于本發(fā)明的過渡層漿料，當消泡劑和潤濕劑的比例發(fā)生改變時候，特別是當潤濕劑比例增大時候，會大大提高漿料的和蠟件的親和性，當消泡劑和的潤濕劑的加入比例為1:1時，產品殼膜表面的毛刺叢生，如圖1所示；當二者的重量份比為1:2時，毛刺現(xiàn)象有所改善，但親和性、表面光潔度以及平整度還是難以達到要求，如圖2所示；通過反復對比實驗，最終發(fā)現(xiàn)當消泡劑和濕潤劑的重量份比為3:8時，獲得的產品殼模不僅具有較優(yōu)的親和性、光潔度和平整度，而且線性收縮穩(wěn)定性以及抗穿刺性能顯著增強；繼續(xù)增大潤濕劑的加入比到二者質量比大于4:9時，蠟件表面出現(xiàn)不同程度腐蝕，為克服上述問題，本申請中將消泡劑和濕潤劑的質量比限定在3:8-4:9。
[0012]優(yōu)選地，上述過渡層涂料由下列重量份比的原料組成:硅溶膠10份、鋯英粉18-20份、GPE30消泡劑0.015份、A-35型濕潤劑0.04份。
[0013]目前我們的配比是硅溶膠10份、鋯英粉16-20份、濕潤劑0.04份、消泡劑0.015
份，這種配比與傳統(tǒng)漿料所比較，不需要粘結劑，使操作更便捷，并且不會出現(xiàn)過渡層和背層的分離情況，使其親和性更強，并且我們考慮到背層砂子的粒度和殼模的厚度，為了讓其有效結合，提高殼模強度和透氣性能，綜合多次實驗結果(用銷英粉粘度越高，結合性越差，但如果太低，與背層的親和性也越差)我們得出這個配比，這種配比的優(yōu)勢在于會使過渡層和背層的剝離性得到改善，同時殼模的強固性和透氣性提高，同時干燥時間短，生產效率尚，未附結合性提尚，而且大大提尚了表面質量，特別是對于低Co基，Ni基合金有很好的作用，這類合金對殼模的各種參數(shù)要求很高，這種工藝使其殼模的膨脹系數(shù)提高，透氣性提高，減少氣孔，針孔的形成，而且保證了殼模的強度，穩(wěn)固了過渡層表面質量。這也是這一發(fā)明的優(yōu)勢所在。
[0014]就本發(fā)明的過渡層涂料而言，GPE30消泡劑中有機物含量較高，容易變質，特別是在夏天高溫情況下，不易保存，因此將其質量濃度稀釋到0.12-0.15%。在本發(fā)明的多個優(yōu)選方案中，當A-35型濕潤劑質量濃度大于0.4%時，漿料流動性下降，產生過分粘稠現(xiàn)象。當A-35型濕潤劑質量濃度小于0.36%時，漿料的表面性能和滲透性不良、附著力下降。已確認了下述結果:使A-35型濕潤劑質量濃度分別在0.36%以上且0.4%以下的范圍時，可獲得良好的表面性能、滲透性以及附著力。
[0015]優(yōu)選地，所述錯英粉中ZrO2(HfO2)的質量分數(shù)大于65%，F(xiàn)e2O3的質量分數(shù)小于0.1%，1102的質量分數(shù)小于0.14%。
[0016]本發(fā)明還提供了一種精密鑄件制殼用過渡層涂料的制備方法，向硅溶膠中依次加Λ A-35型濕潤劑、鋯英粉、GPE30消泡劑，并混合均勻，調整粘度為7_9s，繼續(xù)攪拌至工藝要求的時間后，即得。
[0017]所述A-35型濕潤劑和GPE30消泡劑皆購自濰坊華忠新型復合材料有限公司，地址山東省昌樂縣南郝鎮(zhèn)工業(yè)園創(chuàng)業(yè)路8號。物品編號:AIB040A35、AIB06F79P。
[0018]優(yōu)選地，所述調整粘度的具體步驟為:初測涂料的粘度，若粘度值大于7_9s，則加硅溶膠調整；若粘度值低于7-9s，則加耐火粉料調整。
[0019]優(yōu)選地，所述過渡層涂料全部為新料時，攪拌時間多24h，過渡層涂料部分為新料時攪拌時間彡12h0
[0020]上述的過渡層涂料可用于五金配件、高爾夫船舶、建筑五金、機械配件、飛機制造、武器裝備、閥門、栗體，或飛機、火車、艦船的葉輪、葉片、空心葉片等精密鑄件的制造。
[0021]Ni基和Co基合金主要是指的大氣熔煉下的低Ni和低Co合金(一般含量在50%以下)，這些合金的鋼水對殼模表面的強度和膨脹系數(shù)要求較高，而現(xiàn)有的過渡層涂料無法滿足上述工藝要求，這也是本發(fā)明對過渡層進行改善的原因之一，通過上述的研究，本發(fā)明所述的過渡層涂料更好的增強了殼模的表面的親和性和穩(wěn)定性，合金的表面光潔，尺寸穩(wěn)定。
[0022]因此，本發(fā)明還提供了一種Ni基合金精密鑄件制殼用過渡層涂料，由下列重量份比的原料組成:硅溶膠10份、鋯英粉16-20份、消泡劑0.015-0.02份、濕潤劑0.04-0.045份，涂4-粘度為48-57s。
[0023]優(yōu)選的，所述消泡劑為GPE30消泡劑，所述濕潤劑為A_35型濕潤劑。
[0024]一種Co基合金精密鑄件制殼用過渡層涂料，由下列重量份比的原料組成:硅溶膠10份、鋯英粉16-20份、消泡劑0.015-0.02份、濕潤劑0.04-0.045份，涂4-粘度為48_57s。
[0025]所述消泡劑為GPE30消泡劑，所述濕潤劑為A_35型濕潤劑。
[0026]本發(fā)明的有益效果:
[0027]1.本發(fā)明的過渡層涂料提高了過渡層漿料與蠟件表面的親和性、產品殼膜的表面光潔度的同時，避免了消泡劑或潤濕劑對蠟件腐蝕；產品殼膜的線性收縮穩(wěn)定性以及抗穿刺性能也得到了有效提升。
[0028]2.采用本發(fā)明的過渡層涂料制備的型殼質量穩(wěn)定，表面致密，鑄件尺寸精度高，表面質量好，具有優(yōu)異的高溫強度、脫殼性和耐火性；同時，型殼還具有導熱性好、熱膨脹性小、熱振穩(wěn)定性尚等優(yōu)點。
[0029]3.本發(fā)明的過渡層涂料用于Ni基和Co基合金時，更好的增強了殼模的表面的親和性和穩(wěn)定性，合金的表面光潔，尺寸穩(wěn)定。
[0030]4.采用上述過渡層涂料制備的型殼質量穩(wěn)定，表面致密，鑄件尺寸精度高，表面質量好，具有優(yōu)異的高溫強度、脫殼性和耐火性；同時，型殼還具有導熱性好、熱膨脹性小、熱振穩(wěn)定性尚等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0031]圖1廣品表面易出現(xiàn)夾?圖。
[0032]圖2 GPE30消泡劑和Α_35型潤濕劑的加入比例為1:2時產品表面的形態(tài)圖。
[0033]圖3消泡劑反應原理圖。
[0034]具體實施措施
[0035]下面結合附圖對本發(fā)明進行進一步的闡述。應該說明的是，下述說明僅是為了解釋本發(fā)明，并不對其內容進行限定。
[0036]實施例1
[0037]—種精密鑄件制殼用過渡層涂料，由下列重量份比的原料組成:硅溶膠10份、鋯英粉18份、消泡劑0.015份、濕潤劑0.04份。
[0038]制備方法如下:
[0039]在涂覆面層的殼膜表面涂覆過渡層，具體步驟如下:
[0040]室溫22-27°C，當溫度超過27°C的時候，就會導致殼模出現(xiàn)裂紋，干燥過渡等不良現(xiàn)象，鑄件中將會出現(xiàn)鐵翅、飛邊、漲殼等不良。
[0041]過渡層涂料全部為新料時攪拌時間多24h，部分新料攪拌時間多12h ;
[0042]過渡層涂料及背層涂料全部為新料時攪拌時間多1h,部分新料攪拌時間多5h ;
[0043]新料50%以下:攪拌時間4_5h ;
[0044]新料50%以上:攪拌時間6_12h ；
[0045]新料75%以上:攪拌時間12_17h ；
[0046]新料100%:攪拌時間18_24h ；
[0047]按比例將硅溶膠倒入涂料桶(沾漿機桶)中。
[0048]開動沾漿機，使其旋轉。
[0049]以每公斤硅溶膠的比例加入潤濕劑，混均勻。
[0050]按比例將耐火粉料緩慢加入涂料桶中，注意防止耐火粉結塊，靠攪拌將粉料攪開。
[0051]以每公斤硅溶膠的比例加入消泡劑，混均勻。
[0052]涂料基本混均勻后，用詹氏杯初測涂料粘度。如粘度過高，加