一種水基剝離型鎂鋁合金鑄造涂料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于涂料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種水基剝離型鎂鋁合金鑄造涂料及其制備 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鎂鋁合金作為較輕的金屬結(jié)構(gòu)材料（密度在L 65~L 73g/cm3)，具有比強(qiáng)度高、 剛性好、抗沖擊性和減震性能優(yōu)良，在航空航天及國(guó)防工業(yè)、汽車和電子工業(yè)等領(lǐng)域得到 廣泛應(yīng)用。
[0003] 目前，90%鎂鋁合金鑄件采用壓鑄成型，少數(shù)采用重力砂型鑄造。壓鑄成型由于壓 鑄件存在投資大、技術(shù)要求高，市場(chǎng)應(yīng)變能力差以及不能作為高強(qiáng)度受力件等制約了其大 力發(fā)展；而傳統(tǒng)的砂型鑄造顆粒較粗，得到的鑄件表面質(zhì)量較差、成形精度低，且由于鎂鋁 合金活性強(qiáng)、易于氧化和燃燒等特點(diǎn)，在金屬型鑄造過(guò)程中，極易在模具接觸面產(chǎn)生反應(yīng)性 渣氣孔，不僅影響鑄件的質(zhì)量而且導(dǎo)致了鎂鋁合金原料的浪費(fèi)。
[0004] 專利CN103694872 A介紹了一種水性可剝離涂料組合物，該涂料組合物含有脂肪 族聚氨酯分散體、脂肪族聚酯分散體、成膜助劑及水，制備的膜層柔韌性及粘附性好。具有 剝離性能良好，可大面積整體剝離，且涂膜可進(jìn)一步加工的能力，但該膜層的耐熱和耐酸、 耐堿能力較差，只能承受80°C的溫度，和較低溶度的酸堿腐蝕作用，專利CN201010592499 介紹了一種可剝涂層保護(hù)膜的水性涂料組合物，包括合成樹(shù)脂乳液、附著力調(diào)節(jié)劑、顏填 料、消泡劑、分散劑、增稠劑、防腐劑、乙醇、去離子水，但該組合物制備的膜層耐水性及耐溶 劑性能不理想，且上述涂料組合物制備的涂層的柔韌性及粘附性并未達(dá)到理想要求，不適 合進(jìn)一步加工。專利CN103143673 B制備的鎂合金金屬型鑄造用涂料，可以有效解決鎂合 金易于氧化和燃燒的問(wèn)題，但涂料適用于金屬型磨具，要求較高。
[0005] 因此，確有必要對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，以解決現(xiàn)有技術(shù)之不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種具有良好穩(wěn)定性的水基剝離型 鎂鋁合金鑄造涂料，該涂料涂覆在砂型磨具表面，具有較好的浸潤(rùn)性、涂刷性、透氣性和強(qiáng) 度，在鎂鋁合金液澆注過(guò)程中具有較好的穩(wěn)定性、保溫性和吸渣能力，鎂鋁合金表面附著的 涂層冷卻時(shí)具有較好的剝離性，所獲得鎂鋁合金的鑄件輪廓清晰、表面光潔。
[0007] 本發(fā)明的另一目的在于提供該水基剝離型鎂鋁合金鑄造涂料的制備方法，該方法 無(wú)有害添加物質(zhì)，不污染環(huán)境，施工工藝簡(jiǎn)單，對(duì)磨具要求低，適用于工廠大規(guī)模使用。
[0008] 上述目的是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0009] -種水基剝離型鎂鋁合金鑄造涂料，由以下重量份的原料制備而成：鋰基膨潤(rùn)土 2~5份、改性凹土粉料25~30份、納米氧化鋯粉料5~10份、石墨粉5~8份、鉻鐵礦 粉3~5份、粘結(jié)劑10~15份、分散劑2~4份、去離子水40~45份、消泡劑0. 1~0. 5 份。
[0010] 優(yōu)選地，所述粘結(jié)劑選用質(zhì)量比為1:0. 5~1:1的聚乙烯醇縮甲醛溶液與硅酸鈉 溶液配制的混合液；其中，聚乙烯醇縮甲醛溶液的質(zhì)量濃度為10%，硅酸鈉溶液的固含量 為 35%。
[0011] 優(yōu)選地，所述分散劑選用聚丙烯酸銨。
[0012] 優(yōu)選地，所述消泡劑選用二甲基聚硅氧烷。
[0013] 所述的水基剝離型鎂鋁合金鑄造涂料的制備方法，包括如下步驟：
[0014] (1)改性凹土粉料的制備步驟：
[0015] A.稱量細(xì)度為200~400目的凹凸棒石粘土放入蒸餾水中，加入鹽酸后在80~ 100 °C的條件中處理1~3小時(shí)，再攪拌2~4小時(shí)制得懸浮液，備用；其中，每克凹凸棒石粘 土中加入8~IOml蒸餾水；每克凹凸棒石粘土中加入0. 5~1.0 ml鹽酸，鹽酸濃度為Imol/ L ；
[0016] B.向步驟A制備的懸浮液中加入復(fù)合活性劑，滴加 NaOH溶液調(diào)整懸浮液的pH 值至6~8,再攪拌2~4小時(shí)進(jìn)一步制備懸浮液，備用；其中，每克凹凸棒石粘土中加入 0. 05~0.1 ml復(fù)合活性劑；
[0017] C.將步驟B制備的懸浮液以3000~4000r/min轉(zhuǎn)速離心處理5~lOmin，回收的 固體物70~KKTC烘干，研細(xì)，即得所述改性凹土粉料；
[0018] (2)水基剝離型鎂鋁合金鑄造涂料的制備步驟：
[0019] A.將步驟（1)制備的改性凹土粉末、鋰基膨潤(rùn)土、納米氧化鋯粉料、石墨粉、鉻鐵 礦粉按配比準(zhǔn)備物料，放入行星球磨機(jī)以150~200轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速球磨1~3h，過(guò)200~ 350目細(xì)篩得混合物；
[0020] B.將上述混合物與水混合，并加入分散劑，放入球磨機(jī)以150~200轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn) 速球磨1~3h，再添加粘結(jié)劑和消泡劑，繼續(xù)以150~200轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速球磨1~3h，得 到水基剝離型鎂鋁合金鑄造涂料。
[0021] 優(yōu)選地，步驟（I)B中所述復(fù)合活性劑包括有機(jī)化合物和非離子型表面活性劑，該 有機(jī)化合物和非離子型表面活性劑的體積比為1:1~1:2。
[0022] 優(yōu)選地，所述有機(jī)化合物選用有機(jī)聚硅氧烷或有機(jī)羧酸，所述非離子型表面活性 劑選用烷基酚聚氧乙烯醚型活性劑、失水山梨醇脂肪酸酯型活性劑或吐溫-20型活性劑。
[0023] 優(yōu)選地，所述有機(jī)聚硅氧烷選用環(huán)氧基聚硅氧烷，所述有機(jī)羧酸選用硬脂酸。
[0024] 本發(fā)明的有益效果：
[0025] (1)該涂料涂覆在砂型磨具表面，具有較好的浸潤(rùn)性、涂刷性、透氣性和強(qiáng)度，在鎂 鋁合金液澆注過(guò)程中具有較好的穩(wěn)定性、保溫性和吸渣能力，鎂鋁合金表面附著的涂層冷 卻時(shí)具有較好的剝離型，所獲得鎂鋁合金的鑄件輪廓清晰、表面光潔。
[0026] (2)改性凹土粉料在水溶液中的懸浮性能提高，利用其特殊纖維狀晶體形態(tài)的層 鏈狀結(jié)構(gòu)，在鋰基膨潤(rùn)土、乳化劑、分散劑的作用下能在水溶液中形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；納米 氧化錯(cuò)粉末活性尚，能吸附在改性凹土粉料表面，提尚I旲層的耐尚溫性；石墨具有很尚的耐 火度和熱化學(xué)穩(wěn)定性，具有一定的隔熱作用，可改善鎂液充填鑄型的能力，提高模具的使用 壽命，能夠在高溫下不與氧化能力極強(qiáng)的鎂鋁合金反應(yīng)且易附著于砂型磨具表面。
[0027] (3)本發(fā)明提供的制備方法無(wú)有害添加物質(zhì)，不污染環(huán)境，施工工藝簡(jiǎn)單，對(duì)磨具 要求低，適用于工廠大規(guī)模使用。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面結(jié)合具體實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0029] 所用凹凸棒石粘土采用201210083674. 3號(hào)專利制備的凹凸棒石粘土。
[0030] 分散劑為南京霄科納米陶瓷技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司生產(chǎn)產(chǎn)品SD-00,主要成分是聚丙 烯酸銨。
[0031] 實(shí)施例1 :水基剝離型鎂鋁合金鑄造涂料的制備
[0032] 包括如下步驟：
[0033] (1)改性凹土粉料的制備步驟：
[0034] A.稱量細(xì)度為200~400目的凹凸棒石粘土放入蒸餾水中，加入鹽酸后在90°C的 條件中處理2小時(shí)，再攪拌3小時(shí)制得懸浮液，備用；其中，每克凹凸棒石粘土中加入9ml蒸 餾水；每克凹凸棒石粘土中加入〇. 8ml鹽酸，鹽酸濃度為lmol/L ;
[0035] B.向步驟A制備的懸浮液中加入復(fù)合活性劑，滴加 NaOH溶液調(diào)整懸浮液的pH值 至7,再攪拌3小時(shí)制備懸浮液，備用；其中，每克凹凸棒石粘土中加入0. 08ml復(fù)合活性劑； 復(fù)合活性劑為環(huán)氧基聚硅氧烷和烷基酚聚氧乙烯醚的體積比為1:1 ;
[0036] C.將步驟B制備的懸浮液3500r/min離心處理8min，回收的固體物85°C烘干，研 細(xì)，即得所述改性凹土粉料。
[0037] 上述步驟中，復(fù)合活性劑包括有機(jī)化合物和非離子型表面活性劑，有機(jī)化合物可 以用環(huán)氧基聚硅氧烷或硬脂酸，非離子型表面活性劑可以用烷基酚聚氧乙烯醚、失水山梨 醇脂肪酸酯或吐溫-20。
[0038] (2)水基剝離型鎂鋁合金鑄造涂料的制備步驟：
[0039] A.取步驟（1)制備的改性凹土粉末30g、鋰基膨潤(rùn)土 4g、納米氧化錯(cuò)粉料8g、石墨 粉6g、絡(luò)鐵礦粉5g用行星磨機(jī)以188轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速球磨3h，200目細(xì)篩過(guò)篩得混合物；
[0040] B.將上述混合物與45g水混合，添加分散劑3g，放入球磨機(jī)以188轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速 球磨3h，再添加粘結(jié)劑IOg和消泡劑0. lg，放入球磨機(jī)中再次以188轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速球磨 3h，得到水基剝離型鎂鋁合金鑄造涂料，其中，分散劑為聚丙烯酸銨，粘結(jié)劑選用質(zhì)量比為 1:0.8的聚乙烯醇縮甲醛溶液（質(zhì)量濃度為10%)與硅酸鈉溶液（固含量為35%)配制的 混合液，消泡劑為二甲基聚硅氧烷。
[0041] 實(shí)施例2 :水基剝離型鎂鋁合金鑄造涂料的制備
[0042] 包括如下步驟：
[0043] (1)改性凹土粉料的制備步驟：
[0044] 見(jiàn)實(shí)施例1。
[0045] (2)水基剝離型鎂鋁合金鑄造涂料的制備步驟：
[0046] A.取步驟（1)制備的改性凹土粉末25g、鋰基膨潤(rùn)土 5g、納米氧化錯(cuò)粉料10g、石 墨粉6g、絡(luò)鐵礦粉5g用行星磨機(jī)以188轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速球磨3h，200目細(xì)篩過(guò)篩得混合物；
[0047] B.將上述混合物與45g水混合，添加分散劑4g，放入球磨機(jī)以188轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速 球磨2h，再添加粘結(jié)劑15g和消泡劑0. 5g，