一種燒結剝離型淺色鑄造涂料及其制備方法
【專利摘要】本發明公開并提供了一種適用范圍廣、無污染、成本低、燒結剝離性能佳且穩定性好的燒結剝離型淺色醇基鑄造涂料以及該鑄造涂料的制備方法。本發明提供的涂料完全不含石墨粉，而是采用含鋯復合硅酸鹽礦粉作為主要耐火基料，同時加入懸浮劑、粘結劑、消泡劑等，所用原材料價格低廉，來源充足；該涂料不僅具有優良的燒結剝離性、抗粘砂性能和懸浮穩定性，長期存放和運輸過程中不易產生沉淀，而且生產成本低，也不污染環境，尤其突出的是其燒結剝離性能具有廣泛的適應性，突破了傳統燒結剝離型涂料普遍存在的燒結剝離性適應范圍窄的局限，不僅可用于生產各種鑄鋼件，也能用于生產各種鑄鐵和有色金屬鑄件。本發明應用于鑄造涂料【技術領域】。
【專利說明】一種燒結剝離型淺色鑄造涂料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鑄造涂料，尤其涉及一種燒結剝離型淺色醇基鑄造涂料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]鑄造涂料是防止鑄件表面產生粘砂、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，具有多方面的技術效果和良好的綜合經濟效益。
[0003]國內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，價格較低，能有效防止由金屬滲透產生的粘砂缺陷。但是，石墨粉涂料呈黑色，在制備和使用時嚴重污染工作環境，惡化勞動條件；石墨粉在高溫鐵水作用下還會氧化，使涂層強度和抗鐵水沖刷能力降低，導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。因為鋯英粉在1540°C時可熱分解為ZrO2和SiO2,并開始燒結(SiO2的熔點較低)，具有一定的自燒結性。鋯英砂粉的燒結溫度與熔化溫度之間有一個較寬的溫度區間，這有利于它在金屬液澆注后產生燒結剝離，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，可減少機械粘砂缺陷。另外，鋯英粉在高溫下表現為中性至弱酸性，與堿性渣反應緩慢，熱化學穩定性高，可防止化學粘砂缺陷。
[0005]但是，鋯英粉資源稀缺，價格昂貴，還具有一定的放射性，應限制使用。白剛玉和棕剛玉類涂料雖然對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特性，而且不被鋼水潤濕，高溫導熱系數大，激冷能力強，涂料燒結剝離性和防止粘砂能力都較強，但是成本仍較高，顏色仍較深。
[0006]近年來，國內替代鋯英粉涂料的淺色鑄造涂料開發和應用取得了一些進展，一些單位已開始采用價格低廉的鋁礬土粉、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剝離型鑄鐵涂料，但是這些涂料仍然存在以下四個問題:其一是抗粘砂效果普遍不良，或懸浮穩定性差，涂料在長期存放和運輸過程中易產生沉淀，涂層刷痕嚴重，影響鑄件的表面質量；其二是涂料的燒結溫度區間變小，同種配方的涂料不能同時適應大鑄件(壁厚)和小鑄件(壁薄)，或不能同時適應澆注溫度高和澆注溫度低的鑄件，燒結剝離性適應范圍窄，限制了這些低成本淺色燒結剝離型涂料的廣泛應用；其三是部分涂料采用的燒結助熔劑(或稱晶核劑)系價格高昂的超細輝石類、鑭/鍶稀土類或者納米級鋁、鋯、鉻等超細固體粉末材料(如專利CNlO 1088660A “高鋁多晶復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)。
【發明內容】
[0007]本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種適用范圍廣、無污染、成本低、燒結剝離性能佳且穩定性好的燒結剝離型淺色醇基鑄造涂料。本發明還提供了該鑄造涂料的制備方法。
[0008]本發明所述一種燒結剝離型淺色鑄造涂料所采用的技術方案是:該涂料包括耐火基料含鋯復合硅酸鹽礦粉，以耐火基料的用量為100份計算，該涂料還包括以下組分:懸浮劑2?6份；自來水2?4份；粘結劑1.5?5.5份；消泡劑0.1?0.5份；有機溶劑35?70份。
[0009]進一步地，在配制用于大中型鑄鋼的涂料時，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在耐火基料中加入鋁礬土粉O?25份，相應地減少含鋯復合硅酸鹽礦粉的份數，使耐火基料的總用量為100份。
[0010]更進一步地，在耐火基料中加入滑石粉O?8份；三氧化二鐵粉O?6份，相應地減少含鋯復合硅酸鹽礦粉和鋯英粉或鋁礬土粉的份數，使耐火基料的總用量為100份。
[0011]按質量占比計算,所述含錯復合娃酸鹽礦粉中的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 m。所述含鋯復合硅酸鹽礦粉是鋯英石選礦加工過程中的副產品，系一種以鋁硅酸鹽為主的復合硅酸鹽，呈淺白色。
[0012]按質量占比計算,所述錯英粉中的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]按質量占比計算，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，充分攪拌浸泡，活化24小時以上，再加適量有機溶劑在膠體磨中循環膠磨2?3分鐘；或者將定量的自來水和懸浮劑在輪碾機中攪拌碾壓活化2小時以上，然后靜置24小時以上，再加適量有機溶劑在膠體磨中循環膠磨2?3分鐘；最后得到膠體A ;
(2)在配料桶B中加入定量的粘結劑和消泡劑，加入適量有機溶劑攪拌溶解2小時以上，再在膠體磨中循環膠磨2?3分鐘，靜置5分鐘后轉桶，濾出沉淀物，得到溶液B ;
(3)往攪拌分散機中加入膠體Α，邊高速攪拌邊逐步加入含鋯復合硅酸鹽礦粉、溶液B和余量有機溶劑，加完后繼續高速攪拌I小時以上，再低速攪拌0.5小時以上，得到膏體C ;
(4)將膏體C在膠體磨中循環加工I?3遍，得到燒結剝離型淺色鑄鐵涂料產品。
[0019]進一步地，該方法還包括以下步驟:在所述步驟(3)中添加含鋯復合硅酸鹽礦粉的同時，根據需要加入鋯英粉或鋁礬土粉進行攪拌。
[0020]更進一步地，該方法還包括以下步驟:在所述步驟(3)中添加含鋯復合硅酸鹽礦粉的同時，根據需要加入滑石粉和三氧化二鐵粉進行攪拌。
[0021]在本發明中，含鋯復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剝離助劑，酚醛樹脂為粘結劑，松香和聚乙烯醇縮丁醛為粘結助劑，聚乙烯醇縮丁醛也同時起懸浮助劑作用。
[0022]本發明的有益效果是:本發明所述涂料完全不含石墨粉，而是采用淺白色的含鋯復合硅酸鹽礦粉作為主要耐火基料，少用甚至不用價格昂貴、具有一定放射性的鋯英粉，同時加入懸浮劑、粘結劑、消泡劑等，利用了含鋯復合硅酸鹽礦粉的特殊性能；所用原材料價格低廉，來源充足；該涂料不僅具有優良的燒結剝離性、抗粘砂性能和懸浮穩定性，長期存放和運輸過程中不易產生沉淀，而且涂料均呈淺色，生產成本低，也不污染環境，尤其突出的是其燒結剝離性能具有廣泛的適應性，不僅可用于生產各種鑄鋼件，也能用于生產各種鑄鐵和有色金屬鑄件，是一種適用性廣、無污染、成本低、燒結剝離性能佳且穩定性好的燒結剝離型淺色鑄造涂料。
[0023]本發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大、中、小型鑄鋼件，也可代替石墨粉涂料用于生產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，容易識別，可避免漏涂，還可消除黑色石墨粉涂料對生產環境的污染。
[0024]本發明提供的技術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各種材質鑄件。
【具體實施方式】
[0025]下面結合【具體實施方式】對本發明進行詳細說明。
[0026]實施例一:
在本實施例中，按質量份數計算，該涂料的組分為:含鋯復合硅酸鹽礦粉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，充分攪拌浸泡，活化24小時以上，再加適量有機溶劑在膠體磨中循環膠磨2?3分鐘；或者將定量的自來水和懸浮劑在輪碾機中攪拌碾壓活化2小時以上，然后靜置24小時以上，再加適量有機溶劑在膠體磨中循環膠磨2?3分鐘；最后得到膠體A ;
(2)在配料桶B中加入定量的粘結劑和消泡劑，加入適量有機溶劑攪拌溶解2小時以上，再在膠體磨中循環膠磨2?3分鐘，靜置5分鐘后轉桶，濾出沉淀物，得到溶液B ；
(3)往攪拌分散機中加入膠體A，邊高速攪拌邊逐步加入含鋯復合硅酸鹽礦粉、溶液B和余量有機溶劑，加完后繼續高速攪拌I小時以上，再低速攪拌0.5小時以上，得到膏體C ；
(4)將膏體C在膠體磨中循環加工I?3遍，得到燒結剝離型淺色鑄鐵涂料產品。
[0028]該涂料呈淺紅色，燒結剝離性能很好，生產鑄鐵件時開箱冷卻后涂層自動成片剝離的面積比大于95%。
[0029]實施例二:
在本實施例中，按質量份數計算，該涂料的組分為:含鋯復合硅酸鹽礦粉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施例一相同。
[0031 ] 在本實施例中，涂料呈淺白色，燒結剝離性能好，生產大中型鑄鋼件時開箱冷卻后涂層自動成片剝離的面積比大于90%。
[0032]實施例三:
在本實施例中，按質量份數計算，涂料的組分為:含鋯復合硅酸鹽礦粉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施例一相同。
[0034]在本實施例中，涂料呈淺白色，燒結剝離性能較好，生產中小型鑄鋼件時開箱冷卻后涂層自動成片剝離的面積比大于85%。
[0035]實施例四:
在本實施例中，按質量份數計算，涂料的組分為:含鋯復合硅酸鹽礦粉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施例一相同。
[0037]在本實施例中，涂料呈淺白色，燒結剝離性能好，生產鑄鋼件和鑄鐵件時，開箱冷卻后涂層自動成片剝尚的面積比大于90 %。
[0038]以上實施例只是本發明為幫助理解而給出的實施方案，本發明的發明范圍并不以上述內容為限。在此特別指出:對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，對本發明做出的等效修飾、變化或改進，皆應納入權利要求書中所要求的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種燒結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合硅酸鹽礦粉，以耐火基料的用量為100份計算，該涂料還包括以下組分: 懸浮劑2~6份；自來水2~4份；粘結劑1.5~5.5份；消泡劑0.1~0.5份；有機溶劑35~70份。
2.根據權利要求1所述的一種燒結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，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在耐火基料中加入鋁礬土粉O~25份，相應地減少含鋯復合硅酸鹽礦粉的份數，使耐火基料的總用量為100份。
3.根據權利要求2所述的一種燒結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，相應地減少含鋯復合硅酸鹽礦粉和鋯英粉或鋁礬土粉的份數，使耐火基料的總用量為100份。
4.根據權利要求1所述的一種燒結剝離型淺色鑄造涂料，其特征在于:按質量占比計算，所述含錯復合娃酸鹽礦粉中的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.根據權利要求2所述的一種燒結剝離型淺色鑄造涂料，其特征在于，按質量占比計算，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.根據權利要求3所述的一種燒結剝離型淺色鑄造涂料，其特征在于，按質量占比計算，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.根據權利要求1所述的一種燒結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.—種如權利要求1所述的燒結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，充分攪拌浸泡，活化24小時以上，再加適量有機溶劑在膠體磨中循環膠磨2~3分鐘；或者將定量的自來水和懸浮劑在輪碾機中攪拌碾壓活化2小時以上，然后靜置24小時以上，再加適量有機溶劑在膠體磨中循環膠磨2~3分鐘；最后得到膠體A; (2)在配料桶B中加入定量的粘結劑和消泡劑，加入適量有機溶劑攪拌溶解2小時以上，再在膠體磨中循環膠磨2~3分鐘，靜置5分鐘后轉桶，濾出沉淀物，得到溶液B ； (3)往攪拌分散機中加入膠體A，邊高速攪拌邊逐步加入含鋯復合硅酸鹽礦粉、溶液B和余量有機溶劑，加完后繼續高速攪拌I小時以上，再低速攪拌0.5小時以上，得到膏體C ； (4)將膏體C在膠體磨中循環加工I~3遍，得到燒結剝離型淺色鑄鐵涂料產品。
9.根據權利要求8所述的 一種燒結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)中添加含鋯復合硅酸鹽礦粉的同時，根據需要加入鋯英粉或鋁礬土粉進行攪拌。
10.根據權利要求9所述的一種燒結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)中添加含鋯復合硅酸鹽礦粉的同時，根據需要加入滑石粉和三氧化二鐵粉進行攪拌 。
【文檔編號】B22C3/00GK103878299SQ201410074213
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月3日 優先權日:2014年3月3日
【發明者】馮勝山, 謝樹忠, 劉春晶, 張傳波, 梁家豪, 高運華, 李方義, 徐幼喜 申請人:珠海市斗門福聯造型材料實業有限公司, 湖北工業大學