釩鐵渣-剛玉渣消失模鑄造涂料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于消失模鑄造涂料領域，尤其涉及一種釩鐵渣-剛玉渣消失模鑄造涂料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]消失模鑄造技術是鑄造行業中新興的一種鑄造工藝方法，消失模鑄造工藝是指用泡沫塑料(EPS、ETMMA或EPMMA)制作成與所需鑄件形狀結構、尺寸大小完全相同的模樣，涂刷耐火涂料后烘干，埋入特殊砂箱干砂(一般使用石英砂)中造型，在保持一定負壓狀態下進行澆注，模樣受熱氣化分解，金屬熔液不斷占據模型位置后最終成型。消失模鑄造在國內主要稱為干砂實型鑄造、負壓實型鑄造，國外簡稱EPC鑄造。
[0003]目前最為成熟的消失模鑄造工藝是用于汽車鑄件的批量生產，所生產的產品有鋁合金鑄件(如進氣管、缸體、缸蓋等)和鑄鐵件(如曲軸、缸蓋、變速器殼體、排氣管等)。國內外實踐證明，消失模鑄造在生產汽車鑄件方面具有巨大的發展潛力。當前，我國的汽車工正處在發展時期，預計在今后的一段時期內汽車鑄件產量會有較大幅度的增加，同時對汽車鑄件質量的要求將會更加嚴格。汽車工業的發展，為我國鑄造行業帶來了機遇與挑戰，也為在我國推廣和發展消失模鑄造技術帶來了新的契機。
[0004]消失模鑄造用于大批量生產成功與否，50%取決于模樣，30%取決于涂料，20%取決于其它工藝因素。毋庸置疑，涂料是獲得優質鑄件必不可少的工藝環節，科研和生產都已證實，對于消失模鑄造工藝，涂料可使其獲得成功的潛力大大增加。國外對消失模鑄造涂料的研究起步較早，己經有一些商品性的涂料，但是價格偏貴，導致生產成本提高，在一定程度上限制了消失模鑄造工藝的發展。目前，中國已有多家高校和研究單位開展針對消失模鑄造的模樣材料、成型工藝、涂料技術、工裝設備等各個環節的研究開發工作，取得一定的成就，但與國外相比仍有較大差距，例如涂料的商品化程度很差。因此，為促進消失模鑄造這一先進制造技術的推廣應用，結合國內資源情況，從研究涂料的各組分種類和加入量對涂料性能的影響入手，研制適合我國國情的成本低、質量好的消失模鑄造涂料，實現消失模鑄造涂料的國產化是非常必要的。
[0005]釩是鋼鐵材料中重要的合金添加劑，被稱為鋼里的“維生素”。目前釩產品主要有五氧化二釩、三氧化二釩、氮化釩、釩鐵合金等。在傳統的釩產品生產過程中，產生大量廢渣，如提釩尾渣、釩鐵渣、廢硫酸鈉等，堆放處理對周圍環境產生很大危害。如何對釩產品生產廢渣綜合利用，對保護環境，增加經濟效益具有重要的意義。
[0006]剛玉是成分為鋁的氧化物(A1203)礦物。因莫氏硬度高達9，主要用作高檔磨料。晶體屬三方晶系，多呈腰鼓形的六方柱狀，有的呈針狀或板狀。集合體呈塊狀或柱狀。通常呈白、灰、黃等色。若含少量Cr3呈紅色，名紅寶石；若含少量Ti4和Fe2則呈藍色，名藍寶石；有的晶體中含有六次對稱分布的針狀金紅石或其他包裹體，則可產生六射星芒，稱星光紅寶石或星光藍寶石，都是名貴寶石。剛玉渣是一種工業固體廢物，但是剛玉渣中還含有大量的氧化鋁，我國又是一個人均占有資源儲量有限的國家，剛玉渣的綜合利用，變廢為寶、變害為利，已成為我國經濟建設中一項重要的技術經濟政策，是解決環境污染，資源缺乏之間矛盾的重要手段。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是提供一種能克服上述缺陷，利用釩鐵渣-剛玉渣生產使用性能優良、生產成本低的消失模鑄造涂料，以達到綜合回收利用釩鐵渣-剛玉渣并降低生產消失模鑄造涂料成本的目的。
[0008]為實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
一種釩鐵渣-剛玉渣消失模鑄造涂料，其特征在于，所述消失模鑄造涂料由以下重量份的原料組成:
釩鐵渣25-33份剛玉渣22-28份鎂砂11-13份高嶺土6-9份碳化娃6-8份鋅鋁尖晶石細粉2~5份水鎂石2-5份玻璃粉2-4份海泡石粉2-3份硅質頁巖粉2~4份
異氰酸酯丙基三乙氧基硅烷4-6份
異丙氧基三(十二烷基苯磺酰基)鈦酸酯6-8份
異丁醇醚化三聚氰胺甲醚樹脂2-4份
過氧化二異丙苯0.3-0.4份
聚乙烯烷基醇醚0.4-0.5份
叔醋乳液0.3-0.5份石棉纖維2~3份淀粉1~3份十二烷基磺酸鈉2~3份季戊四醇1-3份苯甲酸鈉1-3份乙醇20-25份水6-11份；
所述釩鐵渣的化學成分為 -Al2O3 78-83 wt%，CaO 10-17 wt%，MgO 1-2.5 wt%，Fe2O3
0.2—0.8 wt%，S12 0.6-0.8 wt%，VOx 1.3-4 wt% ；
所述剛玉渣的化學成分為 Al2O3 60_87wt%，CaO 4_llwt%，MgO 8-14wt% ；
所述鎂砂中氧化鎂含量> 95wt%0
[0009]所述的釩鐵渣-剛玉渣消失模鑄造涂料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
I)將25-33份釩鐵渣、22-28份剛玉渣、11-13份鎂砂、6_9份高嶺土、6_8份碳化硅、2_5份鋅鋁尖晶石細粉、2~5份水鎂石、2~4份玻璃粉、2~3份海泡石粉、2~4份硅質頁巖粉放入球磨機中球磨2小時，混合均勻，然后過篩，得到200目以下的混合物料；
2)開啟反應釜，將4-6份異氰酸酯丙基三乙氧基硅烷、6-8份異丙氧基三(十二烷基苯磺酰基)鈦酸酯、20-25份乙醇、6-11份水加入到反應釜中，在攪拌下進行水解反應，轉速為1200r/min，反應溫度為80°C，攪拌時間為30min，得到偶聯劑的醇水溶液；
3)將步驟I)所得混合物料物料加入到步驟2)中偶聯劑的醇水溶液中，在80°C下攪拌2小時；然后再將2-4份異丁醇醚化三聚氰胺甲醚樹脂、0.3-0.4份過氧化二異丙苯、0.4-0.5份聚乙烯烷基醇醚、0.3-0.5份叔醋乳液、2~3份石棉纖維、1-3份淀粉、2~3份十二烷基磺酸鈉、1-3份季戊四醇、1-3份苯甲酸鈉加入到反應釜中，繼續攪拌30min，即制得釩鐵渣-剛玉渣消失模鑄造涂料。
[0010]本發明與現有技術相比，其優點為:
1)在制備涂料過程中利用了釩鐵渣、剛玉渣等工業固體廢棄物制備消失模鑄造涂料，大大降低了耐火材料的制造成本；
2)并用異氰酸酯丙基三乙氧基硅烷和異丙氧基三(十二烷基苯磺酰基)鈦酸酯對釩鐵渣、剛玉渣、鎂砂、高嶺土、碳化硅、鋅鋁尖晶石細粉、水鎂石、玻璃粉、海泡石粉、硅質頁巖粉進行了表面改性處理，提高了材料與基料的粘結性和分散性，使得消失模鑄造涂料在高溫下結構更穩定，大大提高了消失模鑄造涂料耐火極限。
【具體實施