CN102366816A - 一种消失模铸造用水基涂料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种消失模铸造用水基涂料的制备方法，本发明的方法制得涂料具有优异的性能，具有良好的悬浮性和触变性；涂料还具有良好的透气性和较高的表面强度。本发明克服了现有常规铸造涂料制备技术中耐火粉料价格昂贵，涂料生产成本较高的缺陷；同时本发明铸造涂料滑爽且粘度适宜。并且用廉价的原材料和简单的生产工艺就可生产出优质铸造涂料，有效降低了涂料生产成本，并且成品质量好。

Description

一种消失模铸造用水基涂料的制备方法

技术领域

本发明涉及铸造领域，特别涉及一种消失模铸造涂料领域。

背景技术

消失模铸造以其独特的优点，被誉为“绿色铸造技术”和“21世纪的铸造技术”。自上世纪60年代在我国开始应用以来，经过几十年的不断发展，消失模铸造的应用领域不断扩大，获得了良好的经济效益与社会效益。

消失模铸造涂料是消失模铸造工艺的两大关键技术之一。涂料的性能直接影响铸件的质量，与传统砂型用铸造涂料有显著不同。传统砂型铸造涂料的主要目的是防止铸件产生机械粘砂和化学粘砂，而消失模铸造用涂料除上述两个作用外，还具有形成和保持铸件空腔的重要作用，因此它必须具有较高的常温强度、高温强度和适宜的高温透气性。

虽然消失模铸造工艺自问世以来得到较快发展，但涂料技术一直困扰着铸件成品率难以较大的提高，其主要原因是由于涂料的质量不能满足消失模铸造工艺的要求。一是常温强度达不到要求，造型时致使模样变形和涂料破损使铸件报废；二是高温强度较低，浇注时出现铸件型腔塌陷、破坏、涂料剥落等使铸件报废；三是涂料没有适宜的高温透气性，过高的透气性导致型腔塌陷，过低的透气性使铸件产生气孔、皱皮、夹渣等铸造缺陷。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种消失模铸造用水基涂料的制备方法，使得通过该方法制备的涂料高温强度和低温强度以及其它性能都满足消失模铸造使用要求，且工艺简单，成本低廉。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种消失模铸造用水基涂料的制备方法，该方法包括如下步骤：

1)称量配料：

以重量百分比计称量下述物质，150-200目莫来石粉15-18％、80-150目石英粉5-8％、200-320目铝矾土12-18％、硅溶胶1.2-1.5％、聚醋酸乙烯乳1.5-3.0％，羧甲基纤维酸钠0.1-0.4％、烷基苯磺酸钠0.15-0.35％、硫酸钠0.15-0.35％、正辛醇0.1-0.3％、脂肪醇聚氧乙烯醚0.10-0.18％，余量是水；

2)涂料配制：

a.将莫来石粉、石英粉和铝矾土基料在涂料碾磨设备中搅拌均匀，然后加入总水量的30-40％的水于基料中，将基料湿润并搅拌开；

b.将硅溶胶、聚醋酸乙烯乳、羧甲基纤维酸钠、烷基苯磺酸钠、硫酸钠、正辛醇、脂肪醇聚氧乙烯醚依次加入上述已经湿润并搅拌开的基料中，并加入总水量的5-10％的水于涂料碾磨设备中搅拌30-60min。

c.然后将余量的水于涂料碾磨设备中，并研磨120-180min即可。

选用在基料中以莫来石粉为主是因为莫来石粉的熔点高达1800℃，耐热性能好，莫来石粉热膨胀率低，使用莫来石粉做基料，涂料低温和高温强度好，导热性也好，且莫来石粉蓄热系数高，有利于加快铸件的冷却，细化铸件工作层组织并增加铸件工作层的白口层深度，有利于提高铸件使用寿命。另外还加入石英粉和铝矾土，石英粉熔点达1713℃，且石英粉密度2700kg/m³，铝矾土熔点大于1770℃，基料中加入适量石英粉和铝矾土可改善涂料的悬浮性能。消失模铸造用水基涂料采用150-200目莫来石粉15-18％、80-150目石英粉5-8％、200-320目铝矾土12-18％作为骨料，具有良好的低温和高温强度性能，有利于获得高质量的铸件产品。基料中不加石墨粉、滑石粉和硅藻土，不添加石墨有利于环保，而滑石粉和硅藻土中含有结晶水，在高温金属熔液作用下易分解释放出结晶水而形成水蒸气浸入金属熔液，凝固后易在铸件中形成气孔等铸造缺陷。

本发明涂料以硅溶胶、聚醋酸乙烯乳羧和甲基纤维酸钠为主要粘结剂，既具有高温粘接剂，又具有低温粘接剂。本发明所选用的羧甲基纤维酸钠的取代度为0.65-0.85，聚合度n＞200。羧甲基纤维酸钠在涂料中的主要作用有：一是靠高分子链形成网状立体结构；二是高分子链吸附水分子形成溶剂化层；三是具有剪切稀释作用。涂料中加入羧甲基纤维酸钠后，形成稠化现象，使涂料粘结效果变好。

为了改善涂料的悬浮性能，本发明加入烷基苯磺酸钠和硫酸钠。

涂料中易出现泡沫，若不及时去除，将会影响涂料层表面质量，进而影响铸件质量，在涂料中加入正辛醇，不仅具有良好的消泡作用，还具有改善涂料润湿性的作用。

为了改善涂料的润湿性能，防止涂料层开裂和剥落，在涂料中加入脂肪醇聚氧乙烯醚做表面活性剂，可明显提高涂料层的综合性能，对改善铸件质量是十分有利的。

本发明以水作为载体，具有成本低廉，保存、运输和使用方便等特点。

本发明方法的有益效果为：

本发明的方法制得涂料具有优异的性能，具有良好的悬浮性和触变性；涂料还具有良好的透气性和较高的表面强度，很好的满足了消失模铸造用涂料的要求。该涂料配制方法简单，无毒害，生产的铸件表面光洁度高。本涂料主要用于消失模铸造生产铸铁、铸钢及有色合金铸件。与国外同类产品相比，在质量相当的情况下，所需成本降低50％。本发明克服了现有常规铸造涂料制备技术中耐火粉料价格昂贵，涂料生产成本较高的缺陷；同时本发明铸造涂料滑爽且粘度适宜。并且用廉价的原材料和简单的生产工艺就可生产出优质铸造涂料，有效降低了涂料生产成本，并且成品质量好。

下面结合实施例对本发明作进一步详述：

具体实施方式

实施例一

一种消失模铸造用水基涂料的制备方法，该方法包括如下步骤：

1)称量配料：

以重量百分比计称量下述物质，150-200目莫来石粉18％、80-150目石英粉6％、200-320目铝矾土15％、硅溶胶1.2％、聚醋酸乙烯乳2.5％，羧甲基纤维酸钠0.3％、烷基苯磺酸钠0.2％、硫酸钠0.2％、正辛醇0.2％、脂肪醇聚氧乙烯醚0.15％，余量是水；

2)涂料配制：

a.将莫来石粉、石英粉和铝矾土基料在涂料碾磨设备中搅拌均匀，然后加入总水量的30％的水于基料中，将基料湿润并搅拌开；

b.将硅溶胶、聚醋酸乙烯乳、羧甲基纤维酸钠、烷基苯磺酸钠、硫酸钠、正辛醇、脂肪醇聚氧乙烯醚依次加入上述已经湿润并搅拌开的基料中，并加入总水量的10％的水于涂料碾磨设备中搅拌30min；

c.然后将总水量的60％的水于涂料碾磨设备中，并研磨120min即可。

实施例二

一种消失模铸造用水基涂料的制备方法，该方法包括如下步骤：

1)称量配料：

以重量百分比计称量下述物质，150-200目莫来石粉18％、80-150目石英粉6％、200-320目铝矾土15％、硅溶胶1.2％、聚醋酸乙烯乳2.5％，羧甲基纤维酸钠0.3％、烷基苯磺酸钠0.2％、硫酸钠0.2％、正辛醇0.2％、脂肪醇聚氧乙烯醚0.15％，余量是水；

2)涂料配制：

a.将莫来石粉、石英粉和铝矾土基料在涂料碾磨设备中搅拌均匀，然后加入总水量的35％的水于基料中，将基料湿润并搅拌开；

b.将硅溶胶、聚醋酸乙烯乳、羧甲基纤维酸钠、烷基苯磺酸钠、硫酸钠、正辛醇、脂肪醇聚氧乙烯醚依次加入上述已经湿润并搅拌开的基料中，并加入总水量的8％的水于涂料碾磨设备中搅拌45min；

c.然后将总水量的57％的水于涂料碾磨设备中，并研磨150min即可。

实施例三

一种消失模铸造用水基涂料的制备方法，该方法包括如下步骤：

1)称量配料：

以重量百分比计称量下述物质，150-200目莫来石粉18％、80-150目石英粉6％、200-320目铝矾土15％、硅溶胶1.2％、聚醋酸乙烯乳2.5％，羧甲基纤维酸钠0.3％、烷基苯磺酸钠0.2％、硫酸钠0.2％、正辛醇0.2％、脂肪醇聚氧乙烯醚0.15％，余量是水；

2)涂料配制：

a.将莫来石粉、石英粉和铝矾土基料在涂料碾磨设备中搅拌均匀，然后加入总水量的40％的水于基料中，将基料湿润并搅拌开；

b.将硅溶胶、聚醋酸乙烯乳、羧甲基纤维酸钠、烷基苯磺酸钠、硫酸钠、正辛醇、脂肪醇聚氧乙烯醚依次加入上述已经湿润并搅拌开的基料中，并加入总水量的5％的水于涂料碾磨设备中搅拌60min；

c.然后将总水量的55％的水于涂料碾磨设备中，并研磨180min即可。

经测试，实施例一至三制备得到的消失模涂料的密度为1.4-1.6g/cm³，放置72小时后的悬浮率大于98％；涂料的剪切应力为16-19Pa。用涂4粘度计测定涂料的表观粘度值为40-42s。触变率为15％-17％。涂料的涂刷指数、滴淌量和滴淌时间分别约为6.0，0.4g和10s。涂层的低温强度高于800g/mm。经过1200℃焙烧后涂料涂层的强度高于600g/mm。涂层的低温透气性高于13cm²·(kPa·min)^-1，高温透气性大于30cm²·(kPa·min)^-1。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (1)

1.一种消失模铸造用水基涂料的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

1)称量配料：

以重量百分比计称量下述物质，150-200目莫来石粉15-18％、80-150目石英粉5-8％、200-320目铝矾土12-18％、硅溶胶1.2-1.5％、聚醋酸乙烯乳1.5-3.0％，羧甲基纤维酸钠0.1-0.4％、烷基苯磺酸钠0.15-0.35％、硫酸钠0.15-0.35％、正辛醇0.1-0.3％、脂肪醇聚氧乙烯醚0.10-0.18％，余量是水；

2)涂料配制：

a.将莫来石粉、石英粉和铝矾土基料在涂料碾磨设备中搅拌均匀，然后加入总水量的30-40％的水于基料中，将基料湿润并搅拌开；

b.将硅溶胶、聚醋酸乙烯乳、羧甲基纤维酸钠、烷基苯磺酸钠、硫酸钠、正辛醇、脂肪醇聚氧乙烯醚依次加入上述已经湿润并搅拌开的基料中，并加入总水量的5-10％的水于涂料碾磨设备中搅拌30-60min。

c.然后将余量的水于涂料碾磨设备中，并研磨120-180min即可。