CN112570644B

CN112570644B - 一种涂料及制备方法

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Publication number: CN112570644B
Application number: CN202011448398.7A
Authority: CN
Inventors: 赵浩峰; 黄俊杰
Original assignee: Anhui Institute of Information Engineering
Current assignee: Anhui Institute of Information Engineering
Priority date: 2020-12-09
Filing date: 2020-12-09
Publication date: 2022-09-23
Anticipated expiration: 2040-12-09
Also published as: CN112570644A

Abstract

本发明公开了一种涂料及制备方法，所述涂料包括以下重量百分比的原料：含膨润土的(CTAB)₃PW₁₂O₄₀改性的Al₂O₃复合粉体24‑28％，聚乙烯醇缩丁醛2‑5％，石墨粉5‑9％，Sb(BrO₃)₅膨润土复合材料26‑30％，ZrSiO₄12‑18％，其余为Na[AlSi₃O₈]粉体；其配方简单、与乙醇混合后具有良好的悬浮性，涂覆均匀，涂覆后无涂层缺陷，涂层整体强度得到保证，隔离效果较好。

Description

一种涂料及制备方法

技术领域

本发明属于涂层材料技术领域，涉及一种涂料及制备方法，具体涉及一种砂型铸造用涂料及制备方法。

背景技术

砂型铸造为在砂型中生产铸件的铸造方法。在利用砂型生产铸件时，在铸型(芯)工作表面上涂覆铸造涂料是一道非常重要的工序。铸造涂料的质量高低是影响铸件是否粘砂、夹砂及铸件表面光洁度、铸件尺寸精度的最直接因素。

目前使用的砂型铸造用涂料虽然基本能满足这些性能，但是涂料的配方复杂，悬浮稳定值较低，这样会导致涂覆的均匀性较差，出现涂层缺陷，影响涂层的整体强度，对铁水和铸型的隔离效果较差。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种涂料及制备方法，具体为一种砂型铸造用涂料及其制备方法，其配方简单、与乙醇混合后具有良好的悬浮性，涂覆均匀，涂覆后无涂层缺陷，涂层整体强度得到保证，隔离效果较好。生产成本低，适于工业化生产。

本发明采取的技术方案为：

一种涂料，包括以下重量百分比的原料：含膨润土的(CTAB)₃PW₁₂O₄₀改性的Al₂O₃复合粉体24-28％，聚乙烯醇缩丁醛2-5％，石墨粉5-9％，Sb(BrO₃)₅膨润土复合材料26-30％，ZrSiO₄ 12-18％，其余为Na[AlSi₃O₈]粉体。

进一步地，所述聚乙烯醇缩丁醛为低粘度聚乙烯醇缩丁醛。

进一步地，所述含膨润土的(CTAB)₃PW₁₂O₄₀改性的Al₂O₃复合粉体的制备方法包括以下步骤：

S1、在乙醇和水的混合溶剂中分两次加入CTAB，每次加入后搅拌混合均匀，然后依次加入磷钨酸、膨润土，搅拌1～1.5h，50～55℃下静置20-30min，经洗涤、抽滤、干燥，即可得到含膨润土的(CTAB)₃PW₁₂O₄₀粉体；

S2、向铝盐的水溶液中加入其6倍摩尔量的碱液，搅拌2～5min后，加入步骤S1得到的含膨润土的(CTAB)₃PW₁₂O₄₀粉体，继续搅拌反应0.5～1h，经洗涤、过滤、干燥后，加热到210-250℃保持2-4h，即可得到含膨润土的(CTAB)₃PW₁₂O₄₀改性的Al₂O₃复合粉体。

更进一步地，步骤S2中，所述铝盐为Al₂(SO₄)₃；所述铝盐的水溶液的浓度为105-110g/L；

更进一步地，所述CTAB、磷钨酸的物质的量之比为5～8:1；所述膨润土的质量为CTAB与磷钨酸质量之和的3～9％；所述含膨润土的(CTAB)₃PW₁₂O₄₀粉体的质量为铝盐质量的3～9％。

进一步地，所述Sb(BrO₃)₅膨润土复合材料的制备方法为：将膨润土、Sb(BrO₃)₅分散在去离子水中，加入碳酸钠，搅拌混合均匀后，50-70℃保温18-24h，经过滤、干燥，即可得到所述Sb(BrO₃)₅膨润土复合材料。

更进一步地，所述膨润土、Sb(BrO₃)₅的质量之比为100:0.1～0.2；所述碳酸钠的质量为膨润土与Sb(BrO₃)₅质量之和的4-7％。

更进一步地，所述膨润土的粒度分别为80-120目。

进一步地，所述含膨润土的(CTAB)₃PW₁₂O₄₀改性的Al₂O₃复合粉体、石墨粉、Sb(BrO₃)₅膨润土复合材料、ZrSiO₄、Na[AlSi₃O₈]粉体的粒度均为200～325目。

所述干燥为在70-90℃干燥0.5-2h。

进一步地，所述砂型铸造用涂料在使用时加入固体料重量的20％的乙醇搅拌混合均匀。

所述涂料的制备方法为：将配方量的各原料混合，搅拌均匀即可。

本发明提供的涂料的配方中，悬浮剂以Sb(BrO₃)₅膨润土复合材料为主，含膨润土的(CTAB)₃PW₁₂O₄₀改性的Al₂O₃复合粉体和Na[AlSi₃O₈]为辅，粘结剂以Sb(BrO₃)₅膨润土复合材料及低粘度聚乙烯醇缩丁醛为主，同时配以石墨粉及ZrSiO₄的加入不容易结块，分散性好。本发明涂层材料中含膨润土的(CTAB)₃PW₁₂O₄₀改性的Al₂O₃复合粉体和ZrSiO₄，具有较高的本体强度，显著提高了材料的高低温强度。Sb(BrO₃)₅膨润土复合材料与含膨润土的(CTAB)₃PW₁₂O₄₀改性的Al₂O₃复合粉体和Na[AlSi₃O₈]配合，保证了涂层材料的悬浮性。涂层材料中Sb(BrO₃)₅膨润土复合材料与含膨润土的(CTAB)₃PW₁₂O₄₀改性的Al₂O₃复合粉体和Na[AlSi₃O₈]具有很好的亲和力，通过加强与复合粉体的粘合来强化强度，大大提高了涂层材料的强度。涂层材料中石墨粉及ZrSiO₄具有与铸件本体的剥离性。涂料中ZrSiO₄在材料中具有良好的隔热耐热性，并且具有良好的高温稳定性。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

一种砂型铸造用涂料，包括以下重量百分比的原料：含膨润土的(CTAB)₃PW₁₂O₄₀改性的Al₂O₃复合粉体28％，聚乙烯醇缩丁醛2％，石墨粉5％，Sb(BrO₃)₅膨润土复合材料26％，ZrSiO₄ 12％，其余为Na[AlSi₃O₈]粉体。

所述含膨润土的(CTAB)₃PW₁₂O₄₀改性的Al₂O₃复合粉体的制备方法包括以下步骤：

S1、在1000mL乙醇和1000mL水的混合溶剂中中加入0.5mol的CTAB，搅拌15min，随后再加入0.5mol的CTAB，搅拌15min，继续加入0.165mol的磷钨酸，搅拌3分钟，然后加入膨润土，膨润土的质量为CTAB与磷钨酸质量之和的5％，搅拌1h，50℃下静置30min，用乙醇洗涤，进行抽滤，50℃下烘干，即可得到含膨润土的(CTAB)₃PW₁₂O₄₀粉体；

S2、向浓度为105g/L的Al₂(SO₄)₃的水溶液中加入其6倍摩尔量的碱液，搅拌5min后，加入步骤S1得到的含膨润土的(CTAB)₃PW₁₂O₄₀粉体，含膨润土的(CTAB)₃PW₁₂O₄₀粉体的质量为Al₂(SO₄)₃质量的5％，继续搅拌反应1h，然后分别用蒸馏水和无水乙醇将沉淀物洗涤2-3次。先放入干燥箱中干燥1h，加热到230℃保持3.0h，即可得到含膨润土的(CTAB)₃PW₁₂O₄₀改性的Al₂O₃复合粉体。

所述Sb(BrO₃)₅膨润土复合材料的制备方法为：将膨润土、Sb(BrO₃)₅按照质量比100:0.1分散在去离子水中，去离子水的质量为膨润土与Sb(BrO₃)₅质量之和的10倍，搅拌均匀后，再加入Sb(BrO₃)₅、膨润土混合料重量的5％的碳酸钠，搅拌15min，60℃保温20h，经过滤、90℃干燥1.0h，即可得到所述Sb(BrO₃)₅膨润土复合材料。

所述砂型铸造用涂料的制备方法为：将配方量的各原料混合，搅拌均匀即可。

在本实施例得到的砂型铸造用涂料中加入占其重量20％的乙醇搅拌混合均匀，参照《JBT 9226-2008型砂铸造用涂料》中的方法对本实施例制备得到的铸型用涂层材料进行悬浮性的测定，结果表明其悬浮率为99.5％。

将本实施例制备的砂型铸造用涂料中加入占其重量20％的乙醇搅拌混合均匀后，涂刷在型砂表面，在150℃烘干1h，形成厚度为0.5～1.0mm厚的涂层，然后用其生产铸铁件，生产得到的铸铁件表面平整，无粘砂、砂孔等缺陷，废品率在0.3％以下。

实施例2

其他同实施例1，只是砂型铸造用涂料，包括以下重量百分比的原料：含膨润土的(CTAB)₃PW₁₂O₄₀改性的Al₂O₃复合粉体26％，聚乙烯醇缩丁醛4％，石墨粉7％，Sb(BrO₃)₅膨润土复合材料28％，ZrSiO₄ 14％，其余为Na[AlSi₃O₈]粉体。

在本实施例得到的砂型铸造用涂料中加入占其重量20％的乙醇搅拌混合均匀，参照《JBT 9226-2008型砂铸造用涂料》中的方法对本实施例制备得到的铸型用涂层材料进行悬浮性的测定，结果表明其悬浮率为99.8％。

将本实施例制备的砂型铸造用涂料中加入占其重量20％的乙醇搅拌混合均匀后，涂刷在型砂表面，在150℃烘干1h，形成厚度为0.5～1.0mm厚的涂层，然后用其生产铸铁件，生产得到的铸铁件表面平整，无粘砂、砂孔等缺陷，废品率在0.2％以下。

实施例3

其他同实施例1，只是砂型铸造用涂料，包括以下重量百分比的原料：含膨润土的(CTAB)₃PW₁₂O₄₀改性的Al₂O₃复合粉体28％，聚乙烯醇缩丁醛5％，石墨粉9％，Sb(BrO₃)₅膨润土复合材料30％，ZrSiO₄ 18％，其余为Na[AlSi₃O₈]粉体。

比较例1

其他同实施例1，只是砂型铸造用涂料，包括以下重量百分比的原料：含膨润土的(CTAB)₃PW₁₂O₄₀改性的Al₂O₃复合粉体22％，聚乙烯醇缩丁醛1％，石墨粉3％，Sb(BrO₃)₅膨润土复合材料23％，ZrSiO₄ 10％，其余为Na[AlSi₃O₈]粉体。

在本比较例得到的砂型铸造用涂料中加入占其重量20％的乙醇搅拌混合均匀，参照《JBT 9226-2008型砂铸造用涂料》中的方法对本实施例制备得到的铸型用涂层材料进行悬浮性的测定，结果表明其悬浮率为99％。

将本比较例制备的砂型铸造用涂料中加入占其重量20％的乙醇搅拌混合均匀后，涂刷在型砂表面，在150℃烘干1h，形成厚度为0.5～1.0mm厚的涂层，然后用其生产铸铁件，生产得到的铸铁件表面平整，无粘砂、砂孔等缺陷，废品率在0.6％以下。

比较例2

其他同实施例1，只是砂型铸造用涂料，包括以下重量百分比的原料：含膨润土的(CTAB)₃PW₁₂O₄₀改性的Al₂O₃复合粉体30％，聚乙烯醇缩丁醛7％，石墨粉10％，Sb(BrO₃)₅膨润土复合材料32％，ZrSiO₄ 20％，其余为Na[AlSi₃O₈]粉体。

将本比较例制备的砂型铸造用涂料中加入占其重量20％的乙醇搅拌混合均匀后，涂刷在型砂表面，在150℃烘干1h，形成厚度为0.5～1.0mm厚的涂层，然后用其生产铸铁件，生产得到的铸铁件表面平整，无粘砂、砂孔等缺陷，废品率在0.4％以下。

上述参照实施例对一种涂料及制备方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种涂料，其特征在于，所述涂料包括以下重量百分比的原料：含膨润土的 (CTAB)₃PW₁₂O₄₀改性的Al₂O₃复合粉体24-28%，聚乙烯醇缩丁醛2-5%，石墨粉5-9%，Sb(BrO₃)₅膨润土复合材料26-30%，ZrSiO₄12-18%，其余为Na[AlSi₃O₈]粉体；

所述含膨润土的 (CTAB)₃PW₁₂O₄₀改性的Al₂O₃复合粉体、Sb(BrO₃)₅膨润土复合材料的粒度均为200～325目；

所述含膨润土的 (CTAB)₃PW₁₂O₄₀改性的Al₂O₃复合粉体的制备方法包括以下步骤：

S1、在乙醇和水的混合溶剂中分两次加入CTAB，每次加入后搅拌混合均匀，然后依次加入磷钨酸、膨润土，搅拌1~1.5h，50~55℃下静置 20-30min，经洗涤、抽滤、干燥，即可得到含膨润土的(CTAB) ₃PW₁₂O₄₀粉体；

S2、向铝盐的水溶液中加入其6倍摩尔量的碱液，搅拌2~5min后，加入步骤S1得到的含膨润土的(CTAB) ₃PW₁₂O₄₀粉体，继续搅拌反应0.5~1h，经洗涤、过滤、干燥后，加热到210-250℃保持2-4h，即可得到含膨润土的 (CTAB)₃PW₁₂O₄₀改性的Al₂O₃复合粉体；

所述Sb(BrO₃)₅膨润土复合材料的制备方法为：将膨润土、Sb(BrO₃)₅分散在去离子水中，加入碳酸钠，搅拌混合均匀后，50-70℃保温18-24h，经过滤、干燥，即可得到所述Sb(BrO₃)₅膨润土复合材料。

2.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述CTAB、磷钨酸的物质的量之比为5~8:1；所述膨润土的质量为CTAB与磷钨酸质量之和的3~9%；所述含膨润土的(CTAB) ₃PW₁₂O₄₀粉体的质量为铝盐质量的3~9%。

3.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述膨润土、Sb(BrO₃)₅的质量之比为100:0.1~0.2；所述碳酸钠的质量为膨润土与Sb(BrO₃)₅质量之和的4-7%。

4.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述石墨粉、ZrSiO₄、Na[AlSi₃O₈]粉体的粒度均为200～325目。

5.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述涂料在使用时加入固体料重量的20%的乙醇搅拌混合均匀。

6.一种如权利要求1-5任意一项所述的涂料的制备方法，其特征在于，所述制备方法为将配方量的原料混合，搅拌均匀。