CN114523066B - 一种铸造用涂料及其制备方法和使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种铸造用涂料的制备方法,按重量份计,铸造用涂料包括：耐火骨料100份、载液20～70份、合金粉0.1～50份、聚乙烯吡咯烷酮0.1～10份、助熔剂0.01～10份、防沉剂0.01～20份；铸造用涂料的制备方法包括：将载液加入分散釜中，分散条件下加入聚乙烯吡咯烷酮、防沉剂，分散10～30分钟制得悬浮浆；将耐火骨料、合金粉、助熔剂加入到混料机中，混料5～15分钟制得固体粉料；将所述固体粉料导入捏合机中，边捏合边加入所述悬浮浆，所述悬浮浆全部加入后继续捏合60～120分钟，制得所述铸造用涂料。将本发明公开的铸造用涂料施涂于铸造砂型/芯表面，可以使铸件表面合金化而铸件内部结构组织不变，有效提高铸件表面的耐磨性能，并提高铸件的表面硬度。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种铸造用涂料及其制备方法和使用方法。
背景技术
在铸造行业中，高铬铸铁、中铬铸铁、合金耐磨钢等铸件由于现场工作条件的原因，对铸件表面的耐磨性有很高的要求。在铸造工艺中，一般通过三种方式提升铸件的耐磨性：第一种方式为通过调整铸件化学成分提高铸件整体力学性能，例如共晶点含碳量的控制、熔炼时添加微量元素等；第二种方式为对铸件进行热处理以提高其整体力学性能；第三种方式为通过铸件表面处理工艺提高铸件表面耐磨性能，例如表面渗碳、渗硼等。第一、二种方式是从铸件整体性能进行改善，铸件的表面耐磨性并不能得到特别强化，针对仅仅要求表面强化的铸件并不适用；第三种方式需要经过特别的表面处理流程，适用于小零件处理，对于铸件来说，表面难以均匀处理、生产成本过高。
发明内容
基于此，为了解决铸件表面耐磨性能难以提高的问题，本发明提供一种提高铸件表面耐磨性能、使用简便、不需要特别处理流程的铸造用涂料及其制备方法和使用方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种铸造用涂料,按照重量份计，包括：耐火骨料100份、载液20～70份、合金粉0.1～50份、聚乙烯吡咯烷酮0.1～10份、助熔剂0.01～10份、防沉剂0.01～20份。
进一步地，所述合金粉为铬铁合金粉、钼铁合金粉、钨铁合金粉、锰铁合金粉、钴铁合金粉、钛铁合金粉、镍铁合金粉中的一种或多种。
进一步地，所述合金粉的目数为100目～800目，优选为400目～600目。
进一步地，所述铸造用涂料还包括表面活性剂、消泡剂、防腐剂、溶剂中的一种或多种。
进一步地，所述耐火骨料为石墨、锆英粉、刚玉粉、莫来石、高铝矾土、红柱石、石英粉中的一种或多种。
优选地，所述耐火骨料的目数为200目～500目，最优为300目～400目。
进一步地，所述助熔剂为氟化钙、氧化钙、氧化镁、六氟硅酸钠中的一种或多种。
进一步地，所述载液为甲醇、乙醇、异丙醇、氯代烃、水中的一种或多种。
进一步地，所述防沉剂为膨润土、凹凸棒土、海泡石中的一种或多种。
进一步地，所述聚乙烯吡咯烷酮为非离子型，所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量为5～50万，优选为10～12万。
另外，本申请还提供一种铸造用涂料的制备方法，包括如下步骤：
S1.将载液加入分散釜中，分散条件下加入聚乙烯吡咯烷酮、防沉剂，分散10～30分钟制得悬浮浆；
S2.将耐火骨料、合金粉、助熔剂加入到混料机中，混料5～15分钟制得固体粉料；
S3.将所述固体粉料导入捏合机中，边捏合边缓慢加入所述悬浮浆，所述悬浮浆全部加入后继续捏合60～120分钟，制得所述铸造用涂料；
S4.检测、包装。
进一步地，所述耐火骨料、所述合金粉、所述助熔剂按照顺序依次加入。
上述任意所述的铸造用涂料的使用方法：将所述铸造用涂料施涂于铸造砂型和/或铸造砂芯表面。浇注时，所述铸造用涂料与高温铁液或钢液接触，使铸件表面合金化，在铸件表面形成一层合金化层，增加铸件的表面耐磨性能。
本发明方法与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明公开的铸造用涂料，施涂于铸造砂型/砂芯上，可以使铸件表面合金化而铸件内部结构组织不变，有效提高铸件表面的耐磨性能，同时也提高铸件的表面硬度。相比于现有技术，本发明公开的铸造用涂料，使用简便，无需增加其他工艺流程即可实现铸件表面耐磨性能的提高，有效降低生产成本，且铸件表面各处合金化层厚度均匀。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关实施例对本发明进行更全面的描述。实施例中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明公开一种铸造用涂料,公开的铸造用涂料按照重量份计，包括：耐火骨料100份、载液20～70份、合金粉0.1～50份、聚乙烯吡咯烷酮0.1～10份、助熔剂0.01～10份、防沉剂0.01～20份。耐火骨料为高温耐火材料，可以隔离铁水、钢水和砂型、砂芯，起到抗粘砂并促进涂料剥离的作用；耐火骨料可以为石墨、锆英粉、刚玉粉、莫来石、高铝矾土、红柱石、石英粉中的一种或多种；耐火骨料的目数可以为200目～500目，优选为300目～400目。载液可以为甲醇、乙醇、异丙醇、氯代烃、水中的一种或多种，载液作为涂料中各个组分的分散载体，促进形成均匀粘度物料，使铸造用涂料便于施涂。合金粉为含铁合金粉料，具体可以为铬铁合金粉、钼铁合金粉、钨铁合金粉、锰铁合金粉、钴铁合金粉、钛铁合金粉、镍铁合金粉中的一种或多种；合金粉的目数为100目～800目，优选为400目～600目；合金粉可以使铸件表面发生合金化反应，浇注时，铸造用涂料与高温铁液或钢液接触，涂料中的合金粉熔化，合金元素迁徙到铸件表面铁液或钢液中并与铸件表面铁液或钢液发生反应，形成一层合金化层。聚乙烯吡咯烷酮为非离子型，分子量可以为5～50万，优选为10～12万；聚乙烯吡咯烷酮作为涂料的粘结剂，保证涂料层干燥后固体颗粒粘结在一起形成具有一定强度的涂层。助熔剂可以为氟化钙、氧化钙、氧化镁、六氟硅酸钠中的一种或多种，降低合金粉的熔点，促进合金粉在浇注温度下与铁水中有效成分发生反应的倾向。防沉剂可以为膨润土、凹凸棒土、海泡石中的一种或多种，保证各个材料在混合后形成均一的物料混合物，防止合金粉、耐火骨料等较重的固体组分发生沉淀。
进一步地，本发明公开的铸造用涂料中还可以包括表面活性剂、消泡剂、防腐剂、溶剂等助剂材料对涂料性能进行优化改性。
第二方面，本发明还公开一种铸造用涂料的制备方法，包括如下步骤：
S1.开启多功能涂料高速分散釜电机，将载液加入多功能涂料高速分散釜中，在1000rpm分散条件下加入聚乙烯吡咯烷酮、防沉剂，加料完成后高速分散10～30分钟制得悬浮浆；
S2.开启螺旋混料机电机，将耐火骨料、合金粉、助熔剂依次加入到螺旋混料机中，混料5～15分钟制得固体粉料；
S3.开启捏合机的冷却水阀门，开启捏合机电机，将S2步骤制得的固体粉料导入捏合机中，边捏合边缓慢加入S1步骤制得的悬浮浆，待悬浮浆全部加入后继续捏合60～120分钟，制得所述铸造用涂料；
S4.出料、检测、包装。
另外，上述任意所述的铸造用涂料的使用方法，包括如下步骤：
S1.将铸造用涂料稀释，具体地，所述铸造用涂料可以使用水和/或乙醇稀释，不必考虑所述铸造用涂料的载液类型；
S2.在铸造砂型或砂芯表面均匀施涂稀释后的铸造用涂料，具体可采用刷涂、流涂、喷涂或浸涂等方式将稀释后的铸造用涂料涂覆于砂型或砂芯表面，还可以进行单次或多次施涂，本发明对此不做具体要求，只要涂层厚度为0.05mm～0.2mm即可；
S3.涂层干燥，干燥方式可采用点燃干燥或烘干，烘干方式可以为热风或微波方式；
S4.合箱、浇注、打箱。
进一步地，可以先在铸造砂型或砂芯表面均匀施涂不含合金粉的涂料，不含合金粉的涂料的涂层厚度可以为0.2mm～0.8mm，再进行本发明公开的铸造用涂料的涂覆。不含合金粉涂料的涂层可以隔开铸造砂型、砂芯与本发明公开的铸造用涂料的涂层，以防在浇注时，本发明公开的铸造用涂料中的合金粉熔化与铸造用砂型或砂芯粘连。
优选地，S1步骤稀释后铸造用涂料的波美度为40～70°Bé。
实施例一
一种铸造用涂料，包括：1000kg锆英粉、300kg乙醇、100kg铬铁合金粉、50kg聚乙烯吡咯烷酮、50kg氟化钙、200kg膨润土。
本实施例所述的铸造用涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1.开启多功能涂料高速分散釜电机，将300kg乙醇加入多功能涂料高速分散釜中，在1000rpm分散条件下加入50kg聚乙烯吡咯烷酮、200kg膨润土，加料完成后高速分散20分钟制得悬浮浆；
S2.开启螺旋混料机电机，将1000kg锆英粉、100kg铬铁合金粉、50kg氟化钙依次加入到螺旋混料机中，混料10分钟制得固体粉料；
S3.开启捏合机的冷却水阀门，开启捏合机电机，将S2步骤制得的固体粉料导入捏合机中，边捏合边缓慢加入S1步骤制得的悬浮浆，待悬浮浆全部加入后继续捏合90分钟，制得本实施例所述铸造用涂料；
S4.出料、检测、包装。
实施例二
一种铸造用涂料，包括：1000kg刚玉粉、400kg水、100kg钼铁合金粉、50kg聚乙烯吡咯烷酮、50kg氟化钙、100kg凹凸棒土。
本实施例所述的铸造用涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1.开启多功能涂料高速分散釜电机，将400kg水加入多功能涂料高速分散釜中，在1000rpm分散条件下加入50kg聚乙烯吡咯烷酮、100kg凹凸棒土，加料完成后高速分散20分钟制得悬浮浆；
S2.开启螺旋混料机电机，将1000kg刚玉粉、100kg钼铁合金粉、50kg氟化钙依次加入到螺旋混料机中，混料10分钟制得固体粉料；
S3.开启捏合机的冷却水阀门，开启捏合机电机，将S2步骤制得的固体粉料导入捏合机中，边捏合边缓慢加入S1步骤制得的悬浮浆，待悬浮浆全部加入后继续捏合90分钟，制得本实施例所述铸造用涂料；
S4.出料、检测、包装。
实施例三
一种铸造用涂料，包括：500kg锆英粉、500kg莫来石、200kg甲醇、200kg异丙醇、50kg钨铁合金粉、50kg锰铁合金粉、80kg聚乙烯吡咯烷酮、100kg氟化钙、150kg膨润土。
本实施例所述的铸造用涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1.开启多功能涂料高速分散釜电机，将200kg甲醇、200kg异丙醇加入多功能涂料高速分散釜中，在1000rpm分散条件下加入80kg聚乙烯吡咯烷酮、150kg膨润土，加料完成后高速分散20分钟制得悬浮浆；
S2.开启螺旋混料机电机，将500kg锆英粉、500kg莫来石、50kg钨铁合金粉、50kg锰铁合金粉、100kg氟化钙依次加入到螺旋混料机中，混料10分钟制得固体粉料；
S3.开启捏合机的冷却水阀门，开启捏合机电机，将S2步骤制得的固体粉料导入捏合机中，边捏合边缓慢加入S1步骤制得的悬浮浆，待悬浮浆全部加入后继续捏合90分钟，制得本实施例所述铸造用涂料；
S4.出料、检测、包装。
实施例四
一种铸造用涂料，包括：1000kg高铝矾土、300kg氯代烃、60kg钴铁合金粉、30kg钛铁合金粉、30kg镍铁合金粉、100kg聚乙烯吡咯烷酮、50kg氧化镁、50kg六氟硅酸钠、50kg纤维素。
本实施例所述的铸造用涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1.开启多功能涂料高速分散釜电机，将300kg氯代烃加入多功能涂料高速分散釜中，在1000rpm分散条件下加入100kg聚乙烯吡咯烷酮、50kg纤维素，加料完成后高速分散20分钟制得悬浮浆；
S2.开启螺旋混料机电机，将1000kg高铝矾土、60kg钴铁合金粉、30kg钛铁合金粉、30kg镍铁合金粉、50kg氧化镁、50kg六氟硅酸钠依次加入到螺旋混料机中，混料10分钟制得固体粉料；
S3.开启捏合机的冷却水阀门，开启捏合机电机，将S2步骤制得的固体粉料导入捏合机中，边捏合边缓慢加入S1步骤制得的悬浮浆，待悬浮浆全部加入后继续捏合90分钟，制得本实施例所述铸造用涂料；
S4.出料、检测、包装。
实施例五
一种铸造用涂料，包括：100kg锆英粉、200kg红柱石、700kg石英粉、500kg乙醇、30kg铬铁合金粉、20kg钼铁合金粉、10kg钨铁合金粉、10kg锰铁合金粉、10kg钴铁合金粉、10kg钛铁合金粉、5kg镍铁合金粉、50kg聚乙烯吡咯烷酮、20kg氧化钙、50kg氧化镁、100kg膨润土、20kg纤维素。
本实施例所述的铸造用涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1.开启多功能涂料高速分散釜电机，将500kg乙醇加入多功能涂料高速分散釜中，在1000rpm分散条件下加入50kg聚乙烯吡咯烷酮、100kg膨润土、20kg纤维素，加料完成后高速分散20分钟制得悬浮浆；
S2.开启螺旋混料机电机，将100kg锆英粉、200kg红柱石、700kg石英粉、30kg铬铁合金粉、20kg钼铁合金粉、10kg钨铁合金粉、10kg锰铁合金粉、10kg钴铁合金粉、10kg钛铁合金粉、5kg镍铁合金粉、20kg氧化钙、50kg氧化镁依次加入到螺旋混料机中，混料10分钟制得固体粉料；
S3.开启捏合机的冷却水阀门，开启捏合机电机，将S2步骤制得的固体粉料导入捏合机中，边捏合边缓慢加入S1步骤制得的悬浮浆，待悬浮浆全部加入后继续捏合90分钟，制得本实施例所述铸造用涂料；
S4.出料、检测、包装。
将醇基莫来石粉铸造涂料均匀施涂于六个材料、规格相同的试块砂型表面，其中一个砂型作为对比例，其余五个砂型分别再施涂上述实施例一至实施例五制得铸造用涂料并烘干，采用同一炉铁水浇注，得到对应的铸铁试块。使用MH-3显微硬度仪测试铸铁试块的硬度，使用MLD-10型动载磨料磨损试验机测试冲击功分别为1J、2J、4J时铸铁试块的冲击磨损性能，检测结果如表1所示。从检测结果可知，采用本发明公开的铸造用涂料施涂后的砂型浇注地铸件试样表面硬度有一定程度的增加，试样的冲击磨损率则产生非常明显的降低趋势。浇注试样冲击磨损率的降低说明本发明公开的铸造用涂料具有明显提高铸件表面耐磨性能的效果。
表1铸铁试块检测结果
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种铸造用涂料的制备方法，其特征在于，按照重量份计，所述铸造用涂料包括：耐火骨料100份、载液20～70份、合金粉0.1～50份、聚乙烯吡咯烷酮0.1～10份、助熔剂0.01～10份、防沉剂0.01～20份；
所述铸造用涂料的制备方法，包括如下步骤：
将载液加入分散釜中，分散条件下加入聚乙烯吡咯烷酮、防沉剂，分散10～30分钟制得悬浮浆；
将耐火骨料、合金粉、助熔剂加入到混料机中，混料5～15分钟制得固体粉料；
将所述固体粉料导入捏合机中，边捏合边缓慢加入所述悬浮浆，所述悬浮浆全部加入后继续捏合60～120分钟，制得所述铸造用涂料。
2.根据权利要求1所述的铸造用涂料的制备方法，其特征在于，所述合金粉为铬铁合金粉、钼铁合金粉、钨铁合金粉、锰铁合金粉、钴铁合金粉、钛铁合金粉、镍铁合金粉中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的铸造用涂料的制备方法，其特征在于，所述合金粉的目数为100目～800目。
4.根据权利要求1所述的铸造用涂料的制备方法，其特征在于，所述铸造用涂料还包括表面活性剂、消泡剂、防腐剂、溶剂中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的铸造用涂料的制备方法，其特征在于，所述耐火骨料为石墨、锆英粉、刚玉粉、莫来石、高铝矾土、红柱石、石英粉中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的铸造用涂料的制备方法，其特征在于，所述助熔剂为氟化钙、氧化钙、氧化镁、六氟硅酸钠中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的铸造用涂料的制备方法，其特征在于，所述载液为甲醇、乙醇、异丙醇、氯代烃、水中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的铸造用涂料的制备方法，其特征在于，所述防沉剂为膨润土、凹凸棒土、海泡石中的一种或多种。
9.一种如权利要求1-8任一所述的铸造用涂料的制备方法制备的铸造用涂料的使用方法，其特征在于，将所述铸造用涂料施涂于铸造砂型和/或铸造砂芯表面。
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