專利名稱：一種超低碳不銹鋼鑄件防滲碳涂料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鑄鋼件生產(chǎn)過程中使用的一種鑄型涂料，具體是涉及一種應(yīng)用于鑄造工業(yè)的超低碳不銹鋼鑄件用防滲碳涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
電力工業(yè)是我國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)之一。在我國的電力的裝機結(jié)構(gòu)中，煤電比例高達(dá)70%，能耗高，污染物排放量大，而水電技術(shù)是最成熟、最具市場競爭力且可以大規(guī)模開發(fā)的環(huán)?？稍偕茉?。發(fā)展水電是實現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)和發(fā)展非化石能源目標(biāo)的重要措施，一直受到世界各國的高度重視。根據(jù)國家可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃，到 2020年全國水電裝機容量將發(fā)展到3億千瓦，平均每年新增1200萬千瓦。屆時，水力發(fā)電相當(dāng)于每年可減少3億多噸標(biāo)準(zhǔn)煤消耗，可減少二氧化碳排放0. 2億多噸，二氧化硫排放也將減少500多萬噸。水力發(fā)電的主要設(shè)備為水輪機，根據(jù)它的工作環(huán)境，其材質(zhì)不僅要求具有良好的綜合機械性能、低溫韌性、斷裂力學(xué)性能和水下疲勞性能，還應(yīng)具有良好的可焊性、抗磨蝕性能和鑄造工藝性能。目前，各國廣泛采用的材質(zhì)為馬氏體不銹鋼。由于鋼中的碳是影響馬氏體不銹鋼耐蝕性的最主要元素，因此降低不銹鋼中的含碳量是提高鋼的耐蝕性的重要途徑。對馬氏體不銹鋼來說，降低碳含量也是改善其力學(xué)性能，特別是韌性的重要措施?？梢哉f，低碳和超低碳不銹鋼是當(dāng)今世界各國不銹鋼鑄件發(fā)展的總體趨勢?，F(xiàn)代超低碳不銹鋼的碳含量均在0. 03%以下，有的甚至要求碳含量在0. 015%以下。我國生產(chǎn)水電用低碳、超低碳馬氏體不銹鋼水輪機鑄件的鑄造工藝，基本上有水玻璃砂工藝和樹脂砂工藝兩大造型工藝。利用水玻璃砂造型工藝生產(chǎn)大型鑄鋼件，避免了鑄件表面出現(xiàn)滲碳層和滲硫?qū)拥辱T造缺陷，但水玻璃砂表面強度低且容易吸潮，砂型表面安定性差，鑄件容易因沖砂、掉砂而產(chǎn)生夾雜等鑄造缺陷；同時鑄鋼件表面質(zhì)量差，打磨加工余量大，清鏟工時多，金屬浪費嚴(yán)重；而且水玻璃舊砂再生回用困難，大量的舊砂被排放， 造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和礦產(chǎn)資源的浪費。呋喃樹脂自硬砂工藝由于砂型的強度高、舊砂再生回用方便等優(yōu)點，在大型鑄鋼件的生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。但是，呋喃樹脂砂在澆注與冷卻過程中會釋放出大量的C0、SA和少量的隊等氣體，其中CO占?xì)怏w總量的50%以上，會以碳的形式滲入到不銹鋼鑄件表面中。這是由于鑄鋼件在高溫奧氏體狀態(tài)，對碳具有相對較大的溶解度(2.06%)，CO氣體在高溫下首先分解為活性碳原子，然后被鋼表面所吸收，被吸收的碳原子，在高溫狀態(tài)下向鋼的內(nèi)部擴散，從而，形成一定厚度(> IOmm)的滲碳層。在固體不銹鋼鑄件中碳、氮和硫等元素的溶解度是很有限的，它們總是以碳化物的形式沿晶界析出，從而導(dǎo)致晶界腐蝕的發(fā)生和水輪機部件的過早失效。因此，在利用呋喃樹脂砂工藝生產(chǎn)超低碳不銹鋼水輪機葉片等鑄件時，防滲碳、滲氮、滲硫措施的采取至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，是提供一種大型超低碳不銹鋼鑄件防滲碳涂料，可完全滲入到沙型內(nèi)部，耐火度高，表面平整光滑，能有效提高鑄鋼件的表面質(zhì)量。采用的技術(shù)方案是
一種超低碳不銹鋼鑄件用高滲透防滲碳涂料主要是由白剛玉粉50-60%，氧化劑5-10%,燒結(jié)助劑3-8%，有機粘結(jié)劑1_3%，膨潤土懸浮劑2-5%，助劑0. 2-0. 4%和溶劑 28. 8-38. 2%材料混合配制而成。上述百分比為重量百分比。上述白剛玉粉的粒度彡3 μ m，氧化劑的粒度彡5 μ m，滑石粉的粒度彡5 μ m。上述氧化劑為硝酸鉀、高錳酸鉀、重鉻酸鉀、氯酸鉀中的一種或幾種。上述燒結(jié)助劑為滑石粉、長石粉、云母粉、粘土中的一種或幾種。上述有機粘結(jié)劑為松香或樹脂。上述助劑為超細(xì)硅酸鋁或氧化鈦。上述溶劑為乙醇或異丙醇，乙醇濃度彡95%，異丙醇濃度彡98%。超低碳不銹鋼鑄件用防滲碳涂料的生產(chǎn)方法是，將30-40%的溶劑加上2-5%的膨潤土懸浮劑，放入帶攪拌器的容器內(nèi)，高速攪拌均勻，再加入有機粘結(jié)劑1_3%，繼續(xù)攪拌均勻后，依次加入0. 2-0. 4%的助劑、50-60%的白剛玉粉、5-10%的氧化劑、3_8%的燒結(jié)助劑后， 充分?jǐn)嚢杈鶆?，即得。上述百分比為重量百分比。本發(fā)明的優(yōu)點在于
本發(fā)明的超低碳不銹鋼鑄件用防滲碳涂料主要是由耐火骨料、粘結(jié)劑、懸浮劑、助劑和溶劑等多種成分組成的一種高度分散的多相懸浮體系。涂料耐火骨料和助劑等能夠充分滲透到砂型中，在鑄造澆注的過程中產(chǎn)生的氧化性氣氛能夠把CO氧化成CO2,避免以C原子的形式滲透到鑄件內(nèi)部。滲透層在金屬液的熱作用下能夠與高耐火的特殊面砂充分燒結(jié)在一起，形成致密的耐火層，與屏蔽型耐熱面層涂料層一起，阻擋呋喃樹脂受熱后的分解產(chǎn)物與鋼液接觸，能大幅度減少用呋喃樹脂砂工藝生產(chǎn)大型超低碳不銹鋼鑄件表面的滲碳層厚度。與傳統(tǒng)的鑄造涂料不同，本發(fā)明的防滲碳涂料具有高滲透性，涂料中的耐火骨料由超細(xì)粉體材料構(gòu)成，可完全滲入到砂型內(nèi)部，耐火度高，表面平整光潔，不僅能防止鑄鋼件的粘砂，而且能有效提高鑄鋼件的表面質(zhì)量；另一方面，在高溫金屬液的熱作用下，易燒結(jié)成致密的機械阻擋燒結(jié)涂層，起到阻隔CO氣體滲入鋼水中的屏蔽作用。
涂料中的氧化助劑在金屬液的熱作用下，能分解出大量氧氣，在鋼水-鑄型界面處與 CO反應(yīng)生成CO2,逸出型外，達(dá)到防止CO氣體的分解而溶于鋼水中出現(xiàn)鑄鋼件表面滲碳等缺陷的目的。采用本發(fā)明的超低碳不銹鋼鑄件防滲碳涂料，能夠減少呋喃樹脂砂在澆注與冷卻過程中會釋放出的CO氣體向鑄件內(nèi)部滲入，使超低碳不銹鋼鑄件表面滲碳層厚度降低到 3mm以下，進而提高超低碳不銹鋼鑄件的表面質(zhì)量。與CO反應(yīng)生成CO2,逸出型外，達(dá)到防止CO氣體的分解而溶于鋼水中出現(xiàn)鑄鋼件表面滲碳等缺陷的目的。經(jīng)過兩方面的協(xié)同作用，本發(fā)明的涂料具有良好的防滲碳作用。本發(fā)明的涂料在一些重要的水輪機葉片超低碳不銹鋼鑄件上進行了澆注，結(jié)果表明，用上述配方配制的防滲碳涂料澆注的超低碳不銹鋼鑄件的表面滲碳層厚度< 3mm，明顯優(yōu)于普通涂料。
具體實施例方式實施例一
一種超低碳不銹鋼鑄件防滲碳涂料，是由耐火骨料白剛玉粉50%、氧化劑硝酸鉀或高錳酸鉀5%、燒結(jié)助劑滑石粉8%、有機粘結(jié)劑松香或樹脂2%、膨潤土懸浮劑2%，助劑超細(xì)硅酸鋁或氧化鈦0. 2%和濃度為95%的乙醇溶劑32. 8%混合配制成。實施例二
一種超低碳不銹鋼鑄件防滲碳涂料，是由耐火骨料白剛玉粉57%、氧化劑重鉻酸鉀6%、 燒結(jié)助劑滑石粉3%、有機粘結(jié)劑松香1%、膨潤土懸浮劑3%，助劑超細(xì)硅酸鋁0. 4%和濃度為 98%的溶劑異丙醇29. 6%混合制成。實施例三
一種超低碳不銹鋼鑄件防滲碳涂料，是由耐火骨料白剛玉粉50%、氧化劑氯酸鉀9%、燒結(jié)助劑云母粉6. 8%、膨潤土懸浮劑5%，助劑氧化鈦0. 4%和濃度為95%的乙醇溶劑28. 8%混合制備成。實施例四
一種超低碳不銹鋼鑄件防滲碳涂料，是由耐火骨料白剛玉粉50%、氧化劑硝酸鉀5%、 燒結(jié)助劑滑石粉3. 3%、有機粘結(jié)劑松香1. 3%、膨潤土懸浮劑2%，助劑氧化鈦0.洲和濃度為 95%的溶劑乙醇38. 2%混合制成。
權(quán)利要求
1.一種超低碳不銹鋼鑄件防滲碳涂料，其特征在于主要是由白剛玉粉50-60%，氧化劑5-10%,燒結(jié)助劑3-8%，有機粘結(jié)劑1_3%，膨潤土懸浮劑2-5%，助劑0. 2-0. 4%，溶劑 28. 8-38.洲材料混合配制而成所述的百分比為重量百分比；所述白剛玉粉的粒度< 3μπι，氧化劑的粒度< 5μπι，滑石粉的粒度< 5μπι;所述氧化劑為硝酸鉀、高錳酸鉀、重鉻酸鉀、氯酸鉀中的一種或幾種；所述燒結(jié)助劑為滑石粉、長石粉、云母粉、粘土中的一種或幾種；所述有機粘結(jié)劑為松香或樹脂；所述溶劑為乙醇或異丙醇，乙醇濃度> 95%，異丙醇濃度> 98%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超低碳不銹鋼鑄件防滲碳涂料，其特征是由耐火骨料白剛玉粉50%、氧化劑重硝酸鉀或高錳酸鉀5%、燒結(jié)助劑滑石粉8%、有機粘結(jié)劑松香或樹脂 2%、膨潤土懸浮劑2%，助劑超細(xì)硅酸鋁0. 2%和濃度為95%的乙醇溶劑32. 8%混合配制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超低碳不銹鋼鑄件防滲碳涂料，其特征是由耐火骨料白剛玉粉57%、氧化劑重鉻酸鉀6%、燒結(jié)助劑滑石粉3%、有機粘結(jié)劑松香1%、膨潤土懸浮劑 3%，助劑氧化鈦0. 4%和濃度為98%的溶劑異丙醇29. 6%混合制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超低碳不銹鋼鑄件防滲碳涂料，其特征是由耐火骨料白剛玉粉50%、氧化劑氯酸鉀9%、燒結(jié)助劑云母粉6. 8%、膨潤土懸浮劑5%，助劑氧化鈦0. 4%和濃度為95%的乙醇溶劑28. 8%混合制備成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超低碳不銹鋼鑄件防滲碳涂料，其特征是由耐火骨料白剛玉粉50%、氧化劑硝酸鉀5%、燒結(jié)助劑滑石粉3. 3%、有機粘結(jié)劑松香1. 3%、膨潤土懸浮劑 2%，助劑超細(xì)硅酸鋁0. 2%和濃度為95%的溶劑乙醇38. 2%混合制成。
全文摘要
一種超低碳不銹鋼鑄件防滲碳涂料，由白剛玉粉50-60%，氧化劑5-10%，燒結(jié)助劑3-8%，有機粘結(jié)劑1-3%，膨潤土懸浮劑2-5%，助劑0.2-0.4%，溶劑28.8-38.2%材料混合配制而成所述的百分比為重量百分比；所述白剛玉粉的粒度≤3μm，氧化劑的粒度≤5μm，滑石粉的粒度≤5μm；所述氧化劑為硝酸鉀、高錳酸鉀、重鉻酸鉀、氯酸鉀中的一種或幾種；所述燒結(jié)助劑為滑石粉、長石粉、云母粉、粘土中的一種或幾種；所述有機粘結(jié)劑為松香或樹脂；所述溶劑為乙醇或異丙醇，乙醇濃度≥95%，異丙醇濃度≥98%。本發(fā)明的涂料在一些重要的水輪機葉片超低碳不銹鋼鑄件上進行了澆注，用上述配方配制的防滲碳涂料澆注的超低碳不銹鋼鑄件的表面滲碳層厚度≤3mm，明顯優(yōu)于普通涂料。
文檔編號B22C3/00GK102430703SQ201110442400
公開日2012年5月2日 申請日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者李世成, 李漢錕, 李玲, 王巖, 譚銳 申請人:沈陽鑄造研究所