用于消失模鑄造的涂料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于消失模鑄造的涂料及其制備方法，所述涂料包括以下成分：耐火骨料、粘結(jié)劑、懸浮劑和水，其中，所述耐火骨料包括石英砂和鋁礬土，且石英砂和鋁礬土的重量比為3:7至4:6；所述制備方法包括：步驟一、將石英砂和鋁礬土攪拌混合，以獲得耐火骨料，其中所述石英砂與所述鋁礬土的重量比為3:7至4:6；步驟二、向所述耐火骨料中添加水并進行攪拌，其中所述水與所述耐火骨料的重量比為0.7至0.9；和步驟三、向所述耐火骨料和所述水的混合物中添加粘結(jié)劑并進行攪拌。根據(jù)本發(fā)明的涂料性能較好并且成本較低，尤其適用于鑄鐵工件的消失模鑄造。
【專利說明】用于消失模鑄造的涂料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及消失模鑄造領(lǐng)域，具體地，涉及一種用于消失模鑄造的涂料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]消失模鑄造技術(shù)是將與鑄件尺寸形狀相似的發(fā)泡塑料模型粘結(jié)組合成模型簇，刷涂涂料并烘干以在模型表面形成耐火涂層，埋在干石英砂中振動造型，在一定條件下澆注液體金屬，使模型氣化并占據(jù)模型位置，凝固冷卻后形成所需鑄件的方法。
[0003]消失模鑄造是一種精確成形的鑄造工藝，使用該鑄造工藝生產(chǎn)出的鑄件的表面光潔度遠高于傳統(tǒng)的粘土砂鑄造和砂型鑄造，但是，消失模鑄造的過程控制復(fù)雜并且對原輔料的要求嚴格，例如涂料的選用就是其中很關(guān)鍵的一環(huán)，在澆注過程中，耐火涂層介于液體金屬和型砂之間，對模型氣化、液體金屬填充和鑄件的形成等起著十分重要的作用，直接影響制得鑄件的質(zhì)量。
[0004]通常對消失模鑄造用涂料的要求為需要具備足夠的耐火度、一定的透氣性以及良好的粘附性和涂掛性等，特別是鑄鐵工件的消失模鑄造中，由于澆注溫度高，因而對涂料的耐火度等有更高的要求，而現(xiàn)有的涂料存在性能較差或者成本較高的缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種用于消失模鑄造的涂料及其制備方法，該涂料性能較好并且成本較低，尤其適用于鋼鐵鑄件的消失模鑄造。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于消失模鑄造的涂料，該涂料包括以下成分:耐火骨料、粘結(jié)劑、懸浮劑和水，所述耐火骨料包括石英砂和鋁礬土，且石英砂和鋁礬土的重量比為3:7至4:6。
[0007]優(yōu)選地，所述耐火骨料的顆粒為250目至300目。
[0008]優(yōu)選地，所述懸浮劑為羥甲基纖維素鈉，所述懸浮劑與所述耐火骨料的重量比為
0.02 至 0.04。
[0009]優(yōu)選地，所述粘結(jié)劑為白乳膠，并且所述粘結(jié)劑與所述耐火骨料的重量比為0.03至 0.05。
[0010]優(yōu)選地，該涂料的成分還包括表面活性劑，該表面活性劑與所述耐火骨料的重量比為 0.002 至 0.003。
[0011]優(yōu)選地，該涂料的成分還包括消泡劑，該消泡劑與所述耐火骨料的重量比為0.001至 0.002。
[0012]優(yōu)選地，該涂料的成分還包括脫碳劑，所述脫碳劑為氧化鐵粉末。
[0013]本發(fā)明還涉及所述用于消失模鑄造的涂料的制備方法，該制備方法包括:
[0014]步驟一、將石英砂和鋁礬土攪拌混合，以獲得耐火骨料，其中所述石英砂與所述鋁帆土的重量比為3:7至4:6 ；[0015]步驟二、向所述耐火骨料中添加水并進行攪拌；和
[0016]步驟三、向所述耐火骨料和所述水的混合物中添加懸浮劑和粘結(jié)劑并進行攪拌。
[0017]優(yōu)選地，所述懸浮劑包括羥甲基纖維素鈉，且所述懸浮劑與所述耐火骨料的重量比為0.02至0.04，所述步驟三中進行攪拌的時間為25min至35min。
[0018]優(yōu)選地，該制備方法還包括步驟四:在所述步驟三中獲得的混合物中添加消泡劑和/或表面活性劑并進行攪拌，攪拌時間為50min至70min。
[0019]優(yōu)選地，所述消泡劑與所述耐火骨料的重量比為0.001至0.002。
[0020]優(yōu)選地，所述表面活性劑與所述耐火骨料的重量比為0.002至0.003。
[0021]優(yōu)選地，該制備方法還包括位于其余所述步驟之后的最終步驟:向混合物中添加脫碳劑并進行攪拌，所述脫碳劑為氧化鐵粉末，該最終步驟中進行攪拌的時間為5min_10mino
[0022]優(yōu)選地，所述步驟一中進行攪拌的時間為5min_10min，所述步驟二中進行攪拌的時間為 10min_15min。
[0023]優(yōu)選地，所述粘結(jié)劑為白乳膠，并且所述粘結(jié)劑與所述耐火骨料的重量比為0.03至 0.05。
[0024]優(yōu)選地，在所述步驟二中，所述水與所述耐火骨料的重量比為0.7至0.9。
[0025]在本發(fā)明的用于消失模鑄造的涂料中，通過對耐火骨料的成分和配比進行調(diào)整，使得涂料的耐火度和透氣性得到改善，具體地，本發(fā)明中選用石英砂和鋁礬土作為耐火骨料。單一成分的耐火骨料的透氣性比復(fù)合成分的耐火骨料的透氣性差，因而，將石英砂和鋁土釩搭配使用可以獲得更好的透氣性；石英砂的膨脹系數(shù)高，可以提高耐火涂層的脫落性，而招土 I凡溶點聞，能夠有效提聞涂料的耐聞溫性能以減少粘砂，通過調(diào)控石英砂和招土鑰i之間的配比，使得耐火骨料同時具有較好的耐高溫性能和脫落性，在耐高溫性能和脫落性之間獲得較好的平衡；另外，石英砂和鋁礬土來源廣、價格低，可以降低涂料的制造成本。此夕卜，還可以在涂料中添加其他輔料，例如表面活性劑和脫碳劑等，以進一步提高涂料的其他性能。
[0026]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【具體實施方式】
[0027]以下對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0028]本發(fā)明提供了一種用于消失模鑄造的涂料，該涂料包括以下成分:耐火骨料、粘結(jié)齊U、懸浮劑和水，其中，所述耐火骨料包括石英砂和鋁礬土，且石英砂和鋁礬土的重量比為3:7 至 4:6。
[0029]耐火骨料為涂料的主要成分之一，其對涂料的耐火度和透氣性具有較大的影響，本發(fā)明中選用石英砂和鋁礬土作為耐火骨料。石英砂的膨脹系數(shù)高，容易脫落，因而可以提高鑄造完成后耐火涂層從鑄件上脫落的脫落性，但是，石英砂含量過高容易導(dǎo)致耐火涂層開裂、剝落；招土I凡溶點聞，能夠有效提聞涂料的耐聞溫性能從而減少粘砂，并且具有多孔性，可以提高耐火骨料的透氣性。單一成分的耐火骨料的透氣性比復(fù)合成分的耐火骨料的透氣性差，因而，將石英砂和鋁土釩搭配使用可以獲得更好的透氣性；并且通過調(diào)控石英砂和鋁土釩之間的配比，使得耐火骨料同時具有較好的耐高溫性能、透氣性和脫落性，在耐高溫性能、透氣性和脫落性之間獲得較好的平衡；另外，石英砂和鋁礬土來源廣、價格低，可以降低涂料的制造成本。
[0030]不僅耐火骨料的種類對涂料的性能有影響，耐火骨料的粒度同樣對涂料的性能影響較大。耐火骨料的粒度大，耐火涂層的透氣性好，但是涂料的懸浮穩(wěn)定性差，制得的鑄件表面粗糙度大；而耐火骨料的粒度小，耐火骨料更容易吸附于懸浮劑的高分子鏈，耐火骨料在溶劑中的懸浮性好，從而使得耐火涂層的強度提高，但是耐火涂層的透氣性差且涂層容易產(chǎn)生裂紋；因而，為了獲得更好的性能，本實施方式中耐火骨料的顆粒為250目至300目，通過將耐火骨料的顆?？刂圃谶m合的范圍內(nèi)使耐火涂層的強度和透氣性能夠到達較理想的程度。
[0031]并且，為了使耐火涂層達到需要的強度，需要添加粘結(jié)劑，粘結(jié)劑不能損害泡沫塑料模型并且要求與泡沫塑料模型具有良好的粘附性，以能夠提供涂料的涂掛性，在將涂料涂刷在模型外表面后獲得一定厚度的耐火涂層，若涂料的粘附性差將造成涂層厚度不均或不足，影響鑄件質(zhì)量，在本實施方式中，粘結(jié)劑為白乳膠，并且粘結(jié)劑與耐火骨料的重量比為 0.03 至 0.05。
[0032]并且，為了進一步改善涂料的涂掛性，涂料的成分還可以包括表面活性劑，在本實施方式中，該表面活性劑與耐火骨料的重量比為0.002至0.003。
[0033]另外，所述懸浮劑優(yōu)選為羥甲基纖維素鈉，通過添加懸浮劑能夠使涂料獲得較好的懸浮穩(wěn)定性，使涂料中的耐火骨料、粘結(jié)劑等成分更均勻地分散在水中，以獲得更好的透氣性和更均勻的粘附性等，而羥甲基纖維絲鈉易溶于水，在制備涂料時可以縮短攪拌時間，提高制備效率，并且，在本實施方式中，懸浮劑與耐火骨料的重量比為0.02至0.04。
[0034]為改善涂料的潤濕性，消除涂料制備過程中產(chǎn)生的氣泡，提高鑄件的表面質(zhì)量，優(yōu)選地，涂料的成分還包括消泡劑，在本實施方式中，消泡劑與耐火骨料的重量比為0.001至
0.002。
[0035]另外，如果泡沫塑料膜在高溫下不完全分解時會在耐火涂層的表面沉積一定量的碳，阻塞排氣通道，從而降低涂料的透氣性，加入脫碳劑可以有效防止碳的沉積，因此，優(yōu)選地，涂料的成分還包括脫碳劑，該脫碳劑可以是適合的金屬氧化物，金屬氧化物可以將泡沫塑料模型形成的碳氧化成二氧化碳氣體，并且金屬氧化物中的金屬陽離子還原成金屬單質(zhì)，從而可以減少積碳，對于鋼鐵工件的消失模鑄造，可以使用氧化鐵粉末作為脫碳劑。
[0036]此外，本發(fā)明還提供了上述用于消失模鑄造的涂料的制備方法，該制備方法包括:
[0037]步驟一、將石英砂和鋁礬土攪拌混合，以獲得耐火骨料，其中石英砂與鋁礬土的重量比為3:7至4:6 ；
[0038]步驟二、向耐火骨料中添加水并進行攪拌；和
[0039]步驟三、向耐火骨料和水的混合物中添加懸浮劑和粘結(jié)劑并進行攪拌。
[0040]其中，步驟一中對石英砂和鋁礬土進行攪拌混合的時間可以依據(jù)實際情況而定，以將石英砂和鋁礬土盡可能充分混合均勻為標準，通常情況下，步驟一中進行攪拌的時間為5min-10min ;同樣，步驟二中進行攪拌的時間也可以依據(jù)實際情況而定，以使石英砂和鋁礬土盡可能均勻分散在水中為標準，通常情況下，步驟二中進行攪拌的時間為10min_15mino
[0041]而且，在步驟二中，向耐火骨料中添加的水的量可以依據(jù)操作人員的使用習(xí)慣進行一定程度的改變，例如本實施方式中，步驟二中水與耐火骨料的重量比為0.7至0.9。
[0042]本實施方式中，所述粘結(jié)劑為白乳膠，并且所述粘結(jié)劑與所述耐火骨料的重量比為 0.03 至 0.05。
[0043]另外，所述懸浮劑優(yōu)選為羥甲基纖維素鈉，向涂料中添加懸浮劑，從而使涂料獲得較好的懸浮穩(wěn)定性，使涂料中的耐火骨料、粘結(jié)劑等成分更均勻地分散在水中，以獲得更好的透氣性和更均勻的粘附性等，并且，在本實施方式中，懸浮劑與耐火骨料的重量比為
0.02至0.04，羥甲基纖維絲鈉易溶于水，在制備涂料時可以縮短攪拌時間，提高制備效率，在使用羥甲基纖維絲鈉作為懸浮劑的情況下，在所述步驟三中進行攪拌的時間為25min至35min。
[0044]并且，為改善涂料的潤濕性，消除涂料制備過程中產(chǎn)生的氣泡，提高鑄件的表面質(zhì)量，優(yōu)選地，還可以在涂料中添加消泡劑，例如，在本實施方式中，消泡劑與耐火骨料的重量比為0.001至0.002 ;為了進一步改善涂料的涂掛性，還可以在涂料中添加表面活性劑，在本實施方式中，該表面活性劑與耐火骨料的重量比為0.002至0.003。因此，優(yōu)選地，該制備方法還包括步驟四:在所述步驟三中獲得的混合物中添加消泡劑和/或表面活性劑并進行攪拌，攪拌的時間依據(jù)實際情況而定，以使涂料中的成分盡可能均勻地分散在溶劑水中為標準，例如，攪拌時間可以為50min至70min。并且其中，消泡劑與耐火骨料的重量比可以為0.001至0.002，表面活性劑與耐火骨料的重量比可以為0.002至0.003。
[0045]另外，在需要的情況下，為了減少積碳，保證耐火涂層的良好透氣性，還可以在涂料中添加脫碳劑，本實施方式中使用氧化鐵粉末作為脫碳劑，因此，該制備方法還可以包括位于其余所述步驟之后的最終步驟(即添加脫碳劑為最后一步):向混合物中添加脫碳劑并進行攪拌，該最終步驟中進行攪拌的時間為5min至lOmin。
[0046]以上詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0047]另外需要說明的是，在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。
[0048]此外，本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
[0049]下面，將通過實施例對本發(fā)明進行更詳細的描述。
[0050]實施例
[0051]分別根據(jù)下列步驟制備用于消失模鑄造的涂料樣本1-8:
[0052]步驟一、將耐火骨料的成分進行攪拌混合，樣本1-8中耐火骨料的成分及其配比以及平均粒徑分別如表I所示，樣本1-8的制備過程中步驟一中進行攪拌的時間分別如表4所示；
[0053]步驟二、向耐火骨料中添加水并進行攪拌，其中樣本1-8中水與耐火骨料的重量比分別如表I中所示，樣本1-8的制備過程中攪拌的時間步驟二中進行攪拌的時間分別如表4所不；和
[0054]步驟三、向耐火骨料和水的混合物中添加粘結(jié)劑和懸浮劑并進行攪拌，樣本1-8中粘結(jié)劑的種類及其與耐火骨料的配比以及樣本1-8中懸浮劑的種類及其與耐火骨料的配比分別如表2所示，并且樣本1-8的制備過程中攪拌的時間步驟三中進行攪拌的時間分別如表4所示；
[0055]步驟四、向所述步驟三中獲得的混合物中添加消泡劑和表面活性劑并進行攪拌，樣本1-8中消泡劑與耐火骨料的配比和表面活性劑與耐火骨料的配比分別如表3所示，樣本1-8的制備過程中攪拌的時間步驟四中進行攪拌的時間分別如表4所示；
[0056]步驟五、向混合物中添加脫碳劑并進行攪拌，樣本1-8中脫碳劑的種類及其與耐火骨料的配比分別如表3所示，樣本1-8的制備過程中攪拌的時間步驟五中進行攪拌的時間分別如表4所示。
[0057]其中，樣本1-3為實施例，樣本4-8為對比例。
[0058]表1
[0059]
【權(quán)利要求】
1.一種用于消失模鑄造的涂料，該涂料包括以下成分:耐火骨料、粘結(jié)劑、懸浮劑和水，其特征在于，所述耐火骨料包括石英砂和鋁礬土，且石英砂和鋁礬土的重量比為3:7至4:6。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂料，其中，所述耐火骨料的顆粒為250目至300目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂料，其中，所述懸浮劑為羥甲基纖維素鈉，所述懸浮劑與所述耐火骨料的重量比為0.02至0.04。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂料，其中，所述粘結(jié)劑為白乳膠，并且所述粘結(jié)劑與所述耐火骨料的重量比為0.03至0.05。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂料，其中，該涂料的成分還包括表面活性劑，該表面活性劑與所述耐火骨料的重量比為0.002至0.003。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂料，其中，該涂料的成分還包括消泡劑，該消泡劑與所述耐火骨料的重量比為0.001至0.002。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂料，其中，該涂料的成分還包括脫碳劑，所述脫碳劑為氧化鐵粉末。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任意一項的用于消失模鑄造的涂料的制備方法，其特征在于，該制備方法包括: 步驟一、將石英砂和鋁礬土攪拌混合，以獲得耐火骨料，其中所述石英砂與所述鋁礬土的重量比為3:7至4:6 ； 步驟二、向所述耐火骨料中添加水并進行攪拌；和 步驟三、向所述耐火骨料和所述水的混合物中添加懸浮劑和粘結(jié)劑并進行攪拌。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其中，所述懸浮劑包括羥甲基纖維素鈉，且所述懸浮劑與所述耐火骨料的重量比為0.02至0.04，所述步驟三中進行攪拌的時間為25min至35min。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其中，該制備方法還包括步驟四:在所述步驟三中獲得的混合物中添加消泡劑和/或表面活性劑并進行攪拌，攪拌時間為50min至70min。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制備方法，其中，所述消泡劑與所述耐火骨料的重量比為0.001 至 0.002。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制備方法，其中，所述表面活性劑與所述耐火骨料的重量比為 0.002 至 0.003。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其中，該制備方法還包括位于其余所述步驟之后的最終步驟:向混合物中添加脫碳劑并進行攪拌，所述脫碳劑為氧化鐵粉末，該最終步驟中進行攪拌的時間為5min-10min。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其中，所述步驟一中進行攪拌的時間為5min-10min,所述步驟二中進行攪拌的時間為10min_15min。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其中，所述粘結(jié)劑為白乳膠，并且所述粘結(jié)劑與所述耐火骨料的重量比為0.03至0.05。
16.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其中，在所述步驟二中，所述水與所述耐火骨料的重量比為0.7至0.9。
【文檔編號】B22C3/00GK103506566SQ201310473202
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月11日
【發(fā)明者】劉延斌, 楊偉, 李飛 申請人:中聯(lián)重科股份有限公司