本發(fā)明屬于鑄造領(lǐng)域，具體涉及一種環(huán)保型的鑄造用涂料及其制備方法、使用方法。
背景技術(shù)：
消失模鑄造技術(shù)是一種在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用的精確成型技術(shù)。涂料是消失模鑄造工藝的關(guān)鍵技術(shù)之一，涂料質(zhì)量的好壞直接影響該工藝的成敗。許多文獻(xiàn)中披露，消失模鑄造工藝成功與否50%取決于模樣，30%取決于涂料，20%取決于其他工藝因素，所以國(guó)內(nèi)外鑄造工作者對(duì)消失模鑄造技術(shù)中所使用的鑄造涂料非常重視。在我國(guó)，由于鑄造涂料的商品化程度不高，大部分消失模鑄造廠家對(duì)涂料的配方和性能缺乏系統(tǒng)深入的研究，在實(shí)際生產(chǎn)中一般都在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)自配自用，導(dǎo)致鑄件質(zhì)量問題較多，直接削弱了消失模鑄造精確生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)，極大地限制了消失模鑄造技術(shù)的發(fā)展。因此，深入系統(tǒng)的研究并有效地控制消失模鑄造涂料對(duì)提高整體消失模鑄造工藝過程的穩(wěn)定性具有重大而深遠(yuǎn)的意義。
鑄造用涂料除了需要滿足對(duì)隔熱性能、強(qiáng)度的要求，還需要該涂料在涂裝的過程中實(shí)用且利于儲(chǔ)存。進(jìn)一步地，由于該涂料應(yīng)用于高溫環(huán)境，還需要考慮該涂料對(duì)操作人員是否存在不利的影響，該涂料環(huán)保型是否達(dá)到要求等多種問題?，F(xiàn)有技術(shù)中，鑄造涂料往往偏重于滿足實(shí)際使用過程的涂裝型能，往往忽視了其他需要滿足的性能，如申請(qǐng)?zhí)枮?01410740217.6的名為《一種鑄造涂料》的中國(guó)專利，該方案公開了一種包括原砂、粘結(jié)劑、固化劑和潤(rùn)滑劑的鑄造涂料，該涂料也能用于鑄造，然而在該方案中對(duì)涂料除了涂裝性能以外的性質(zhì)并未投入過多關(guān)注。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)近年來一直提倡的環(huán)?；a(chǎn)理念，本發(fā)明中提供了一種環(huán)保型的鑄造用涂料，該涂料不僅具備隔熱性能好、強(qiáng)度高、低發(fā)氣量、流變性能、懸浮性能好等優(yōu)點(diǎn)，而且環(huán)保無毒，在其制造和使用過程中不產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)，對(duì)鑄造流程中的操作人員以及大氣環(huán)境都有很好的保護(hù)作用。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題通過以下步驟予以實(shí)現(xiàn)：
鑄造涂料可由多種原料配制而成，通常要包括耐火材料、載液、粘結(jié)劑、懸浮劑和助劑等成分。耐火材料是形成涂層的主體部分，是決定涂層強(qiáng)度、穩(wěn)定性、發(fā)氣性的最重要的組成部分，本發(fā)明的組分A中選用多種不同的礦物材料相互配合制成了隔熱性能好且強(qiáng)度高的原料。本發(fā)明中選用次石墨、粉煤灰、高嶺土、活性氧化鋅、膨潤(rùn)土成分組成了耐火材料組分。次石墨原礦是一種獨(dú)特的球形碳化物矩陣結(jié)構(gòu)的殘存復(fù)合礦物，微觀上是一種合成超離散碳化硅粉的現(xiàn)成的片巖，將次石墨粉末應(yīng)用于耐火材料中，取其孔隙率高（超過5%）、壓縮強(qiáng)度大（大于10kt/mm2）、導(dǎo)熱系數(shù)小、展開相表面積大的特點(diǎn)，不僅次石墨材料本身耐高溫性能好，而且能夠與粉煤灰、高嶺土、活性氧化鋅和膨潤(rùn)土的粉末相結(jié)合，形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)組成，提升組分A的整體耐火性能。另外，組分A中選用粉煤灰、高嶺土、活性氧化鋅和膨潤(rùn)土的混合粉末也有利于提升涂料固體結(jié)構(gòu)組成的熵值，使涂料體系活性更高。本發(fā)明的組分B中采用異丙醇、2-丁氧基乙醇作為載液、二亞芐基山梨醇和氫化蓖麻油作為活性調(diào)節(jié)劑、酚醛樹脂及偶聯(lián)劑作為粘結(jié)劑。本發(fā)明的組分C中選用二氧化硅氣凝膠、活性炭、羧甲基纖維素、粉煤灰玻化微珠的組合物，一方面，該組合物有助于增加粘結(jié)效果，另一方面，該組合物有助于涂料內(nèi)部原料的分散。
本發(fā)明的選擇的原料皆為環(huán)保型原料，而且在使用過程中相適配，遇到高溫性質(zhì)穩(wěn)定，涂料成膜過程中無有毒害的氣體產(chǎn)生，對(duì)操作人員和操作環(huán)境都沒有損害。
本發(fā)明中提供的鑄造用涂料組成及重量份為：
所述添加劑包括組分A、組分B、組分C，其中三者質(zhì)量份為：
組分A 100-120份
組分B 130-150份
組分C 15-25份
其中，組分A及組分A內(nèi)各組成重量份為：
次石墨 20-30份
粉煤灰 5-10份
高嶺土 15-20份
活性氧化鋅 10-14份
膨潤(rùn)土 6-8份
組分B及組分B內(nèi)各組成重量份為：
異丙醇 65-80份
2-丁氧基乙醇 10-15份
二亞芐基山梨醇 5-8份
氫化蓖麻油 6-12份
酚醛樹脂 20-25份
偶聯(lián)劑 0.6-0.8份
組分B中的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑或者鈦酸酯偶聯(lián)劑。
組分C及組分C內(nèi)各組成重量份為：
二氧化硅氣凝膠 15-20份
活性炭 2-4份
羧甲基纖維素 5-8份
粉煤灰?；⒅? 8-12份。
組分C中二氧化硅氣凝膠比表面積為450-480m2/g，密度為55-70kg/m3。組分C中納米二氧化鈦粒徑范圍為50-100nm。
進(jìn)一步地，本發(fā)明中的涂料密度為1.55-1.70g/cm3。
本發(fā)明還提供一種制備上述鑄造用涂料的方法，包括如下步驟：
步驟一，將組分A中的各原料破碎、混合均勻后在150-180℃溫度下烘烤8-12小時(shí)，烘烤后研磨至固體顆粒粒度小于10μm，制得組分A；
優(yōu)選地，組分A原料破碎后粒度為30-50μm。
優(yōu)選地，組分A研磨完畢后在150-180℃溫度下繼續(xù)烘烤4-8小時(shí)。
步驟二，將組分B中的各原料混合，在800-1500r/min條件下分散25-45min，制得組分B；
步驟三，將組分C中的各原料混合均勻后研磨至固體顆粒粒度小于20μm，制得組分C；
步驟四，將上述步驟中制得的組分A、B、C混合后，在55-65℃溫度條件下研磨至固體顆粒粒度小于8μm即得所需涂料。
本發(fā)明中的鑄造用涂料耐火性能好、流動(dòng)性佳，尤其適用于應(yīng)用于有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的鑄型表面。
本發(fā)明具有如下有益效果：
1、本發(fā)明中的鑄造用涂料隔熱性能好，在高溫環(huán)境下穩(wěn)定性佳，使用過程中不產(chǎn)生有毒有害氣體，對(duì)操作人員和操作環(huán)境無影響。
2、本發(fā)明中的鑄造用涂料能降低金屬型所受的熱沖擊，提高其使用壽命，可調(diào)節(jié)系統(tǒng)熱阻、控制冷卻速度，以保證鑄件的組織和性能達(dá)到要求。
3、本發(fā)明中的鑄造用涂料強(qiáng)度高，具有一定的附著強(qiáng)度和內(nèi)聚強(qiáng)度，可防止金屬液在離心力的作用下沖刷涂層。
4、本發(fā)明中的鑄造用涂料具有低的發(fā)氣量，避免因氣體排出造成的教主不完全、氣孔、夾渣和碳黑等缺陷。
5、本發(fā)明中的鑄造用涂料流變性能好，耐儲(chǔ)存、易清理。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行進(jìn)一步的描述。
實(shí)施例1
1、成分配比
組分A及組分A內(nèi)各組成重量份為：
次石墨 20份
粉煤灰 5份
高嶺土 15份
活性氧化鋅 10份
膨潤(rùn)土 6份
組分B及組分B內(nèi)各組成重量份為：
異丙醇 65份
2-丁氧基乙醇 10份
二亞芐基山梨醇 5份
氫化蓖麻油 6份
酚醛樹脂 20份
鈦酸酯偶聯(lián)劑 0.6份
組分C及組分C內(nèi)各組成重量份為：
二氧化硅氣凝膠 15份
活性炭 2份
羧甲基纖維素 5份
粉煤灰玻化微珠 8份
其中，組分C中二氧化硅氣凝膠比表面積為450m2/g，密度為55kg/m3。組分C中納米二氧化鈦粒徑為50nm。
組分A、組分B、組分C質(zhì)量份為：
組分A 100份
組分B 130份
組分C 15份
2、涂料的制備
步驟一，將組分A中的各原料破碎至30μm、混合均勻后在155℃溫度下烘烤12小時(shí)，烘烤后研磨至固體顆粒粒度小于10μm，研磨完畢后在160℃條件下繼續(xù)烘烤8h至水分完全被烘干，制得組分A；
步驟二，將組分B中的各原料混合，在800r/min條件下分散45min，制得組分B；
步驟三，將組分C中的各原料混合均勻后研磨至固體顆粒粒度小于20μm，制得組分C；
步驟四，將上述步驟中制得的組分A、B、C混合后，在60℃溫度條件下研磨至固體顆粒粒度小于8μm即得所需涂料。
實(shí)施例2
1、成分配比
組分A及組分A內(nèi)各組成重量份為：
次石墨 25份
粉煤灰 7.5份
高嶺土 18份
活性氧化鋅 12份
膨潤(rùn)土 7份
組分B及組分B內(nèi)各組成重量份為：
異丙醇 72份
2-丁氧基乙醇 12份
二亞芐基山梨醇 6.5份
氫化蓖麻油 9份
酚醛樹脂 22份
鈦酸酯偶聯(lián)劑 0.75份
組分C及組分C內(nèi)各組成重量份為：
二氧化硅氣凝膠 17份
活性炭 3份
羧甲基纖維素 6.5份
粉煤灰?；⒅? 10份
其中，組分C中二氧化硅氣凝膠比表面積為465m2/g，密度為66kg/m3。組分C中納米二氧化鈦粒徑范圍為80nm。
組分A、組分B、組分C質(zhì)量份為：
組分A 110份
組分B 140份
組分C 20份
2、涂料的制備
步驟一，將組分A中的各原料破碎至40μm、混合均勻后在170℃溫度下烘烤12小時(shí)，烘烤后研磨至固體顆粒粒度小于10μm，研磨完畢后在170℃條件下繼續(xù)烘烤8h至水分完全被烘干，制得組分A；
步驟二，將組分B中的各原料混合，在1200r/min條件下分散45min，制得組分B；
步驟三，將組分C中的各原料混合均勻后研磨至固體顆粒粒度小于20μm，制得組分C；
步驟四，將上述步驟中制得的組分A、B、C混合后，在65℃溫度條件下研磨至固體顆粒粒度小于8μm即得所需涂料。
實(shí)施例3
1、成分配比
組分A及組分A內(nèi)各組成重量份為：
次石墨 22份
粉煤灰 6份
高嶺土 16.5份
活性氧化鋅 11份
膨潤(rùn)土 6.8份
組分B及組分B內(nèi)各組成重量份為：
異丙醇 77份
2-丁氧基乙醇 14份
二亞芐基山梨醇 8份
氫化蓖麻油 8份
酚醛樹脂 25份
鈦酸酯偶聯(lián)劑 0.75份
組分C及組分C內(nèi)各組成重量份為：
二氧化硅氣凝膠 15份
活性炭 4份
羧甲基纖維素 7份
粉煤灰?；⒅? 10份
其中，組分C中二氧化硅氣凝膠比表面積為465m2/g，密度為66kg/m3。組分C中納米二氧化鈦粒徑范圍為60nm。
組分A、組分B、組分C質(zhì)量份為：
組分A 100份
組分B 120份
組分C 18份
2、涂料的制備
制備方法與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例4
1、成分配比
組分A及組分A內(nèi)各組成重量份為：
次石墨 30份
粉煤灰 10份
高嶺土 20份
活性氧化鋅 14份
膨潤(rùn)土 8份
組分B及組分B內(nèi)各組成重量份為：
異丙醇 80份
2-丁氧基乙醇 15份
二亞芐基山梨醇 8份
氫化蓖麻油 12份
酚醛樹脂 25份
鈦酸酯偶聯(lián)劑 0.8份
組分C及組分C內(nèi)各組成重量份為：
二氧化硅氣凝膠 20份
活性炭 4份
羧甲基纖維素 8份
粉煤灰?；⒅? 12份
其中，組分C中二氧化硅氣凝膠比表面積為480m2/g，密度為68kg/m3。組分C中納米二氧化鈦粒徑范圍為100nm。
組分A、組分B、組分C質(zhì)量份為：
組分A 120份
組分B 150份
組分C 25份
2、涂料的制備
涂料的制備方法與實(shí)施例1相同。
將實(shí)施例1、2、3、4中制得的鑄造用涂料用自動(dòng)噴涂設(shè)備涂裝于鑄型表面，測(cè)試涂料密度、懸浮性、條件粘度、觸變性和發(fā)氣性。
涂料密度的測(cè)量方法采用通用的量筒稱量法。
涂料懸浮性是涂料抵抗固體耐火粉料分層和沉淀的能力，用懸浮率%表示。對(duì)懸浮性的測(cè)試采用具塞量筒測(cè)量法，將配置好的涂料將拌均勻后立即倒入準(zhǔn)備好的具塞量筒中，使其液面達(dá)到100ml標(biāo)高處，在靜止?fàn)顟B(tài)下，將涂料試樣放置一定時(shí)間后，觀察涂料沉淀情況，以非沉淀物占原涂料溶劑的百分比表示該涂料的懸浮性。
涂料的條件粘度由流杯法測(cè)定。
涂料的觸變性能采用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)試。
涂料的發(fā)氣性在智能發(fā)氣性測(cè)試儀上進(jìn)行測(cè)定，測(cè)試方法為：將待測(cè)涂料置于烘干箱中，升溫至150℃，保溫3h，冷卻至室溫，研磨成粉末備用。測(cè)試時(shí)，將測(cè)試儀升溫至850℃，保持恒定溫度，取涂料試樣1g置于瓷舟中，然后將瓷舟放入高溫爐的瓷管中，并迅速推入至爐子的石英管紅熱部分，用塞子將管口封閉，使試樣在極熱的條件下加熱，同時(shí)發(fā)氣性測(cè)試儀的記錄部分開始工作，記錄發(fā)氣量。
測(cè)試結(jié)果如下：
通過上述測(cè)試結(jié)果和在使用過程中的實(shí)踐看來，實(shí)施例中的鑄造用涂料密度適中，耐儲(chǔ)存、流變觸變性能好、發(fā)氣量低（對(duì)比普通鑄造用涂料發(fā)氣量超過30ml/g），在實(shí)際使用過程中強(qiáng)度高、耐熱性能好，與現(xiàn)有的鑄造用涂料相比，具有明顯的性能優(yōu)勢(shì)。
最后需要說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案而非對(duì)其進(jìn)行限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而這些修改或者等同替換亦不能使修改后的技術(shù)方案脫離本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。