一種鋁合金砂型低壓鑄造用塗料及其製備方法與流程

2023-10-17 18:07:04

本發明涉及一種鑄造用塗料，特別是涉及一種鋁合金砂型低壓鑄造用塗料及其製備方法。
背景技術：
：現有用於在鑄型表面以形成塗層，從而避免鑄件產生粘砂，提高鑄件表面質量的塗料，已成為鑄造用輔助材料，廣泛應用於有色金屬鑄造。李昂和吳密主編的《鑄造工藝設計技術與生產質量控制實用手冊》第三篇第三章第三節中公開了有色金屬件樹脂砂型用醇基塗料，其配方如下：滑石粉71％～75％，鋁礬土16％～20％，鈉基膨潤土3％～5％，酚醛樹脂3％～5％，烏洛託品0.8％～1.5％，工業酒精適量。這種以滑石粉為主要骨料的醇基塗料用於鋁合金樹脂砂型重力澆注應用廣泛，技術成熟度高，但不適用於鋁合金樹脂砂型低壓鑄造，一是塗料熱穩定性較差，易出現塗層裂紋、剝落等，造成低壓鑄造件存在粘砂問題；二是塗層骨料顆粒排列不緻密，導致鑄件表面粗糙度不好；三是塗料懸浮性不好，骨料易聚集結塊，塗料塗刷性不好，貯存性差。技術實現要素：針對上述情況，本發明的目的在於提供一種鋁合金砂型低壓鑄造用塗料，其塗料具有較好的熱穩定性、骨料顆粒排列緻密性和懸浮性；而且塗層還具有較高的機械強度和較好附著力；可有效防止塗層在高溫及一定壓力下出現裂紋和剝落。本發明的又一目的在於提供一種鋁合金砂型低壓鑄造用塗料的製備方法，採用於原料組分中加入促使熱穩定性和骨料顆粒排列緻密性得到提高的納米氧化鈦，促使塗料懸浮性提高、塗刷性改善及貯存期延長的穩定劑；該組分既工藝簡單又成本低，而且應用的塗層均勻、無裂紋，有利於獲得表面質量較好的鋁合金低壓鑄造件，值得推廣使用。為了實現上述目的，一種鋁合金砂型低壓鑄造用塗料，原料包括滑石粉、納米氧化鈦、鋁礬土、鈉基膨潤土、矽溶膠和穩定劑；其原料的質量百分比組成為，骨料：滑石粉37％～73％，納米氧化鈦10％～23％，鋁礬土8％～17％；粘結劑：鈉基膨潤土1％～6％，矽溶膠8％～17％；穩定劑0.5％～1.0％。為了實現結構、效果優化，其進一步的措施是：其原料的質量百分比組成為，骨料：滑石粉55％，納米氧化鈦16.5％，鋁礬土12.5％；粘結劑：鈉基膨潤土3.5％，矽溶膠12.5％；穩定劑0.8％。為了實現上述又一目的，一種鋁合金砂型低壓鑄造用塗料的製備方法，所述原料組分中包括促使熱穩定性和骨料顆粒排列緻密性得到提高的納米氧化鈦，促使塗料懸浮性提高，塗刷性改善，貯存期延長的穩定劑。為了實現結構、效果優化，其進一步的措施是：所述穩定劑是選取質量分數為0.5％～1.0％的PVB/聚乙烯醇縮丁醛，溶於酒精中製成用於配製塗料和稀釋塗料的載體液，其溶解時間為3h～12h。所述原料組分中包括加入矽溶膠和定量載體液進行潤溼的粉狀組合物，潤溼時間為8h。所述潤溼後的粉狀組合物，用碾輪式混砂機碾壓混勻，碾壓時間為1h～5h，製成膏狀物/塗料。所述潤溼後的粉狀組合物，用碾輪式混砂機碾壓混勻，碾壓時間為4h，製成膏狀物/塗料。一種鋁合金砂型低壓鑄造用塗料及其製備方法，採用於原料組分中加入包括促使熱穩定性和骨料顆粒排列緻密性得到提高的納米氧化鈦，促使塗料懸浮性提高，塗刷性改善，貯存期延長的穩定劑；其原料的質量百分比組成為，骨料：滑石粉37％～73％，納米氧化鈦10％～23％，鋁礬土8％～17％；粘結劑：鈉基膨潤土1％～6％，矽溶膠8％～17％；穩定劑0.5％～1.0％；從而獲得機械強度高，附著力好的鑄件表面塗層的技術方案；克服了長期存在於該行業的：a)塗料熱穩定性較差，易出現塗層裂紋、剝落等，造成低壓鑄造件存在粘砂質量問題；b)塗層骨料顆粒排列不緻密，導致鑄件表面粗糙度不好；c)塗料懸浮性不好，骨料易聚集結塊，塗料塗刷性不好，貯存性差等缺陷。本發明相比現有技術具有的有益效果：a)塗層機械強度高，附著力好。組分中含有納米氧化鈦，納米氧化鈦具有熱穩定性好、粘附力強的特性，可防止塗層在高溫及一定壓力下出現裂紋和剝落。b)塗層中骨料顆粒排列緻密。納米氧化鈦細度(200～400)nm，其顆粒能鑲嵌於滑石粉(細度45μm)和/或鋁礬土顆粒(細度30μm～35μm)之間，以抵禦金屬液的滲入，提高鑄件表面質量。c)塗料懸浮性好。放置2h塗料懸浮率≥98％，24h≥90％，比現有技術的塗料提高3％～10％。d)塗料貯存保質期為九個月以上，比現有技術的塗料長三個月。e)本發明無環境汙染，所用原料均為無毒物質，使用時無刺激性氣味。f)鑄件表面質量提高，鑄件清理勞動工時減少三分之一以上。g)本發明採用於組分中加入納米氧化鈦的技術方案，使塗料熱穩定性和骨料顆粒排列緻密性得到提高，解決了低壓鑄造件存在的粘砂問題，同時，鑄件表面質量得到提高；加入的原料PVB使得塗料的懸浮性得到顯著提高，改善了塗料塗刷性，延長了塗料的貯存期。h)本發明組分簡單，製備方便；應用本發明所製備的塗料，其塗層均勻、無裂紋，有利於獲得表面質量較好的鋁合金低壓鑄造件，值得推廣使用。本發明適合用於有色金屬鑄造；特別適合鋁合金樹脂砂型低壓鑄造。下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明。附圖說明圖1為本發明塗料的應用效果圖。具體實施方式一種鋁合金砂型低壓鑄造用塗料，原料包括滑石粉、納米氧化鈦、鋁礬土、鈉基膨潤土、矽溶膠和穩定劑；其原料的質量百分比組成為，骨料：滑石粉37％～73％，納米氧化鈦10％～23％，鋁礬土8％～17％；粘結劑：鈉基膨潤土1％～6％，矽溶膠8％～17％；穩定劑0.5％～1.0％。為了實現結構、效果優化，其進一步的優選方案，其原料的質量百分比組成為，骨料：滑石粉55％，納米氧化鈦16.5％，鋁礬土12.5％；粘結劑：鈉基膨潤土3.5％，矽溶膠12.5％；穩定劑0.8％。一種鋁合金砂型低壓鑄造用塗料的製備方法，包括製備載體液、潤溼粉料、製取膏狀塗料。一種鋁合金砂型低壓鑄造用塗料的製備方法，原料組分中包括促使熱穩定性和骨料顆粒排列緻密性得到提高的納米氧化鈦，促使塗料懸浮性提高，塗刷性改善，貯存期延長的穩定劑。本發明中，一種鋁合金砂型低壓鑄造用塗料的製備方法，配比包括，骨料：滑石粉55％，納米氧化鈦16.5％，鋁礬土12.5％；粘結劑：鈉基膨潤土3.5％，矽溶膠12.5％；載體液適量/其中懸浮穩定劑PVB為0.5％～1.0％。本發明中，一種鋁合金砂型低壓鑄造用塗料的製備方法，具體操作如下：a)製備載體液將質量分數為0.5％～1.0％的PVB(聚乙烯醇縮丁醛)溶於工業酒精中製成載體液，其溶解時間為8h，以液面上無懸浮的PVB為最佳，載體液用於配製和稀釋塗料。b)潤溼粉料人工混勻滑石粉、納米氧化鈦、鋁礬土、鈉基膨潤土製成粉狀塗料後，加入矽溶膠和適量載體液潤溼，潤溼時間為8h。c)製取膏狀塗料將潤溼後的粉狀塗料用碾輪式混砂機碾壓混勻，碾壓時間為4h，製成膏狀塗料。為了提高鑄件的整體質量，進一步的技術措施：本發明與現有技術的不同之處，是採用在組分中加入熱穩定性好、粘附力強的納米氧化鈦。加入16.5％的氧化鈦能大大增強塗層的機械強度和附著力，防止塗層在高溫及一定壓力下出現裂紋和剝落；同時納米氧化鈦細度(200～400)nm，其顆粒能鑲嵌於滑石粉(細度45μm)和/或鋁礬土顆粒(細度30μm～35μm)之間，使塗層中骨料顆粒排列緻密，以抵禦金屬液的滲入，從而獲得較高的鑄件表面質量。本發明與現有技術的另一個不同之處，是採用在組分中加入PVB，由質量分數為0.5％～1.0％的PVB和工業酒精製成的載體液，塗料粘度可提高1倍以上，是一種最有效的醇基塗料懸浮劑。結合圖/表，對實現本發明的技術措施與特徵，達成目的與功效，作進一步的詳細描述。塗料配比實施例採用正交實驗研發塗料配比，塗料由滑石粉、納米氧化鈦、鋁礬土、鈉基膨潤土、矽溶膠組成。四個因素：納米氧化鈦、鋁礬土、鈉基膨潤土、矽溶膠。每個因素取三個水平納米氧化鈦(A因素)：10.0％、16.5％、23.0％；鋁礬土(B因素)：8.0％、12.5％、17.0％；鈉基膨潤土(C因素)：1.0％、3.5％、6.0％；矽溶膠(D因素)：8.0％、12.5％、17.0％；滑石粉質量百分數＝100％－納米氧化鈦質量百分數－鋁礬土質量百分數－鈉基膨潤土質量百分數－矽溶膠質量百分數)。實驗條件見表1。表1因素水平表實驗指標為試樣抗高溫開裂性和緻密性，試樣抗高溫開裂性1級表示性能最好，5級表示性能最差，試樣緻密性1級表示性能最好，5級表示性能最差，實驗結果見表2。表12正交表L9(34)從表2可以看出，A2B1C1D2為試樣抗高溫開裂性指標的優化水平組合；A2B2C2D2為試樣緻密性指標的優化水平組合。對於B因素，可取B1或B2，取B2時，試樣抗高溫開裂性比取B1增加了22％，而試樣抗拉強度也增加了22％，考慮其他性能，故B因素取B2。同理可分析C因素取C2，優組合為A2B2C2D2。即得出最佳配比為：納米氧化鈦16.5％，鋁礬土12.5％；鈉基膨潤土3.5％，矽溶膠12.5％，滑石粉55％。載體液製備實施例通過實驗找出PVB在工業酒精中的溶解時間，將1kgPVB加入到50kg工業酒精中，觀察液面上有無懸浮物，結果見表3。表3PVB在工業酒精中的溶解情況由上述實驗得，溶解時間8h為最佳工藝。粉料潤溼實施例通過實驗找出粉料潤溼的時間，粉狀塗料製成後，加入矽溶膠和適量載體液潤溼，觀察粉料潤溼情況，結果見表4。表4粉料潤溼情況由上述實驗得，溼潤時間8h為最佳工藝。製取膏狀塗料實施例通過實驗找出製取膏狀塗料的最佳碾壓時間，工藝要求將膏狀塗料調成條件粘度(流杯)為19s～22s的塗料，其攪拌時間不多於5min，結果見表5。表5塗料碾壓時間與塗料攪拌時間的關係碾壓時間/h11.522.533.545攪拌時間/min86.5654.53.52.52.5由上述實驗得，製取膏狀塗料的碾壓時間4h為最佳工藝。箱體生產應用實施例箱體材料為ZL101A，澆注方法為低壓鑄造，砂型、砂芯用呋喃樹脂自硬砂製造，箱體外型和48個砂芯均採用本發明所述的塗料。現配製100㎏本發明所述的塗料，塗料製備過程如下：一、原料準備1.滑石粉稱量55㎏滑石粉。2.納米氧化鈦稱量16.5㎏納米氧化鈦。3.鋁礬土稱量12.5㎏鋁礬土。4.鈉基膨潤土稱量3.5㎏鈉基膨潤土。5.矽溶膠稱量12.5㎏鈉基膨潤土。6.PVB稱量1㎏PVB。二、製備載體液稱量50㎏工業酒精，再將稱量好的1㎏PVB倒入工業酒精中，溶解8h後觀察液面上有無懸浮物，如無懸浮物，該載體液即可用於配製塗料和稀釋塗料。三、潤溼粉料1.人工混勻滑石粉、納米氧化鈦、鋁礬土、鈉基膨潤土製成粉狀塗料；2.加入矽溶膠和30㎏載體液潤溼；3.潤溼時間為8h。四、製取膏狀塗料將潤溼後的粉狀塗料用碾輪式混砂機碾壓混勻，碾壓時間為4h，製成膏狀塗料。五、使用效果結合圖/表，刷塗前用剩餘的載體液稀釋膏狀塗料，攪拌塗料5min後，塗料的條件粘度(流杯)達到了20s，外型刷塗了3層，每個砂芯都刷塗了4層。該箱體凝固結晶壓力為0.1MPa，鑄件無粘砂現象，內外表面光潔，表面粗糙度達到了Ra12.5，鑄件清理工時減少15h～20h。六、原料要求a)滑石粉：牌號為TL70－45－97GB，白度70％，細度45μm通過率97％；b)鈦白粉：牌號為BA01－03；c)鋁礬土：牌號為RLF70－33，Al2O3含量不小於70％，粒度(30～35)μm；d)矽溶膠：牌號為GRJ－26標準，SiO2(24～28)％，密度(1.15～1.19)g/cm3；e)工業酒精。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp