一種耐高溫脫模塗料及其製備方法
2023-09-19 00:40:40 1
一種耐高溫脫模塗料及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種耐高溫脫模塗料，採用鹼性矽溶膠、石墨粉、分散劑按100:5~20:0.1~1的比例製得；所述的鹼性矽溶膠的SiO2含量為20~40%；所述的石墨粉的粒度為30~100目。本發明通過在鹼性矽溶膠中添加石墨粉可大大降低其粘連性，塗刷後得到的塗料保護層厚薄均勻，平整光滑，底部側邊都可以保護到；且用量少，只需噴塗上薄薄一層，就可形成堅固的保護膜，另外由於石墨粉與矽溶膠混合均勻，形成保護層後的石墨粉是分散在矽溶膠內的，不會分散到鑄錠內部，影響產品質量。
【專利說明】一種耐高溫脫模塗料及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種耐高溫塗料，具體涉及一種能夠保護錠模經得起高溫衝刷，不被高溫侵蝕的塗料。
【背景技術】
[0002]高溫塗料一般是指能長期承受200°C以上的溫度，並能保持一定的物理化學性能，使被保護對象在高溫環境中能正常發揮作用的特殊功能性塗料。塗層作為一種保護材料，廣泛應用於機械，電子電氣，航天航空、化工、建築等領域。
[0003]隨著塗層領域的擴展，一些常規塗層漸漸不能滿足新的使用要求，其中就包括塗層的耐溫性能。我們使用的絕大多數塗層都屬於有機塗層，其使用溫度大多限制在稍高一點的溫度，一般不超過250°C。若要能承受更高的溫度，一般就要考慮無機塗層了。
[0004]鐵合金/金屬矽生產過程中必須經歷澆注成型的工序，鋼包內的高溫液體會被倒入鑄鋼錠模中，然後逐漸冷卻凝固，最後通過傾倒將鐵合金/金屬矽塊倒出。為保護鑄鋼錠模不被1500°C的高溫液體侵蝕，通常需要在錠模內形成隔層使液體不直接與錠模接觸。
【發明內容】
[0005]在以往的生產中，通常採用的隔層材料為石墨粉或矽塊/粉，通過將石墨粉或矽塊/粉撒在錠模內以形成隔層。但其存在較多的缺點:①石墨粉層厚薄不均，且錠模側邊難以形成保護石墨粉層太薄了對錠模難以起到有效保護，鋪厚了石墨粉的用量又偏大，成本較高；③石墨粉與錠模沒有粘接，高溫液體開始澆築時形成的衝刷力很容易將石墨粉衝開，從而損傷錠模石墨粉密度小，鐵合金液/矽液密度大，部分石墨粉會浮起擴散至液體內，待冷卻後留在了鑄錠內，增加雜質碳的含量；⑤採用矽塊/粉時，不同批次的矽塊/粉作為隔層，倒入錠模內的熔煉液體冷卻後會矽塊/粉融為一體，是熔煉液體中帶入更多的雜質，且由於有一部分矽需要作為隔層流轉，降低了錠模的使用效率。本發明的目的是針對以上問題，提供一種耐高溫脫模塗料，能夠克服高溫鐵合金液/矽液對錠模的侵蝕，延長錠模使用壽命，且使鑄錠易於脫模，表面平整。
[0006]本發明提供了一種耐高溫脫模塗料，由以重量計的以下原料:鹼性矽溶膠、石墨粉、分散劑按100:5~20:0.1~I的比例製得。
[0007]所述的鹼性矽溶膠的SiO2含量為20-40%。
[0008]優選的方案中，所採用的鹼性矽溶膠的SiO2含量為30%。
[0009]所述的石墨粉的粒度為30-100目。石墨粉目數過低時分散不好，容易沉積；目數太聞時價格聞、且不易混勻
所述分散劑為矽酸鹽類分散劑，如矽酸鈉、矽酸鉀等；添加分散劑有利於鹼性矽溶膠和石墨粉混合均勻，保持分散體系相對穩定，其中矽酸鈉因其價格實惠最為常用。
[0010]優選的配方中，所述塗料採用SiO2含量為30%的鹼性矽溶膠、100目石墨粉、水玻璃按重量比100:8^10:0.5的比例製得。通過大量的試驗進行驗證，該方案為最佳配比，得到的塗料粘度適中，易於噴塗或刷塗，且採購配製方便。鹼性矽溶膠與石墨粉的配比比例主要依照塗料粘度適合的原則:若鹼性矽溶膠濃度低，則石墨粉用量可提高，否則在噴塗側壁時水分蒸發速度趕不上塗料向下流淌的速度，導致塗層不均一；但鹼性矽溶膠濃度高的話，石墨粉分散性降低，矽液與其粘連性增加，噴塗不方便。
[0011]將鹼性矽溶膠、石墨粉、分散劑按照比例進行混合，攪拌均勻後即可得到耐高溫脫模塗料。
[0012]當矽溶膠水分蒸發時，膠體粒子可以牢固地附著在物體表面，粒子間形成矽氧鍵結合，是很好的粘合劑和添加劑。酸性矽溶膠是處於亞穩定狀態，放置過程中會逐漸發生凝膠作用，尤其是高濃度矽溶膠的趨勢更明顯，而鹼性矽溶膠的穩定性較高；另外酸性矽溶膠含有氫離子，與鑄鋼會發生一些反應，從而緩慢腐蝕錠模。因而在此塗料中選用鹼性矽溶膠作為原料。
[0013]由於矽溶膠可作為粘接劑使用，是低粘度的膠體溶液，分散性好，可充分浸入充填到錠模內壁，使其表面平滑，並在脫水後形成堅固的膜。單純使用矽溶膠作為高溫塗料是不可行的，因為熔融的矽液與SiO2會粘連，而本發明通過在鹼性矽溶膠中添加石墨粉可大大降低其粘連性。
[0014]使用該塗料時，將耐高溫塗料噴塗或刷塗在錠模內壁之後，塗料內的水分蒸發，從而形成緻密的平整的保護層。在實際的連續化生產中，鑄錠產品脫模後，錠模仍然是很熱的，將高溫塗料噴塗或刷塗上後，塗料內水分蒸發極快，通常數秒鐘後就基本蒸發，形成保護層。關於塗層的厚度，由於矽水在一開始傾倒入錠模時，對錠模底部有較大的衝刷力。若塗層厚度太薄，則可能被矽水將底部塗層衝刷破壞，尤其是矽水剛開始接觸錠模的那個點。因此，錠模底部的塗層厚度不應太薄，依照矽包傾倒的高度，約I一2_即可。
[0015]本發明提供的耐 高溫塗料還具有以下有益效果:
1)採用該塗料噴塗或者塗刷後的塗層厚薄均勻，平整光滑，底部側邊都可以保護到；
2)只需噴塗上薄薄一層，就可形成堅固的保護膜，用量低，成本低；
3)由於石墨粉與矽溶膠混合均勻，形成保護層後的石墨粉是分散在矽溶膠內的，故而不會分散到鑄錠內部，影響產品質量。
[0016]該種塗層配方是針對金屬矽冶煉澆鑄時矽水對錠模損傷大的情況下進行開發的，其針對性強且配製簡單，在沒有該塗層時矽水對錠模損傷的同時也會將錠模的金屬雜質帶入矽中，使雜質含量上升。配製該塗料時只需讓鑄鋼錠模與矽水間有一層能耐高溫的隔層且對矽水的汙染小即可，並不要求矽錠脫模後塗層一定要保持完整，每次澆鑄後可以對破損點再進行噴塗。該塗層成本低，平均每噸矽消耗的塗料僅約l_2kg，成本為3-5元，只需在簡單的容器內進行攪拌，且保存時間較長，使用方便，無毒無害。
【具體實施方式】
[0017]下面結合實施例來進一步說明本發明，但本發明要求保護的範圍並不局限於實施例表述的範圍。
[0018]實施例1:
一種耐高溫脫模塗料，採用SiO2含量為30%的鹼性矽溶膠100份、80-100目的石墨粉8份，水玻璃0.5份，經過充分攪拌混合均勻後製得。使用時，採用噴槍將其噴於鑄鋼錠模表面，塗層厚度約1_，利用錠模脫模後自身的熱量塗層可極快地乾燥，形成完整的塗層。待塗料保護層形成之後，將溫度為150(Tl55(rC的矽液從矽包緩慢傾倒入噴塗了高溫脫模塗料的錠模內。待矽液冷卻凝固後，傾倒錠模，矽塊輕易脫落，表面平整。使用之後的錠模塗層基本完整，無侵蝕損傷。
[0019]實施例2:
一種耐高溫脫模塗料，採用SiO2含量為20%的鹼性矽溶膠100份、80-100目的石墨粉15份，水玻璃0.5份。經過充分攪拌混合均勻後製得。使用時，採用噴槍將其噴於鑄鋼錠模表面，塗層厚度約2_，利用錠模脫模後自身的熱量塗層可極快地乾燥。待塗料保護層形成之後，將溫度為150(Tl550°C的矽液從矽包緩慢傾倒入噴塗了高溫脫模塗料的錠模內。待矽液冷卻凝固後，傾倒錠模，矽塊輕易脫落，表面平整。使用之後的錠模塗層基本完整，無侵蝕損傷。
[0020]實施例3:
一種耐高溫脫模塗料，採用SiO2含量為40%的鹼性矽溶膠100份、80-100目的石墨粉8份，水玻璃0.8份。經過充分攪拌混合均勻後製得。使用時，採用噴槍將其噴於鑄鋼錠模表面，塗層厚度約1.5_，利用錠模脫模後自身的熱量塗層可極快地乾燥。待塗料保護層形成之後，將溫度為150(Tl550°C的矽液從矽包緩慢傾倒入噴塗了高溫脫模塗料的錠模內。待矽液冷卻凝固後，傾倒錠模，矽塊輕易脫落，表面平整。使用之後的錠模塗層基本完整，無侵蝕損傷。
[0021]實施例4:
一種耐高溫脫模塗料，採用SiO2含量為20%的鹼性矽溶膠100份、80-100目的石墨粉20份，水玻璃0.2份。經過充分攪拌混合均勻後製得。使用時，採用噴槍將其噴於鑄鋼錠模表面，塗層厚度約1_，利用錠模脫模後自身的熱量塗層可極快地乾燥。待塗料保護層形成之後，將溫度為150(Tl550°C的矽液從矽包緩慢傾倒入噴塗了高溫脫模塗料的錠模內。待矽液冷卻凝固後，傾倒錠模，矽塊輕易脫落，`表面平整。使用之後的錠模塗層基本完整，無侵蝕損傷。
[0022]經過實驗驗證，使用上述塗料對錠模進行保護後，錠模使用壽命從30-50次延長為100次左右。如果使用過程中塗料保護層出現損傷，下次使用時只需在損傷點重新噴塗即可。
【權利要求】
1.一種耐高溫脫模塗料，其特徵在於:由以重量計的以下原料:鹼性矽溶膠、石墨粉、分散劑按100:5~20:0.1~I的比例製得。
2.根據權利要求1所述的耐高溫脫模塗料，其特徵在於:所述的鹼性矽溶膠的SiO2含量為20~40%。
3.根據權利要求1或2所述的耐高溫脫模塗料，其特徵在於:所述的鹼性矽溶膠的SiO2含量為30%。
4.根據權利要求1所述的耐高溫脫模塗料，其特徵在於:所述的石墨粉的粒度為30~100目。
5.根據權利要求1所述的耐高溫脫模塗料，其特徵在於:所述分散劑為矽酸鹽類分散劑。
6.根據權利要求1所述的耐高溫脫模塗料，其特徵在於:所述塗料採用SiO2含量為30%的鹼性矽溶膠、100目石墨粉、水玻璃按重量比100:8^10:0.5的比例製得。
7.權利要求1-6之一所述的耐高溫脫模塗料的製備方法，其特徵在於:將鹼性矽溶膠、石墨粉、分散劑按照比例進 行混合，攪拌均勻後即可得到耐高溫脫模塗料。
【文檔編號】B22C3/00GK103551495SQ201310487080
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月17日 優先權日:2013年10月17日
【發明者】張旭東, 曾富強, 湯才洲 申請人:湖北三新矽業有限責任公司