一種鑄鋼消失模用材料及其製備方法

2023-05-28 23:52:31

專利名稱：一種鑄鋼消失模用材料及其製備方法
技術領域：
本發明屬於材料領域，涉及一種鑄鋼消失模用材料及其製備方法。
背景技術：
201210320431. 7號申請涉及一種消失模材料及其製備方法，材料包括以下組分石英粉22-27重量份、鋯英砂28-33重量份、膨潤土 1_4重量份、水玻璃O. 5-1. 5重量份、羧甲基纖維素鈉1-2. 5重量份、正辛醇O. 2-0. 5重量份，脂肪醇聚氧乙烯醚O. 2-0. 5重量份。上述材料存在的問題是塗刷性及高溫強度還不足，並且組成含有有害成分，正辛醇對眼睛、皮膚、黏膜和上呼吸道有刺激作用。

發明內容
本發明的目的就是針對上述技術缺陷，提供一種鑄鋼消失模用材料，不僅具有良好的懸浮性和高溫強度，並且原料無環境汙染。本發明的另一目的是提供一種鑄鋼消失模用材料製備方法，該製備方法工藝簡單，生產成本低，適於工業化生產。本發明的目的是通過以下技術方案實現的
一種鑄鋼消失模用材料，其特徵在於，該材料中各成分的重量百分比為納米級(Na，Ca) (Mn，Fe，Mg，Al) [(Si，Al) 206]複合粉體20-23%，爐渣粉體3-8%,十二烷基苯磺酸鈉
O.4-0. 8%，鋰基膨潤土 6-8%，3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯複合溶液29_31%，其餘為棕剛玉粉；
其中爐渣成分的重量百分比為CaO15-20% ,A1203 19-25%，MgO 2-5%, FeO O. 3-0. 5%,其餘為Si02 ；
所述納米級(Na, Ca) (Mn，Fe，Mg，Al) [ (Si，Al) 206]複合粉體的粒徑為80_100nm ;膨潤土和爐渣粉體的粒徑為80-100 μ m ;棕剛玉粉的粒徑為O. 5-lmm ；
棕剛玉成分的重量百分比為AL203,94. 5%-97%，FeOO. 5-0. 8%, Τ 020. 5-0. 7%，其餘Si02。上述鑄鋼用消失模鑄造材料的製備方法，該方法包括以下步驟
O 納米級(Na，Ca) (Mn，Fe，Mg，Al) [(Si，Al) 206]複合粉體的準備
將氫氧化招Al (OH)3溶解於氫氧化鉀水溶液中，二者質量g :體積mL比為1:10 ;然後置入容器中加熱至120°C，保溫25-28小時，用濾紙過濾出沉澱物，並以去離子水洗淨4-6次；然後將沉澱物以高溫爐加熱至400°C保溫Ih得到產物A待用；
將矽溶膠與硝酸水溶液和乙醇混合後攪拌，直至形成均勻混合溶液，其中矽溶膠、硝酸水溶液、乙醇三者體積比1:4 16 ;然後將上述混合溶液滴加到由正庚烷和正丁醇形成的混合物中，在超聲頻率為50kHz、功率為400W條件下於50-55°C超聲攪拌O. 5h，滴加質量百分比濃度10%氨水，出現膠體B，收集待用，其中所述混合溶液、正庚烷、正丁醇、氨水三者的體積比為50 200 10 4 ； 將產物A、膠體B和(Na, Ca) (Mn，Fe，Mg，Al) [(Si，Al) 206]粉體三者按質量比I 1
O.8-1.1 混合，其中(Na，Ca) (Mn，Fe，Mg，Al) [ (Si，Al)206]粉體的粒徑為 60_80nm ;在超聲頻率50kHz，功率400W下於50-55°C超聲攪拌O. 5h ;然後用正矽酸乙酯的乙醇溶液在70°C下浸泡5h後，再於100°C下常壓乾燥5h，即得到納米級(Na7Ca) (Mn，Fe，Mg，Al) [ (Si,Al) 206]複合粉體；其中正矽酸乙酯和乙醇的體積比為1: 4;
2)3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯複合溶液的準備
所用原料的重量百分比為鄰苯二酸二辛酯5%、正庚醇O. 2%，乙醇3%、聚乙烯醇7%、過硫酸鉀O. 15-0. 19%，3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯25-26%，乙酸乙烯酯20_23%，餘量為水；將鄰苯二酸二辛酯與丁醇混合，攪拌使其溶解，形成溶液甲待用；在容器中加入水，加熱至80°C，在攪拌下加入聚乙烯醇，升溫至95°C，保溫至全部溶解；待溶解後，停止加熱使溫度降至68 70°C，在攪拌下加入3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯，形成溶液乙待用；將溶液甲和溶液乙混合，加入過硫酸甲，攪拌混合均勻，升溫到65 70°C之間，停留I小時，得到3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯複合溶液，待用；
3)鑄鋼消失模用材料的製備其中各成份的重量百分比為納米級(Na，Ca)(Mn，Fe,Mg，Al) [ (Si，Al) 206]複合粉體20_23%，爐渣粉體3_8%，十二烷基苯磺酸鈉O. 4-0. 8%，鋰基膨潤土 6-8%，3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯複合溶液29-31%，其餘棕剛玉粉，將各成份混合攪拌均勻即得。步驟I)中所述硝酸水溶液的質量百分比濃度為5%。本發明相比現有技術具有如下有益效果
本發明材料中的納米級(Na，Ca) (Mn，Fe, Mg，Al) [(Si，Al) 206]複合粉體，具有大量的微觀界面，具有良好的隔熱性；而且具有較高的本體強度，顯著提高了材料的高低溫強度。納米級(Na，Ca) (Mn, Fe, Mg, Al) [(Si, Al) 206]複合粉體在十二烷基苯磺酸鈉和鋰基膨潤土的作用下，具有很好的塗刷性。材料中的3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯複合溶液與納米級(Na，Ca) (Mn, Fe, Mg,Al) [(Si, Al) 206]複合粉體具有很好的親和力。3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯複合溶液通過加強與納米複合粉體的粘合劑來強化交聯強度，大大提高了材料的高溫和低溫強度。材料中的爐渣粉體具有微觀多孔，既可提高材料的隔熱能力，而且原料價格便宜，可降低生產成本。本發明塗料其具有良好的隔熱耐熱性和良好的塗刷性，並且具有良好的高溫低溫穩定性和實用性，具有極佳的剝離效果，同時透氣性能優異，可以有效地防止氣孔、夾渣現象，提高鑄件的品質，後續處理簡單，節省大量的人工，可廣泛應用於鑄鋼的消失模鑄造。


圖1為本發明實施例1得到的鑄鋼用消失模材料組織。由圖1可以看出，該塗料塗在消失模表面後，組織均勻密實。
具體實施例方式 以下各實施例中所用矽溶膠型號為881 ;所用(Na, Ca) (Mn，Fe, Mg，Al) [(Si，Al) 206]粉體為市購輝石，粒徑為60-80nm實施例一
本發明鑄鋼用消失模鑄造材料的製備方法，該方法包括以下步驟 1)納米級(Na，Ca)(Mn，Fe，Mg，Al) [(Si，Al) 206]複合粉體的準備
將20g氫氧化鋁(Al (OH) 3溶解於200mL的10mol/L氫氧化鉀水溶液中；然後置入容器中加熱至120°C，保溫26小時，用濾紙過濾出沉澱物，並以去離子水洗淨5次；然後將洗滌後的沉澱物用高溫爐加熱至40(TC保溫Ih得到產物A待用；
將20mL的矽溶膠，80mL質量百分比濃度為5%的硝酸水溶液和320m乙醇混合後攪拌，直至形成均勻混合溶液；然後將500mL上述混合液滴加到由2000mL的正庚烷和IOOmL的正丁醇形成的混合物中；在超聲頻率為50kHz、功率為400W條件下於50-55°C超聲攪拌O. 5h，滴加40mL質量百分比濃度10%氨水，出現膠體B，收集待用；
將產物A、膠體B和(Na7Ca) (Mn，Fe，Mg，Al) [ (Si,Al) 206]粉體三者按質量比I 1 0. 8混合，其中(Na, Ca) (Mn，Fe，Mg，Al) [(Si，Al) 206]粉體(市購輝石)的粒徑為60_80nm ;在超聲頻率50kHz，功率400W下於50-55°C超聲攪拌O. 5h ;然後用正矽酸乙酯的乙醇溶液在70°C下浸泡5h後，再於100°C下常壓乾燥5h，即得到納米級(Na, Ca) (Mn，Fe，Mg，Al) [(Si，Al) 206]複合粉體；其中正矽酸乙酯和乙醇的體積比為1:4;
2)3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯複合溶液的準備所用原料的重量百分比為鄰苯二酸二辛酯5%、正庚醇O. 2%，乙醇3%、聚乙烯醇7%、過硫酸鉀O. 15-0. 19%, 3-甲基_2_ 丁烯-1-醇乙酸酯25-26%，乙酸乙烯酯20-23%，餘量為水；
將鄰苯二酸二辛酯與丁醇混合，攪拌使其溶解，形成溶液甲待用；在容器中加入水，力口熱至80°C，在攪拌下加入聚乙烯醇，升溫至95°C，保溫至全部溶解；待溶解後，停止加熱使溫度降至68 70°C，在攪拌下加入3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯，形成溶液乙待用；將溶液甲和溶液乙混合，加入過硫酸甲，攪拌混合均勻，升溫到65 70°C之間，停留I小時，得到3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯複合溶液，待用；
3)鑄鋼消失模用材料的製備其中各成份的重量百分比為該材料中各成分的重量百分比為納米級(Na, Ca) (Mn，Fe，Mg，Al) [(Si，AD2O6]複合粉體20%，爐渣粉體3%，十二烷基苯磺酸鈉O. 4%，鋰基膨潤土 6%，3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯複合溶液29%，棕剛玉粉其餘，將各成份混合攪拌均勻即得。實施例二
步驟O中產物A、膠體B和(Na, Ca) (Mn，Fe，Mg，Al) [ (Si，Al) 206]粉體三者混合的質量比為1:1 1.1。步驟3)中鑄鋼消失模用材料的製備其中各成份的重量百分比為納米級(Na，Ca) (Mn，Fe，Mg，Al) [ (Si，Al) 206]複合粉體23%，爐渣粉體8%，十二烷基苯磺酸鈉O. 8%，鋰基膨潤土 8%，3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯複合溶液31%，棕剛玉粉其餘。其餘製備過程同實施例一。實施例三
步驟O中產物A、膠體B和(Na, Ca) (Mn，Fe，Mg，Al) [ (Si，Al) 206]粉體三者混合的質量比為I 1 0. 9。步驟3)鑄鋼消失模用材料的製備其中各成份的重量百分比為納米級(Na，Ca)(Mn，Fe，Mg，Al) [ (Si，Al) 206]複合粉體22%，爐渣粉體5%，十二烷基苯磺酸鈉O. 6%，鋰基膨潤土 6-8%，3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯複合溶液30%，棕剛玉粉其餘。 其餘製備過程同實施例一。
實施例四成份配比不在本發明設計範圍內。步驟I)中產物 A、膠體 B 和(Na，Ca) (Mn，Fe，Mg，Al) [ (Si，Al) 206]粉體三者混合的質量比為I 1 0. 6。步驟3)鑄鋼消失模用材料的製備其中各成份的重量百分比為納米級(Na，Ca)(Mn，Fe，Mg，Al) [ (Si，Al) 206]複合粉體18%，爐渣粉體2%，十二烷基苯磺酸鈉O. 3%，鋰基膨潤土 5%，3_甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯複合溶液27%，棕剛玉粉其餘。其餘製備過程同實施例一。實施例五成份配比不在本發明設計範圍內。步驟I)中產物 A、膠體 B 和(Na，Ca) (Mn，Fe，Mg，Al) [ (Si，Al) 206]粉體三者混合的質量比為1:1 1. 3。步驟3)中鑄鋼消失模用材料的製備其中各成份的重量百分比為納米級(Na，Ca) (Mn，Fe，Mg，Al) [ (Si，Al) 206]複合粉體25%，爐渣粉體10%,十二烷基苯磺酸鈉O. 9%，鋰基膨潤土 9%，3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯複合溶液35%，棕剛玉粉其餘。其餘製備過程同實施例一。測試
下表對應本發明塗料及對比塗料I的性能測定，塗料的懸浮率直接測試。高、低溫強度測定需塗刷在消失模表面進行。
權利要求
1.一種鑄鋼消失模用材料，其特徵在於，該材料中各成分的重量百分比為納米級(Na，Ca) (Mn，Fe，Mg，Al) [(Si，Al) 206]複合粉體 20-23%，爐渣粉體 3_8%，十二烷基苯磺酸鈉O. 4-0. 8%，鋰基膨潤土 6-8%，3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯複合溶液29_31%，其餘為棕剛玉粉； 其中爐渣成分的重量百分比為CaO15-20%，Al2O3 19-25%，MgO 2-5%, FeO O. 3-0. 5%,其餘為SiO2 ； 所述納米級(Na, Ca) (Mn，Fe，Mg，Al) [ (Si，Al) 206]複合粉體的粒徑為80_100nm ;膨潤土和爐渣粉體的粒徑為80-100 μ m ;棕剛玉粉的粒徑為O. 5-lmm ； 棕剛玉成分的重量百分比為AL203,94. 5%-97%，FeOO. 5-0. 8%, Τ 020. 5-0. 7%，其餘Si02。
2.根據權利要求1所述的鑄鋼消失模用材料，其特徵在於，所述3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯複合溶液通過以下方法配製而成 將氫氧化招Al (OH)3溶解於氫氧化鉀水溶液中，二者質量g :體積mL比為1:10 ;然後置入容器中加熱至120°C，保溫25-28小時，用濾紙過濾出沉澱物，並以去離子水洗淨4-6次；然後將沉澱物以高溫爐加熱至400°C保溫Ih得到產物A待用； 將矽溶膠與硝酸水溶液和乙醇混合後攪拌，直至形成均勻混合溶液，其中矽溶膠、硝酸水溶液、乙醇三者體積比1:4 16 ;然後將上述混合溶液滴加到由正庚烷和正丁醇形成的混合物中，在超聲頻率為50kHz、功率為400W條件下於50-55°C超聲攪拌O. 5h，滴加質量百分比濃度10%氨水，出現膠體B，其中所述混合溶液、正庚烷、正丁醇、氨水三者的體積比為50 200 10 :4。
3.將產物A、膠體B和(Na,Ca) (Mn，Fe，Mg，Al) [ (Si，Al) 206]粉體三者按質量比I 1 O. 8-1.1 混合，其中(Na，Ca) (Mn，Fe，Mg，Al) [ (Si,Al) 206]粉體的粒徑為 60_80nm ;在超聲頻率50kHz，功率400W下於50-55°C超聲攪拌O. 5h ;然後用正矽酸乙酯的乙醇溶液在70°C下浸泡5h後，再於100°C下常壓乾燥5h，即得到納米級(Na7Ca) (Mn，Fe，Mg，Al) [ (Si,Al) 206]複合粉體；其中正矽酸乙酯和乙醇的體積比為1: 4; 根據權利要求1所述的鑄鋼消失模用材料，其特徵在於，納米級(Na, Ca) (Mn, Fe, Mg,Al) [(Si, Al) 206]複合粉體的製備過程如下 所用原料的重量百分比為鄰苯二酸二辛酯5%、正庚醇O. 2%，乙醇3%、聚乙烯醇7%、過硫酸鉀O. 15-0. 19%，3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯25-26%，乙酸乙烯酯20_23%，餘量為水； 將鄰苯二酸二辛酯與丁醇混合，攪拌使其溶解，形成溶液甲待用；在容器中加入水，加熱至80°C，在攪拌下加入聚乙烯醇，升溫至95°C，保溫至全部溶解；待溶解後，停止加熱使溫度降至68 70°C，在攪拌下加入3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯，形成溶液乙待用；將溶液甲和溶液乙混合，加入過硫酸甲，攪拌混合均勻，升溫到65 70°C之間，停留I小時，得到3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯複合溶液。
4.一種鑄鋼用消失模鑄造材料的製備方法，該方法包括以下步驟 O 納米級(Na, Ca) (Mn，Fe，Mg，Al) [(Si，Al) 206]複合粉體的準備 將氫氧化招Al (OH)3溶解於氫氧化鉀水溶液中，二者質量g :體積mL比為1:10 ;然後置入容器中加熱至120°C，保溫25-28小時，用濾紙過濾出沉澱物，並以去離子水洗淨4-6次；然後將沉澱物以高溫爐加熱至400°C保溫Ih得到產物A待用；將矽溶膠與硝酸水溶液和乙醇混合後攪拌，直至形成均勻混合溶液，其中矽溶膠、硝酸水溶液、乙醇三者體積比1:4 16 ;然後將上述混合溶液滴加到由正庚烷和正丁醇形成的混合物中，在超聲頻率為50kHz、功率為400W條件下於50-55°C超聲攪拌O. 5h，滴加質量百分比濃度10%氨水，出現膠體B，收集待用，其中所述混合溶液、正庚烷、正丁醇、氨水三者的體積比為 50 :200 :10 :4 ;； 將產物A、膠體B和(Na, Ca) (Mn，Fe，Mg，Al) [(Si，Al) 206]粉體三者按質量比I 1 O. 8-1.1 混合，其中(Na，Ca) (Mn，Fe，Mg，Al) [ (Si,Al) 206]粉體的粒徑為 60_80nm ;在超聲頻率50kHz，功率400W下於50-55°C超聲攪拌O. 5h ;然後用正矽酸乙酯的乙醇溶液在70°C下浸泡5h後，再於100°C下常壓乾燥5h，即得到納米級(Na7Ca) (Mn，Fe，Mg，Al) [ (Si,Al) 206]複合粉體；其中正矽酸乙酯和乙醇的體積比為1: 4; 2)3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯複合溶液的準備 所用原料的重量百分比為鄰苯二酸二辛酯5%、正庚醇O. 2%，乙醇3%、聚乙烯醇7%、過硫酸鉀O. 15-0. 19%，3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯25-26%，乙酸乙烯酯20_23%，餘量為水； 將鄰苯二酸二辛酯與丁醇混合，攪拌使其溶解，形成溶液甲待用；在容器中加入水，加熱至80°C，在攪拌下加入聚乙烯醇，升溫至95°C，保溫至全部溶解；待溶解後，停止加熱使溫度降至68 70°C，在攪拌下加入3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯，形成溶液乙待用；將溶液甲和溶液乙混合，加入過硫酸甲，攪拌混合均勻，升溫到65 70°C之間，停留I小時，得到3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯複合溶液，待用； 3)鑄鋼消失模用材料的製備其中各成份的重量百分比為上述納米級(Na，Ca)(Mn，Fe，Mg，Al) [(Si，Al) 206]複合粉體20-23%，爐渣粉體3_8%，十二烷基苯磺酸鈉O. 4-0. 8%，鋰基膨潤土 6-8%，上述3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯複合溶液29-31%，其餘棕剛玉粉，將各成份混合攪拌均勻即得。
5.根據權利要求4所述鑄鋼用消失模鑄造材料的製備方法，其特徵在於，步驟I)中所述硝酸水溶液的質量百分比濃度為5%。
全文摘要
本發明提供一種鑄鋼消失模用材料及其製備方法該材料中各成分的重量百分比為納米級(Na，Ca)(Mn，Fe，Mg，Al)[(Si，Al)2O6]複合粉體20-23%，爐渣粉體3-8%，十二烷基苯磺酸鈉0.4-0.8%，鋰基膨潤土6-8%，3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯複合溶液29-31%，其餘為棕剛玉粉；其中爐渣成分的重量百分比為CaO15-20%，Al2O319-25%，MgO2-5%，FeO0.3-0.5%，其餘為SiO2。
文檔編號B22C3/00GK103056287SQ20131002934
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月25日 優先權日2013年1月25日
發明者趙浩峰, 王玲, 陶兆靈, 陳曉玲, 邱奕婷, 陸陽平, 鄭澤昌, 柯維雄, 趙佳玉, 王冰, 胡志鴻, 侯少傑, 王明一, 張 林 申請人:南京信息工程大學