一種消失模鑄造用水基塗料的製作方法

2023-05-25 10:44:56

專利名稱：一種消失模鑄造用水基塗料的製作方法
技術領域：
本發明涉及鑄造領域，特別涉及一種消失模鑄造塗料領域。
背景技術：
消失模鑄造以其獨特的優點，被譽為「綠色鑄造技術」和「21世紀的鑄造技術」。自上世紀60年代在我國開始應用以來，經過幾十年的不斷發展，消失模鑄造的應用領域不斷擴大，獲得了良好的經濟效益與社會效益。消失模鑄造塗料是消失模鑄造工藝的兩大關鍵技術之一。塗料的性能直接影響鑄件的質量，與傳統砂型用鑄造塗料有顯著不同。傳統砂型鑄造塗料的主要目的是防止鑄件產生機械粘砂和化學粘砂，而消失模鑄造用塗料除上述兩個作用外，還具有形成和保持鑄件空腔的重要作用，因此它必須具有較高的常溫強度、高溫強度和適宜的高溫透氣性。雖然消失模鑄造工藝自問世以來得到較快發展，但塗料技術一直困擾著鑄件成品率難以較大的提高，其主要原因是由於塗料的質量不能滿足消失模鑄造工藝的要求。一是常溫強度達不到要求，造型時致使模樣變形和塗料破損使鑄件報廢；二是高溫強度較低，澆注時出現鑄件型腔塌陷、破壞、塗料剝落等使鑄件報廢；三是塗料沒有適宜的高溫透氣性， 過高的透氣性導致型腔塌陷，過低的透氣性使鑄件產生氣孔、皺皮、夾渣等鑄造缺陷。

發明內容
針對現有技術的不足，本發明的目的之一在於提供一種消失模鑄造用水基塗料， 該塗料高溫強度和低溫強度以及其它性能都滿足消失模鑄造使用要求，且工藝簡單，成本低廉。為實現上述目的，本發明採用的技術方案為—種消失模鑄造用水基塗料，該塗料由以重量百分比計的下述組分組成 150-200 目莫來石粉 15-18 %、80-150 目石英粉 5-8 %、200-320 目鋁礬土 12-18%、矽溶膠1.2-1.5%、聚醋酸乙烯乳1.5-3.0%，羧甲基纖維酸鈉0. 1-0.4%、烷基笨磺酸鈉 0. 15-0. 35%、硫酸鈉0. 15-0. 35%、正辛醇0. 1-0. 3%、脂肪醇聚氧乙烯醚0. 10-0. 18%，餘
量是水。其中，所述塗料優選組成為150-200目莫來石粉16-17 %、80-150目石英粉 6-7%,200-320目鋁礬土 14-16%、矽溶膠1. 3-1. 4%、聚醋酸乙烯乳2. 4-2. 6%，羧甲基纖維酸鈉0. 2-0. 4%、烷基苯磺酸鈉0. 20-0. 30%、硫酸鈉0. 20-0. 30%、正辛醇0. 1-0. 3%、脂肪醇聚氧乙烯醚0. 14-0. 16%，餘量是水。其中，所述塗料最優組成為150-200目莫來石粉16%、80-150目石英粉6%、 200-320目鋁礬土 15%、矽溶膠1. 5%、聚醋酸乙烯乳2. 5%，羧甲基纖維酸鈉0. 3%、烷基苯磺酸鈉0. 25%、硫酸鈉0. 25%、正辛醇0. 2%、脂肪醇聚氧乙烯醚0. 15%，餘量是水。上述塗料的製備方法為a.將莫來石粉、石英粉和鋁礬土基料在塗料碾磨設備中攪拌均勻，然後加入總水量的35%的水於基料中，將基料溼潤並攪拌開；b.將矽溶膠、聚醋酸乙烯乳、羧甲基纖維酸鈉、烷基苯磺酸鈉、硫酸鈉、正辛醇、脂肪醇聚氧乙烯醚依次加入上述已經溼潤並攪拌開的基料中，並加入總水量的5%的水於塗料碾磨設備中攪拌30-60min。c.然後將餘量的水於塗料碾磨設備中，並研磨120-180min即可。選用在基料中以莫來石粉為主是因為莫來石粉的熔點高達1800°C，耐熱性能好， 莫來石粉熱膨脹率低，使用莫來石粉做基料，塗料低溫和高溫強度好，導熱性也好，且莫來石粉蓄熱係數高，有利於加快鑄件的冷卻，細化鑄件工作層組織並增加鑄件工作層的白口層深度，有利於提高鑄件使用壽命。另外還加入石英粉和鋁礬土，石英粉熔點達1713°C，且石英粉密度2700kg/m3，鋁礬土熔點大於1770°C，基料中加入適量石英粉和鋁礬土可改善塗料的懸浮性能。消失模鑄造用水基塗料採用150-200目莫來石粉15-18%、80-150目石英粉5-8%、200-320目鋁礬土 12-18%作為骨料，具有良好的低溫和高溫強度性能，有利於獲得高質量的鑄件產品。基料中不加石墨粉、滑石粉和硅藻土，不添加石墨有利於環保，而滑石粉和硅藻土中含有結晶水，在高溫金屬熔液作用下易分解釋放出結晶水而形成水蒸氣浸入金屬熔液，凝固後易在鑄件中形成氣孔等鑄造缺陷。本發明塗料以矽溶膠、聚醋酸乙烯乳羧和甲基纖維酸鈉為主要粘結劑，既具有高溫粘接劑，又具有低溫粘接劑。本發明所選用的羧甲基纖維酸鈉的取代度為0. 65-0. 85，聚合度η > 200。羧甲基纖維酸鈉在塗料中的主要作用有一是靠高分子鏈形成網狀立體結構；二是高分子鏈吸附水分子形成溶劑化層；三是具有剪切稀釋作用。塗料中加入羧甲基纖維酸鈉後，形成稠化現象，使塗料粘結效果變好。為了改善塗料的懸浮性能，本發明加入烷基苯磺酸鈉和硫酸鈉。塗料中易出現泡沫，若不及時去除，將會影響塗料層表面質量，進而影響鑄件質量，在塗料中加入正辛醇，不僅具有良好的消泡作用，還具有改善塗料潤溼性的作用。為了改善塗料的潤溼性能，防止塗料層開裂和剝落，在塗料中加入脂肪醇聚氧乙烯醚做表面活性劑，可明顯提高塗料層的綜合性能，對改善鑄件質量是十分有利的。本發明以水作為載體，具有成本低廉，保存、運輸和使用方便等特點。本發明方法的有益效果為本發明的消失模鑄造用水基塗料具有優異的性能，具有良好的懸浮性和觸變性； 塗料還具有良好的透氣性和較高的表面強度，很好的滿足了消失模鑄造用塗料的要求。該塗料配製方法簡單，無毒害，生產的鑄件表面光潔度高。本塗料主要用於消失模鑄造生產鑄鐵、鑄鋼及有色合金鑄件。與國外同類產品相比，在質量相當的情況下，所需成本降低50%。 本發明克服了現有常規鑄造塗料製備技術中耐火粉料價格昂貴，塗料生產成本較高的缺陷；同時本發明鑄造塗料滑爽且粘度適宜。下面結合實施例對本發明作進一步詳述
具體實施例方式實施例一一種消失模鑄造用水基塗料，該塗料由以重量百分比計的下述組分組成150-200 目莫來石粉15%、80-150目石英粉8%、200-320目鋁礬土 12%、矽溶膠1. 5%、聚醋酸乙烯乳1. 5 %，羧甲基纖維酸鈉0. 4 %、烷基苯磺酸鈉0.15%、硫酸鈉0.35%、正辛醇0. 1 %、脂肪醇聚氧乙烯醚0. 18%，餘量是水。實施例二一種消失模鑄造用水基塗料，該塗料由以重量百分比計的下述組分組成150-200 目莫來石粉18%、80-150目石英粉5%、200-320目鋁礬土 18%、矽溶膠1. 2%、聚醋酸乙烯乳3. 0 %，羧甲基纖維酸鈉0.1%、烷基苯磺酸鈉0. 35 %、硫酸鈉0.15%、正辛醇0.3%、脂肪醇聚氧乙烯醚0. 10%，餘量是水。實施例三一種消失模鑄造用水基塗料，該塗料由以重量百分比計的下述組分組成150-200 目莫來石粉16%、80-150目石英粉6%、200-320目鋁礬土 15%、矽溶膠1. 5%、聚醋酸乙烯乳2. 5 %，羧甲基纖維酸鈉0.3%、烷基苯磺酸鈉0. 25 %、硫酸鈉0.25%、正辛醇0.2%、脂肪醇聚氧乙烯醚0. 15%，餘量是水。上述實施例一至三的塗料的製備方法為a.將莫來石粉、石英粉和鋁礬土基料在塗料碾磨設備中攪拌均勻，然後加入總水量的35%的水於基料中，將基料溼潤並攪拌開；b.將矽溶膠、聚醋酸乙烯乳、羧甲基纖維酸鈉、烷基苯磺酸鈉、硫酸鈉、正辛醇、脂肪醇聚氧乙烯醚依次加入上述已經溼潤並攪拌開的基料中，並加入總水量的5%的水於塗料碾磨設備中攪拌45min。c.然後將餘量的水於塗料碾磨設備中，並研磨150min即可。經測試，實施例一至三的消失模鑄造用水基塗料的密度為1. 4-1. 6g/cm3,放置72 小時後的懸浮率大於98% ；塗料的剪切應力為16-19Pa。用塗4粘度計測定塗料的表觀粘度值為40-4k。觸變率為15%-17%。塗料的塗刷指數、滴淌量和滴淌時間分別約為6.0， 0. 4g和10s。塗層的低溫強度高於800g/mm。經過1200°C焙燒後塗料塗層的強度高於600g/ mm。塗層的低溫透氣性高於13cm2 · (kPa · min)—1，高溫透氣性大於30cm2 · (kPa · min)—1。申請人:聲明，本發明通過上述實施例來說明本發明的詳細工藝設備和工藝流程， 但本發明並不局限於上述詳細工藝設備和工藝流程，即不意味著本發明必須依賴上述詳細工藝設備和工藝流程才能實施。所屬技術領域的技術人員應該明了，對本發明的任何改進， 對本發明產品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發明的保護範圍和公開範圍之內。
權利要求
1.一種消失模鑄造用水基塗料，其特徵在於，該塗料由以重量百分比計的下述組分組成150-200目莫來石粉15-18 %、80-150目石英粉5-8 %、200_320目鋁礬土 12-18%、 矽溶膠1. 2-1. 5%、聚醋酸乙烯乳1. 5-3. 0%，羧甲基纖維酸鈉0. 1-0. 4%、烷基苯磺酸鈉 0. 15-0. 35%、硫酸鈉0. 15-0. 35%、正辛醇0. 1-0. 3%、脂肪醇聚氧乙烯醚0. 10-0. 18%，餘量是水。
2.如權利要求1所述的塗料，其特徵在於，所述塗料組成為150-200目莫來石粉 16-17%,80-150 目石英粉 6-7%、200-320 目鋁礬土 14-16%、矽溶膠 1.3-1.4%、聚醋酸乙烯乳2. 4-2. 6 %，羧甲基纖維酸鈉0. 2-0. 4 %、烷基苯磺酸鈉0. 20-0. 30%、硫酸鈉 0. 20-0. 30%、正辛醇0. 1-0. 3%、脂肪醇聚氧乙烯醚0. 14-0. 16%，餘量是水。
3.如權利要求2所述的塗料，其特徵在於，所述塗料組成為150-200目莫來石粉 16%,80-150目石英粉6%、200-320目鋁礬土 15%、矽溶膠1. 5%、聚醋酸乙烯乳2. 5%，羧甲基纖維酸鈉0. 3%、烷基苯磺酸鈉0. 25%、硫酸鈉0. 25%、正辛醇0. 2%、脂肪醇聚氧乙烯醚0. 15%，餘量是水。
全文摘要
本發明公開了一種消失模鑄造用水基塗料，該塗料由以重量百分比計的下述組分組成150-200目莫來石粉15-18％、80-150目石英粉5-8％、200-320目鋁礬土12-18％、矽溶膠1.2-1.5％、聚醋酸乙烯乳1.5-3.0％，羧甲基纖維酸鈉0.1-0.4％、烷基苯磺酸鈉0.15-0.35％、硫酸鈉0.15-0.35％、正辛醇0.1-0.3％、脂肪醇聚氧乙烯醚0.10-0.18％，餘量是水。
文檔編號B22C3/00GK102371336SQ20111030759
公開日2012年3月14日 申請日期2011年10月11日 優先權日2011年10月11日
發明者許立新 申請人:許立新