一種以紅柱石為原料的防滲透粘砂鑄造塗料的製作方法

2023-05-31 08:07:46 1

本發明涉及一種防滲透粘砂鑄造塗料，尤其涉及一種以紅柱石為原料的防滲透粘砂鑄造塗料。

背景技術：

防滲透粘砂鑄造塗料是為了防止鑄鋼件表面鋼水氧化而產生滲透粘砂缺陷的塗料。防滲透粘砂鑄造塗料須有較高的耐火性、較好的熱穩定性、化學惰性以及不能與鋼水產生化學反應。

現有的防滲透粘砂鑄造塗料通常採用鉻鐵礦砂為原料製備或者採用鋯英粉為原料製備，但是該些材料成本較高、操作麻煩。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的上述不足，提出一種成本較低、防鋼水滲透能力較好的以紅柱石為原料的防滲透粘砂鑄造塗料。本發明解決其技術問題，採用的技術方案是，提出一種以紅柱石為原料的防滲透粘砂鑄造塗料，其按照如下質量百分比配置原料：

耐火填料；所述耐火填料由如下質量份數的材料構成：紅柱石：50-70份；α-Al2O3:5-10份；白剛玉粉：20-25份；硅藻土：1-3份；雲母粉：5-7份；鎂橄欖石粉：10-15份；

載體；所述載體質量為耐火填料的250％-300％；

懸浮劑；所述懸浮劑質量為耐火填料的5％-10％；

粘結劑；所述粘結劑質量為耐火填料的3％-5％；

潤溼滲透劑；所述潤溼滲透劑質量為耐火填料的0.2％-0.5％；

消泡劑；所述消泡劑質量為耐火填料的0.05％-0.08％；

分散劑；所述分散劑質量為耐火填料的0.12％-0.22％。

本發明的防滲透鑄造塗料由耐火填料、載體、懸浮劑、粘結劑、潤溼滲 透劑、消泡劑、分散劑共7個部分組成，各個部分在塗料不同階段發揮不同作用，並相互影響。

耐火填料是塗料的主體部分，是塗料抗粘砂性的主要決定因素。本發明中，耐火填料由紅柱石：50-70份；α-Al2O3:5-10份；白剛玉粉：20-25份；硅藻土：1-3份；雲母粉：5-7份；鎂橄欖石粉：10-15份構成，打破了現有技術中均僅由單一類型的填料構成耐火填料的趨勢；本發明的上述各種類型的填料共同起到作用，且最終形成的耐火填料的酸鹼度適宜，可適合各種類型的鋼鑄件使用。

具體的，紅柱石中主要成分為Al2O3，其加熱後可分解為莫來石和SiO2；α-Al2O3屬於三方晶系，熔點較高，在加熱過程中可與紅柱石結合使得塗料具有較好的耐磨性、電絕緣性和化學穩定性。白剛玉粉主要含量仍為Al2O3，但是其抗酸鹼性強，能夠提高塗料的適用面，同時熱導率較高，方便塗料形成熔融狀態。硅藻土在某些成分中作為主體材料適用，因其價格便宜且吸附能力強，本發明中使用硅藻土作為輔助材料，主要是由於硅藻土為多孔狀結構，對塗料可以起到良好的保溫和蓄氣性能。雲母粉可有效防止金屬液的滲透。鎂橄欖石粉呈鹼性，可有效中和紅柱石分解後的呈酸性的莫來石，使得本發明的塗料酸鹼度適宜。同時鎂橄欖石具有較強的抗金屬氧化物侵蝕能力，但是鎂橄欖石加熱後會有較大的發氣量，因此鎂橄欖石的含量不僅需要考慮到紅柱石含量還需要考慮到硅藻土的蓄氣量。

載體在本實施例中採用水或乙醇構成。

懸浮劑對於塗料的流變性能和工藝性能起到決定作用。本實施例中，懸浮劑由如下質量份數的組分構成：鈉基膨潤土：10-15份；聚乙烯吡咯烷酮：5-7份；羥丙基纖維素：3-5份。

由於本發明的耐火填料由多種不同性質的填料構成，因此懸浮劑採用不同種類的懸浮劑組合而成。且本發明選取的三種懸浮劑均屬於即可溶於水又可溶於醇類的懸浮劑，可有效擴大本發明的使用範圍。上述懸浮劑可使得塗料形成穩定的膠體體系，使得塗料在使用、存儲或者運輸過程中保持成分均一、無沉澱分層現象且還可起到防止載體脫離耐火填料而單獨伸入型砂中。

本發明中，粘結劑為聚醋酸乙烯乳液。

潤溼滲透劑為聚氧乙烯烷基醇醚。聚氧乙烯烷基醇醚可以快速潤溼型芯表面，提高塗層滲透和附著性能。

消泡劑為三聚磷酸鈉。三聚磷酸鈉通常作為表面活性劑使用，但是在本發明中，由於三聚磷酸鈉溶於水後PH值大於9，其與聚氧乙烯烷基醇醚作用可共同起到消泡作用。

分散劑為焦磷酸鈉和烴基磺酸鹽組合。焦磷酸鈉和烴基磺酸鹽對應不同的耐火填料使得聚集狀態的填料粒子之間分開並吸附於粒子表面，使塗料哦保持在穩定的分散懸浮狀態。

將懸浮劑、耐火填料和粘結劑混合30-50分鐘後進行碾壓，碾壓時間1-2小時；

碾壓時間的長短直接影響塗料的性能。碾壓時間過短則塗料的流變性能較差，若碾壓時間過長則導致顆粒和膠體之間相互咬合與反抗排斥。

加入載體攪拌，並在攪拌過程中加入潤溼滲透劑、消泡劑與分散劑；攪拌時間4-8小時。

本發明通過設計多種不同類型的耐火填料、懸浮劑等使得其相互作用，不僅可以代替現有的單一類型的鑄造塗料並且可適用各種類型的剛性鑄件使用。

具體實施方式

以下是本發明的具體實施例，對本發明的技術方案作進一步的描述，但本發明並不限於這些實施例。

實施例1：

通過如下步驟製備防滲透粘砂鑄造塗料：

(1)配置原料：

按照如下質量百分比配置原料：

耐火填料；所述耐火填料由如下質量份數的材料構成：紅柱石：50份；α-Al2O3:5份；白剛玉粉：20份；硅藻土：1份；雲母粉：5份；鎂橄欖石粉：10份；

水；水的質量為耐火填料的250％；

懸浮劑；懸浮劑總質量為耐火填料的5％；其中懸浮劑由10份鈉基膨潤土，5份聚乙烯吡咯烷酮，3份羥丙基纖維素構成；

聚醋酸乙烯乳液；所述聚醋酸乙烯乳液質量為耐火填料的3％；

聚氧乙烯烷基醇醚；所述聚氧乙烯烷基醇醚質量為耐火填料的0.2％；

三聚磷酸鈉；所述三聚磷酸鈉質量為耐火填料的0.05％；

焦磷酸鈉和烴基磺酸鹽；所述焦磷酸鈉和烴基磺酸鹽總質量為耐火填料的0.12％。

(2)先將鈉基膨潤土、聚乙烯吡咯烷酮、羥丙基纖維素、紅柱石、α-Al2O3、白剛玉粉、硅藻土、雲母粉、鎂橄欖石粉、聚醋酸乙烯乳液混合30分鐘中碾壓1小時，而後加入水攪拌，並在攪拌過程中加入聚氧乙烯烷基醇醚、三聚磷酸鈉、焦磷酸鈉和烴基磺酸鹽。攪拌時間4小時。得到本發明防滲透粘砂鑄造塗料。

實施例2

(1)配置原料：

按照如下質量百分比配置原料：

耐火填料；所述耐火填料由如下質量份數的材料構成：紅柱石：60份；α-Al2O3:8份；白剛玉粉：23份；硅藻土：2份；雲母粉：6份；鎂橄欖石粉：13份；

乙醇；乙醇的質量為耐火填料的280％；

懸浮劑；懸浮劑總質量為耐火填料的8％；其中懸浮劑由13份鈉基膨潤土，6份聚乙烯吡咯烷酮，4份羥丙基纖維素構成；

聚醋酸乙烯乳液；所述聚醋酸乙烯乳液質量為耐火填料的4％；

聚氧乙烯烷基醇醚；所述聚氧乙烯烷基醇醚質量為耐火填料的0.3％；

三聚磷酸鈉；所述三聚磷酸鈉質量為耐火填料的0.06％；

焦磷酸鈉和烴基磺酸鹽；所述焦磷酸鈉和烴基磺酸鹽總質量為耐火填料的0.18％。

(2)先將鈉基膨潤土、聚乙烯吡咯烷酮、羥丙基纖維素、紅柱石、α-Al2O3、白剛玉粉、硅藻土、雲母粉、鎂橄欖石粉、聚醋酸乙烯乳液混合30分鐘中碾壓2小時，而後加入水攪拌，並在攪拌過程中加入聚氧乙烯烷基醇醚、 三聚磷酸鈉、焦磷酸鈉和烴基磺酸鹽。攪拌時間6小時。得到本發明防滲透粘砂鑄造塗料。

實施例3

(1)配置原料：

按照如下質量百分比配置原料：

耐火填料；所述耐火填料由如下質量份數的材料構成：紅柱石：70份；α-Al2O3:10份；白剛玉粉：25份；硅藻土：3份；雲母粉：7份；鎂橄欖石粉：15份；

水；水的質量為耐火填料的300％；

懸浮劑；懸浮劑總質量為耐火填料的10％；其中懸浮劑由15份鈉基膨潤土，7份聚乙烯吡咯烷酮，5份羥丙基纖維素構成；

聚醋酸乙烯乳液；所述聚醋酸乙烯乳液質量為耐火填料的5％；

聚氧乙烯烷基醇醚；所述聚氧乙烯烷基醇醚質量為耐火填料的0.5％；

三聚磷酸鈉；所述三聚磷酸鈉質量為耐火填料的0.08％；

焦磷酸鈉和烴基磺酸鹽；所述焦磷酸鈉和烴基磺酸鹽總質量為耐火填料的0.22％。

(2)先將鈉基膨潤土、聚乙烯吡咯烷酮、羥丙基纖維素、紅柱石、α-Al2O3、白剛玉粉、硅藻土、雲母粉、鎂橄欖石粉、聚醋酸乙烯乳液混合30分鐘中碾壓2小時，而後加入水攪拌，並在攪拌過程中加入聚氧乙烯烷基醇醚、三聚磷酸鈉、焦磷酸鈉和烴基磺酸鹽。攪拌時間8小時。得到本發明防滲透粘砂鑄造塗料。

測試實施例1-實施例3得到的防滲透粘砂鑄造塗料的性能得到結果如下：

經過上述測試結果可知，本發明的防滲透粘砂鑄造塗料PH值大致呈中性，但是密度較高、發氣量小且其他各項工作指標完全達標，可完全替代現有的適用面較窄的單一體系的防滲透粘砂鑄造塗料。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發明精神作舉例說明。本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或採用類似的方式替代，但並不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書所定義的範圍。