一種具有耐高溫、隔熱、脫模功效的離型式複合劑的製作方法

2023-09-19 00:51:45

一種具有耐高溫、隔熱、脫模功效的離型式複合劑的製作方法
【專利摘要】本發明提供了一種能耐1450℃以上高溫且具有隔熱、脫模功效的離型式複合劑及其製備方法，離型式複合劑各原料的重量百分比為：納米膠體二氧化矽溶液：20~60%；含有Na、Mg、Ca、Fe、Li、Al、Si、B、Zr等元素的複合氧化物超微（0.1~1.0μm）粉體5~30%；水性分散劑：0.2~2%；水性增稠劑：0.02~0.5%；水：餘量，各組分的重量和為100%。本發明採用納米膠體二氧化矽溶液與超微（0.1~1.0μm）多元素複合氧化物粉體配合，具有優異的耐高溫、隔熱、脫模、綠色環保等性能，可以有效提高模具表面的耐熱疲勞性，延長模具使用壽命。本發明特別適用於熔模鑄鍛等金屬高溫成形工藝中的鋼水與模具直接接觸的部位使用。
【專利說明】一種具有耐高溫、隔熱、脫模功效的離型式複合劑
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種離型式複合劑，特別是一種耐1450°C以上高溫且具有隔熱、脫模功效的離型式複合劑及其製備方法。
【背景技術】
[0002]熔模鑄鍛是一種新的金屬成形技術，該技術是將熔融態坯料注入模具型腔充型後，通過對半固態毛坯施加鍛壓力完成零件模鍛過程。熔模鑄鍛工藝對模具的耐溫性能、脫模性能、使用壽命提出較高要求，傳統的鑄造用模具脫模劑無法滿足該工藝要求，需開發一種全新的能耐1450°C以上且具有隔熱、脫模功效的離型式複合劑。
[0003]傳統的鑄造用模具脫模劑普遍採用水溶性脫模劑。水溶性脫模劑通常以礦物油、動物油、植物油、矽油、蠟、脂肪酸等為基本成分，通過加入表面活性劑對其乳化後再以適量水稀釋後噴塗或刷塗於模具表面，其耐高溫隔熱性能均不理想，特別是在水溶性脫模劑噴塗於金屬模具表面後，使得模具表面溫度大幅下降，模具表層受到拉應力；熔融金屬注入模具後，模具表面又膨脹產生壓應力。冷熱交替反覆進行，必將產生熱疲勞，最後在模具表面形成熱裂紋。防止模具表面產生熱裂紋的根本方法是減少模具溫度差，現有水溶性脫模劑雖然具有一定的隔熱作用，但效果較差無法滿足熔模鑄鍛工藝要求。
[0004]專利CN101146633A， 公開了使用還原性有機酸或有機鹽和配位體製成脫模劑，目的是改善模具表面狀態、延長金屬模具的使用壽命。但是對於模具表面上易產生熱疲勞，造成熱裂紋這一問題，並沒有實質性的改善。
[0005]由以上分析可以看出，目前國內在耐高溫熱障功能複合劑技術方面還有許多問題亟待解決。

【發明內容】

[0006]本發明的目的是針對熔模鑄鍛過程中1400°C左右熔融態坯料對模具型腔耐高溫要求，提出一種能耐1450°C以上高溫且具有隔熱、脫模功效的離型式複合劑及其製備方法。
[0007]本發明提出的能耐1450°C以上高溫且具有隔熱、脫模功效的離型式複合劑，各原料的重量百分比如下:納米膠體二氧化矽溶液:20~60% ;含有Na、Mg、Ca、Fe、L1、Al、S1、B、Zr等元素的複合氧化物超微(0.1~1.0ym)粉體5~30% ;水性分散劑:0.2^2% ；水性增稠劑:0.02~0.5% ;水:餘量，各組分的重量和為100%ο
[0008]所述的含有Na、Mg、Ca、Fe、L1、Al、S1、B、Zr等元素的複合氧化物超微粉體為廣泛存在於自然界中的矽酸鹽礦物或人工合成的金屬氧化物的複合粉末。
[0009]所述的複合氧化物超微粉體的製備方法為，將包括矽酸鹽礦物、氧化鎂、氧化鈣、氧化鋁、氧化鋯中的一種或多種混合均勻，然後邊攪拌邊加水得到混合漿料，將漿料依次進行攪拌球磨、超細研磨、噴霧乾燥等工序，就得到了顆粒直徑為0.f 1.Ομπι的複合氧化物超微粉體。
[0010]所述的能耐1450°C以上高溫且具有隔熱、脫模功效的離型式複合劑的製備方法為，將含有Na、Mg、Ca、Fe、L1、Al、S1、B、Zr等元素的複合氧化物超微(0.1-1.0μ m)粉體與納米膠體二氧化矽、水性分散劑、水性增稠劑、水混合攪拌，直至形成均勻的分散體系。
[0011]所述的水性分散劑為聚乙烯醇、聚丙烯酸鈉，水解聚馬來酸酐、月桂醯乙二醇胺，失水三梨醇單月矽酸酯，十二烷基苯磺酸鈉中的一種或多種。
[0012]所述的水性增稠劑為膨潤土、羥丙甲基纖維素、羥甲基纖維素鈉、甲基纖維素、羥乙基纖維素、聚丙烯醯胺中的一種或多種。
[0013]能耐1450°C以上高溫且具有隔熱、脫模功效的離型式複合劑的使用方法如下:首先將製備的離型式複合劑進行攪拌，用水稀釋至適宜濃度，噴塗或刷塗於預熱模具型腔表面，待水分蒸乾，模具表面形成緻密陶瓷薄膜後，向模具內注入熔融金屬，鑄鍛成型後脫模。[0014]本發明根據納米膠體二氧化矽溶液固化原理及陶瓷粉體燒結原理，提出採用納米膠體二氧化矽溶液作為粘結劑，包覆多元素複合氧化物超微粉體，噴塗於在預熱後的模具表面。在使用過程中塗層經歷二次緻密過程，第一次:二氧化矽脫水固化，呈網狀結構均勻包覆多元素複合氧化物超微粉體並吸附在模具表面，形成較為緻密的陶瓷層；第二次，當熔融金屬注入時，礦物、金屬氧化物粉末受到高溫作用，顆粒間接觸界面擴大，使氣孔縮小，緻密化程度再次提高，形成緻密的、高強度陶瓷薄膜。
[0015]與國內外現有脫模劑相比，本發明離型式複合劑具有如下優點:
(I)優異的隔熱性能:本發明中具有耐高溫、隔熱、脫模功效的離型式複合劑加入多元素複合氧化物超微粉體，高溫下可形成半瓷結構薄膜，該薄膜具有較低導熱係數，可吸收澆注過程金屬熔融傳遞到模具表面的部分熱量，從而達到降低模具溫度差、延緩熱疲勞、延長模具使用壽命的作用。
[0016](2)優異的脫模性能:本發明中具有耐高溫、隔熱、脫模功效的離型式複合劑形成的陶瓷薄膜熱膨脹係數比熔融坯料低得多，成形製件冷卻收縮，與陶瓷薄膜產生縫隙，製件易於脫模；另外，本發明具有耐高溫、隔熱、脫模功效的離型劑所形成的陶瓷薄膜表面較為細膩光滑，利於熔融金屬流動，避免模具表面受熔融金屬直接衝刷，便於成形後脫模取件。
[0017](3)性能穩定、使用方便:本發明具有耐高溫、隔熱、脫模功效的離型式複合劑性能穩定，不是乳液形式，受溫度，PH值等因素的影響較小，使用前攪勻即可噴塗或刷塗於預熱後的模具型腔表面。
[0018](4)延長模具壽命、綠色環保:本發明具有耐高溫、隔熱、脫模功效的離型式複合劑採用經超細研磨的多元素複合氧化物超微粉體，有效減緩熔融金屬澆注過程中模具表面熱疲勞，延長模具的使用壽命。且在使用後便於從模具表面清理，回收後經研磨可繼續利用，實現循環使用，綠色化回收。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發明具有耐高溫、隔熱、脫模功效的離型式複合劑的使用原理圖。
【具體實施方式】
[0020]為了更好地理解本發明，下面結合實施例對本發明做進一步的解釋，但是應當明確的是本發明保護的範圍並不局限於實施例表示的範圍。
[0021]實施例1:取納米膠體二氧化矽溶液625g，水289g常溫攪拌5min，然後加入含矽酸鹽礦物、氧化鋁、氧化鋯的複合氧化物超微(平均粒徑1.0 μ m)粉體80g，常溫攪拌並緩慢均勻加入聚乙烯醇(200) 5g，羥乙基纖維素lg，常溫攪拌直至形成均勻穩定的分散體系。
[0022]實施例2:取納米膠體二氧化矽溶液650g，水247g常溫攪拌5min，然後加入含矽酸鹽礦物、氧化鎂、氧化鈣的複合氧化物超微(平均粒徑0.5 μ m)粉體100g，常溫攪拌並緩慢均勻的加入聚丙烯酸鈉2g、羥甲基纖維素鈉lg，常溫攪拌直至形成均勻穩定的分散體系O
[0023]實施例3:取納米膠體二氧化矽溶液700g，水177g常溫攪拌5min，然後加入含矽酸鹽礦物、氧化鎂、氧化鈣、氧化鋯的複合氧化物超微(平均粒徑0.8 μ m)粉體120g，常溫攪拌並緩慢均勻的加入水解聚馬來酸酐2.5g、聚丙烯醯胺0.5g，常溫攪拌直至形成均勻穩定的分散體系。
[0024]實施例4:取納米膠體二氧化矽溶液750g，水104.5g常溫攪拌5min，然後加入含氧化鎂、氧化鋁、氧化鋯的複合氧化物超微(平均粒徑0.3 μ m)粉體140g，常溫攪拌並緩慢均勻的加入月桂醯乙二醇胺5g、甲基纖維素0.5g,常溫攪拌直至形成均勻穩定的分散體系O
[0025]實施例5:取納米膠體二氧化矽溶液750g，水IlOg常溫攪拌5min，然後加入含氧化鎂、氧化鋁、氧化鋯的複合氧化物超微(平均粒徑0.5 μ m)粉體130g，常溫攪拌並緩慢均勻的加入聚乙烯醇(400) 5g、膨潤土 5g，常溫攪拌直至形成均勻穩定的分散體系。
【權利要求】
1.一種具有耐1450°c高溫、隔熱、脫模功效的離型式複合劑，其特徵在於，各原料的重量百分比如下:納米膠體二氧化矽溶液=20^60% ;含有Na、Mg、Ca、Fe、L1、Al、S1、B、Zr等元素的複合氧化物超微(0.1-1.0ym)粉體5~30% ;水性分散劑:0.2^2% ；水性增稠劑:0.02~0.5% ；7jC:餘量，各組分的重量和為100%。
2.根據權利要求1所述的一種具有耐1450°C高溫、隔熱、脫模功效的離型式複合劑，其特徵在於，所述的含有Na、Mg、Ca、Fe、L1、Al、S1、B、Zr等元素的複合氧化物超微粉體為廣泛存在於自然界中的矽酸鹽礦物以及人工合成的金屬氧化物的複合粉末。
3.根據權利要求1所述的一種具有耐1450°C高溫、隔熱、脫模功效的離型式複合劑，其特徵在於，所述的含有Na、Mg、Ca、Fe、L1、Al、S1、B、Zr等元素的複合氧化物超微粉體的製備方法為，將包括矽酸鹽礦物、氧化鎂、氧化鈣、氧化鋁、氧化鋯中的一種或多種混合均勻，然後邊攪拌邊加水得到混合漿料，將漿料依次進行攪拌球磨、超細研磨、烘乾等工序，就得到了顆粒直徑為0.1-1.0 μ m的複合氧化物超微粉體。
4.根據權利要求1所述的一種具有耐1450°C高溫、隔熱、脫模功效的離型式複合劑，其特徵在於，其製備方法是將含有Na、Mg、Ca、Fe、L1、Al、S1、B、Zr等元素的複合氧化物超微(0.1-1.0 μ m)粉體與納米膠體二氧化矽、水性分散劑、水性增稠劑、水直接混合攪拌，直至形成均勻的分散體系。
5.根據權利要求1所述的一種具有耐1450°C高溫、隔熱、脫模功效的離型式複合劑，其特徵在於，所述的水性分散劑包括聚乙烯醇、聚丙烯酸鈉，水解聚馬來酸酐、月桂醯乙二醇胺，失水三梨醇單月矽酸酯，十二烷基苯磺酸鈉中的一種或多種。
6.根據權利要求1所述的一種具有耐1450°C高溫、隔熱、脫模功效的離型式複合劑，其特徵在於，所述的水性增稠劑包括膨潤土、羥丙甲基纖維素、羥甲基纖維素鈉、甲基纖維素、羥乙基纖維素、聚丙烯醯胺中的一種或多種。
【文檔編號】B22C3/00GK103537613SQ201210545627
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2012年12月17日 優先權日:2012年12月17日
【發明者】範廣宏, 何琪, 任明偉, 褚作明, 陳東, 韓雷 申請人:機械科學研究總院先進位造技術研究中心