專利名稱：一種防粘砂鑄鋼消失模涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鑄造領(lǐng)域，特別涉及消失模鑄鋼制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種防粘砂鑄鋼消失模涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
消失模鑄造(又稱實(shí)型鑄造)是將與鑄件尺寸形狀相似的泡沫模型粘結(jié)組合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振動(dòng)造型，在負(fù)壓下澆注，使模型氣化，液體金屬占據(jù)模型位置，凝固冷卻后形成鑄件的新型鑄造方法。與傳統(tǒng)鑄造技術(shù)相比，消失模鑄造有下列特點(diǎn)1.鑄件質(zhì)量好，成本低；2.材質(zhì)不限，大小皆宜；3.尺寸精度高，表面光潔，減少清理工作量；4.內(nèi)部缺陷大大減少，組織致密；5.可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、大批量生產(chǎn)，可以大大改善作業(yè)環(huán)境、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、減少能源消耗。 雖然消失模鑄造工藝目前得到較快發(fā)展，但涂料技術(shù)還達(dá)不到理想的要求。因涂料性能直接影響鑄件的質(zhì)量，涂料除了隔離金屬液和型砂的直接接觸，防止鑄件產(chǎn)生機(jī)械粘砂和化學(xué)粘砂外，還有一個(gè)重要作用形成和保持鑄件型腔。所以必須具有較高的常溫強(qiáng)度以及高溫強(qiáng)度，并且要有合適的高溫透氣性。然而，目前涂料的質(zhì)量還有各方面的缺點(diǎn)，比如在鑄鋼生產(chǎn)中，澆鑄冷卻后，消失模涂料不容易從鑄件上剝離，另外涂料也容易粘砂，大幅增加后續(xù)砂輪打磨處理成本。針對(duì)上述現(xiàn)象，申請(qǐng)人經(jīng)過(guò)涂層殘片分析，涂層內(nèi)層與鋼水直接接觸，外層與型砂直接接觸。澆鑄時(shí)，高溫鋼水會(huì)將涂料內(nèi)層潤(rùn)濕并浸入涂料骨料顆粒間隙。待澆鑄完畢后，在鑄件緩慢冷卻過(guò)程中，鋼水將涂層與鑄件凝結(jié)成一體，從而使涂層難以從鑄件表面剝離。另外還有一種情況有的涂層沒(méi)有合適的化學(xué)成分和足夠的厚度，難以阻止高溫鋼水向型砂顆粒間隙繼續(xù)滲透，鋼水通過(guò)涂層滲入到型砂，導(dǎo)致鑄件表面粘砂，其外觀是一層均勻的“鐵包砂”粘附在鑄件的表面。從以上分析得知，只有讓鋼水不能浸入骨料顆粒間隙，才能避免這種現(xiàn)象，然而由于骨料顆粒不能太小，否則會(huì)造透氣性下降，模樣氣化產(chǎn)物不能順利透出，會(huì)造成氣孔、夾渣現(xiàn)象，使得鑄件品質(zhì)下降。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，申請(qǐng)人對(duì)涂料的配方作出調(diào)整，使涂層內(nèi)部在高溫澆注時(shí)能生成一層熔融狀態(tài)的玻璃相，這樣就能成功阻擋在鋼水滲入耐火骨料之間。因此，本發(fā)明的目的是提供一種防粘砂鑄鋼消失模涂料及其制備方法。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種防粘砂鑄鋼消失模涂料，包含以下組分高鋁礬土熟料，石墨粉、膨潤(rùn)土、水玻璃、羧甲基纖維素鈉、正辛醇以及脂肪醇聚氧乙烯醚。進(jìn)一步地，本發(fā)明的防粘砂鑄鋼消失模涂料中，各組分的配比如下高鋁礬土熟料15 45重量份，石墨粉12 36重量份、膨潤(rùn)土 I 3重量份、水玻璃O. 5 I. 5重量份、羧甲基纖維素鈉O. 75 2. 25重量份、正辛醇O. 15 O. 45重量份，脂肪醇聚氧乙烯醚O. 15
0.45重量份。在本發(fā)明的實(shí)施例中，防粘砂鑄鋼消失模涂料中的各組分的配比如下高鋁礬土熟料15重量份，石墨粉12重量份、膨潤(rùn)土 3重量份、水玻璃O. 5重量份、羧甲基纖維素鈉
2.25重量份、正辛醇O. 45重量份，脂肪醇聚氧乙烯醚O. 45重量份。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，防粘砂鑄鋼消失模涂料中的各組分的配比如下高鋁礬土熟料45重量份，石墨粉36重量份、膨潤(rùn)土 I重量份、水玻璃I. 5重量份、羧甲基纖維素鈉O. 75重量份、正辛醇O. 15重量份，脂肪醇聚氧乙烯醚O. 15重量份。在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，防粘砂鑄鋼消失模涂料中的各組分的配比如下高鋁 礬土熟料30重量份，石墨粉25重量份、膨潤(rùn)土 2重量份、水玻璃I重量份、羧甲基纖維素鈉
1.5重量份、正辛醇O. 3重量份，脂肪醇聚氧乙烯醚O. 3重量份。進(jìn)一步地，石墨粉可以是鱗片狀石墨粉。一種防粘砂鑄鋼消失模涂料的制備方法，包含以下步驟I)在膨潤(rùn)土中加入水，高速攪拌后得到膨潤(rùn)土漿；2)將高鋁礬土熟料和石墨粉研磨并攪拌均勻，得到骨料，然后加入水，使得骨料濕潤(rùn)并攪拌開(kāi)；3)將水玻璃、羧甲基纖維素鈉、正辛醇、脂肪醇聚氧乙烯醚加入水中，配制成水溶液；4)將步驟I)得到的膨潤(rùn)土漿、步驟2)得到的骨料加入步驟3)得到的水溶液中，攪拌并混制成涂料。進(jìn)一步地，本發(fā)明的防粘砂鑄鋼消失模涂料的制備方法中，所述各組分的配比如下高鋁礬土熟料15 45重量份，石墨粉12 36重量份、膨潤(rùn)土 I 3重量份、水玻璃
O.5 I. 5重量份、羧甲基纖維素鈉O. 75 2. 25重量份、正辛醇O. 15 O. 45重量份，脂肪醇聚氧乙烯醚O. 15 O. 45重量份。進(jìn)一步地，步驟I)中，膨潤(rùn)土與加入的水的重量比為1:10 ;步驟2)中，高鋁礬土熟料與加入的水的重量比為1:1 ;步驟3)中，水玻璃與加入的水的重量比為1:20。進(jìn)一步地，步驟3)中采用以下攪拌方式先高速攪拌I小時(shí)再低速攪拌排出涂料中卷入的氣體，保持低速攪拌10小時(shí)左右。本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明公開(kāi)的防粘砂鑄鋼消失模涂料經(jīng)涂料殘片分析，涂層沒(méi)有被鋼水侵入，涂層內(nèi)層的耐火骨料顆粒間受到融化的玻璃相填充，阻止了鋼水的入侵，也就排除了鑄件的粘砂。鑄件冷卻后，鑄件沒(méi)粘砂現(xiàn)象，并且大部分涂片自動(dòng)從鑄件表面剝離，剝離效果突出。即使少部分沒(méi)剝落的涂層，后續(xù)處理也大為簡(jiǎn)化，節(jié)省了大量人工。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但并非限制本發(fā)明的應(yīng)用范圍。實(shí)施例I防粘砂鑄鋼消失模涂料，包含以下組分高鋁礬土熟料15重量份，石墨粉12重量份、膨潤(rùn)土 3重量份、水玻璃O. 5重量份、羧甲基纖維素鈉2. 25重量份、正辛醇O. 45重量份，脂肪醇聚氧乙烯醚O. 45重量份。上述防粘砂鑄鋼消失模涂料采用以下方法制得首先，3重量份膨潤(rùn)土中加30重量份水，高速攪拌5小時(shí)成膨潤(rùn)土漿；同時(shí)，高鋁礬土熟料15重量份、石墨粉12重量份在研磨設(shè)備中攪拌均勻，得到骨料，然后加入15重量份的水，使得骨料濕潤(rùn)并攪拌開(kāi)；然后把O. 5重量份水玻璃、2. 25重量份羧甲基纖維素鈉、O. 45重量份正辛醇，O. 45重量份脂肪醇聚氧乙烯醚加入30重量份水中，配制成水溶液；最后將膨潤(rùn)土漿、骨料加入上述水溶液，混制成涂料，攪拌方式先高速攪拌I小 時(shí)再低速攪拌排出涂料中卷入的氣體，保持低速攪拌10小時(shí)左右。實(shí)施例2防粘砂鑄鋼消失模涂料，包含以下組分高鋁礬土熟料45重量份，石墨粉36重量份、膨潤(rùn)土 I重量份、水玻璃I. 5重量份、羧甲基纖維素鈉O. 75重量份、正辛醇O. 15重量份，脂肪醇聚氧乙烯醚O. 15重量份。上述防粘砂鑄鋼消失模涂料采用以下方法制得首先，I重量份膨潤(rùn)土中加10重量份水，高速攪拌7小時(shí)成膨潤(rùn)土漿；同時(shí)，高鋁礬土熟料45重量份、石墨粉36重量份在研磨設(shè)備中攪拌均勻，得到骨料，然后加入45重量份的水，使得骨料濕潤(rùn)并攪拌開(kāi)；然后把I. 5重量份水玻璃、O. 75重量份羧甲基纖維素鈉、O. 15重量份正辛醇，O. 15重量份脂肪醇聚氧乙烯醚加入10重量份水中，配制成水溶液；最后將膨潤(rùn)土漿、骨料加入上述水溶液，混制成涂料，攪拌方式先高速攪拌I小時(shí)再低速攪拌排出涂料中卷入的氣體，保持低速攪拌10小時(shí)左右。實(shí)施例3防粘砂鑄鋼消失模涂料，包含以下組分高鋁礬土熟料30重量份，鱗片狀石墨粉25重量份、膨潤(rùn)土 2重量份、水玻璃I重量份、羧甲基纖維素鈉I. 5重量份、正辛醇O. 3重量份，脂肪醇聚氧乙烯醚O. 3重量份。上述防粘砂鑄鋼消失模涂料采用以下方法制得首先，2重量份膨潤(rùn)土中加20重量份水，高速攪拌6小時(shí)成膨潤(rùn)土漿；同時(shí)，高鋁礬土熟料30重量份、鱗片狀石墨粉25重量份在研磨設(shè)備中攪拌均勻，得到骨料，然后加入30重量份的水，使得骨料濕潤(rùn)并攪拌開(kāi)；然后把I重量份水玻璃、I. 5重量份羧甲基纖維素鈉、O. 3重量份正辛醇，O. 3重量份脂肪醇聚氧乙烯醚加入20重量份水中，配制成水溶液；最后將膨潤(rùn)土漿、骨料加入上述水溶液，混制成涂料，攪拌方式先高速攪拌I小時(shí)再低速攪拌排出涂料中卷入的氣體，保持低速攪拌10小時(shí)左右。實(shí)施例4利用本發(fā)明公開(kāi)的防粘砂鑄鋼消失模涂料的防粘砂鑄鋼消失模鑄造工藝包含以下步驟I)將與鑄件尺寸形狀相似的泡沫模型粘結(jié)組合成模型簇；2)消失模模樣首先浸入本發(fā)明所公開(kāi)的涂料中，取出后干燥處理。根據(jù)鑄件情況可以掛涂重復(fù)上述過(guò)程2-5遍；
3)將步驟2)得到的模型置于沙箱內(nèi)填上干沙，進(jìn)行震動(dòng)緊實(shí)，在沙箱上覆蓋塑料薄膜并對(duì)沙箱內(nèi)抽真空；4)將熔化的金屬澆鑄到模型區(qū)域，消失模氣化，金屬置換模型，經(jīng)冷卻后取出鑄件。在本發(fā)明的實(shí)施例中，為降低澆注時(shí)的發(fā)氣量，保證鑄件質(zhì)量，泡沫塑料模樣涂上涂料后必須烘干，保證足夠的干燥時(shí)間使涂料烘干、烘透，溫度控制在40-60°C，時(shí)間2-8小時(shí)，必要時(shí)使用微波烘干燥，可以短時(shí)間內(nèi)完成干燥過(guò)程。鑄件冷卻后，鑄件沒(méi)粘砂現(xiàn)象，并且大部分涂片自動(dòng)從鑄件表面剝離，剝離效果突出。即使少部分沒(méi)剝落的涂層，后續(xù)處理也大為簡(jiǎn)化，節(jié)省了大量人工。經(jīng)涂料殘片分析，涂層沒(méi)有杯鋼水侵入，涂層內(nèi)層的耐火骨料顆粒間受到融化的玻璃相填充，阻止了鋼水的入侵，也就排除了鑄件的粘砂。

經(jīng)測(cè)試，上述方法制備得到的消失模涂料的各性能指標(biāo)如表I所示。表I
_Ilg__實(shí)施例I 實(shí)施例2 實(shí)施例3
72小時(shí)后的懸浮率 >96% >96% >96%
_透氣性__0.870.880.89
_粘度值__37s37s38s
_觸變性__33__34__35
_涂刷指數(shù)__49__5J__5.0
_滴淌量__0.7 g 0.6 g 0.6 g_滴淌時(shí)間__14s__16s__15s
低溫強(qiáng)度
(涂刷3層，厚度約 >800g >800g >_g_1.5mm)____
rHJlWi Sk >660- >660- >660 (1200。€培燒后)"b"
低溫透氣性__15% 14% 15%
高溫透氣性27% 28% 28%以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用來(lái)限定本發(fā)明的實(shí)施范圍；如果不脫離本發(fā)明的精神和范圍，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種防粘砂鑄鋼消失模涂料，其特征在于，包含以下組分高鋁礬土熟料，石墨粉、膨潤(rùn)土、水玻璃、羧甲基纖維素鈉、正辛醇以及脂肪醇聚氧乙烯醚。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的防粘砂鑄鋼消失模涂料，其特征在于，所述各組分的配比如下高鋁礬土熟料15 45重量份，石墨粉12 36重量份、膨潤(rùn)土 I 3重量份、水玻璃O.5 I. 5重量份、羧甲基纖維素鈉O. 75 2. 25重量份、正辛醇O. 15 O. 45重量份，脂肪醇聚氧乙烯醚O. 15 O. 45重量份。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的防粘砂鑄鋼消失模涂料，其特征在于，所述各組分的配比如下高鋁礬土熟料15重量份，石墨粉12重量份、膨潤(rùn)土 3重量份、水玻璃O. 5重量份、羧甲基纖維素鈉2. 25重量份、正辛醇O. 45重量份，脂肪醇聚氧乙烯醚O. 45重量份。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的防粘砂鑄鋼消失模涂料，其特征在于，所述各組分的配比如下高鋁礬土熟料45重量份，石墨粉36重量份、膨潤(rùn)土 I重量份、水玻璃I. 5重量份、羧甲基纖維素鈉O. 75重量份、正辛醇O. 15重量份，脂肪醇聚氧乙烯醚O. 15重量份。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的防粘砂鑄鋼消失模涂料，其特征在于，所述各組分的配比如下高鋁礬土熟料30重量份，石墨粉25重量份、膨潤(rùn)土 2重量份、水玻璃I重量份、羧甲基纖維素鈉I. 5重量份、正辛醇O. 3重量份，脂肪醇聚氧乙烯醚O. 3重量份。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的防粘砂鑄鋼消失模涂料，其特征在于，所述石墨粉為鱗片狀石墨粉。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求1-6所述的防粘砂鑄鋼消失模涂料的制備方法，其特征在于，包含以下步驟 1)在膨潤(rùn)土中加入水，高速攪拌后得到膨潤(rùn)土漿； 2)將高鋁礬土熟料和石墨粉研磨并攪拌均勻，得到骨料，然后加入水，使得骨料濕潤(rùn)并攪拌開(kāi)； 3)將水玻璃、羧甲基纖維素鈉、正辛醇、脂肪醇聚氧乙烯醚加入水中，配制成水溶液； 4)將步驟I)得到的膨潤(rùn)土漿、步驟2)得到的骨料加入步驟3)得到的水溶液中，攪拌并混制成涂料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的防粘砂鑄鋼消失模涂料的制備方法，其特征在于，所述各組分的配比如下高鋁礬土熟料15 45重量份，石墨粉12 36重量份、膨潤(rùn)土 I 3重量份、水玻璃O. 5 I. 5重量份、羧甲基纖維素鈉O. 75 2. 25重量份、正辛醇O. 15 O. 45重量份，脂肪醇聚氧乙烯醚O. 15 O. 45重量份。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的防粘砂鑄鋼消失模涂料的制備方法，其特征在于，步驟I)中，膨潤(rùn)土與加入的水的重量比為1:10 ;步驟2)中，高鋁礬土熟料與加入的水的重量比為1:1 ;步驟3)中，水玻璃與加入的水的重量比為1:20。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的防粘砂鑄鋼消失模涂料的制備方法，其特征在于，步驟3)中采用以下攪拌方式先高速攪拌I小時(shí)再低速攪拌排出涂料中卷入的氣體，保持低速攪拌10小時(shí)左右。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種防粘砂鑄鋼消失模涂料，其包含以下組分高鋁礬土熟料，石墨粉、膨潤(rùn)土、水玻璃、羧甲基纖維素鈉、正辛醇以及脂肪醇聚氧乙烯醚。本發(fā)明還公開(kāi)了一種防粘砂鑄鋼消失模涂料的制備方法。本發(fā)明公開(kāi)的防粘砂鑄鋼消失模涂料經(jīng)涂料殘片分析，涂層沒(méi)有被鋼水侵入，涂層內(nèi)層的耐火骨料顆粒間受到融化的玻璃相填充，阻止了鋼水的入侵，也就排除了鑄件的粘砂。鑄件冷卻后，鑄件沒(méi)粘砂現(xiàn)象，并且大部分涂片自動(dòng)從鑄件表面剝離，剝離效果突出。即使少部分沒(méi)剝落的涂層，后續(xù)處理也大為簡(jiǎn)化，節(jié)省了大量人工。
文檔編號(hào)B22C9/04GK102836956SQ20121031997
公開(kāi)日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月31日
發(fā)明者陳立國(guó) 申請(qǐng)人:太倉(cāng)科博爾精密鑄業(yè)有限公司