一种汽车发动机灰铁缸体砂芯用涂料及其制备方法与流程

1.本说明书一个或多个实施例涉及汽车发动机灰铁缸体用涂料领域，尤其涉及一种汽车发动机灰铁缸体砂芯用涂料及其制备方法。


背景技术：

2.铸造涂料是铸造业中非常重要的材料之一，对铸件的外观质量及内部质量有很大的影响。近年来，铸造涂料技术发展迅速，涂料的性能不断提高，功能不断扩展，涂料的品种越来越丰富，配方也多种多样，基本均是由耐火材料、载体、粘结剂、悬浮剂及各种添加剂等所组成的，但选择不同材料及比例正确与否是涂料配方开发成功的关键所在。组成元素如锆英粉、凹凸棒土、膨润土、石英粉、高铝矾土熟料、硅溶胶、碳粉、刚玉粉、叶腊石粉、锂辉石粉、水玻璃、硅溶胶、磷酸盐、硫酸铝、酚醛树脂、水、醇类、甲苯、二甲苯、松香、羧甲基纤维素钠黄原胶、磷酸三丁酯、甲醛等多种材料。
3.汽车轻量化发展趋势直接带动发动机缸体越来越薄壁化和强韧化，为避免铸件产生气孔及浇不足等铸造缺陷，通用技术方案均采用高温浇注，这就对汽车发动机灰铁缸体砂芯用涂料的抗高温性能提出更高要求，很多发动机缸体生产厂都因涂料配方不当而造成了缸体水套及油道内腔脉纹、烧结及粘砂等缺陷，严重影响铸件质量和清理效率。
4.现有技术中已经公开了若干铸造涂料，例如，中国专利申请号为201810599325.4，名称为“一种铸造涂料及其制备方法”公开了铸造涂料按重量份数由以下组份组成：：二甲苯2-5份，丙烯醇12-25份，陶瓷纤维4-9份，硫酸钡1-3份，甲基丙烯酸酯5-10份，十二烷基硫酸钠2-6份，锂基膨润土30-45份，锂辉石粉15-22份，锆英粉3-7份，硫酸铝1-2份，氧化钙1-3份，钛白粉10-16份，凹凸棒土5-10份，聚乙烯醇缩丁醛1-6份，氟硅酸钠0.6-1.8份，聚丙二醇二缩水甘油醚1-3份，氧化铝0.3-0.8份，防腐剂1-3份，乳化剂1-5份。相比该发明材料种类多，增加料该涂料不确定性。该涂料无法满足汽车发动机灰铁缸体砂芯用所要求的流变性、屏蔽性、隔热性、高温抗爆裂性及烧结剥离性等工艺性能。
5.再例如，中国专利申请号为201711168328.4，名称为“一种汽车模具复合涂料及其制备方法”公开了种汽车模具复合涂料，包括下列原料组分，各组分的重量比为：鳞片石墨粉5-30、铁铬矿粉5-15、石英粉100-150、铝矾土粉0-20、滑石粉0-15、金红石钛白粉0-5、氧化铁红0-5、羧甲基纤维素钠12-16、硅丙乳液25-35、溶剂15-25、悬浮稳定剂5-10。但该涂料无法满足汽车发动机灰铁缸体砂芯用所要求的流变性、屏蔽性、隔热性、高温抗爆裂性及烧结剥离性等工艺性能。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本说明书一个或多个实施例的目的在于提供一种汽车发动机灰铁缸体砂芯用涂料。该涂料具有优异的流变性、屏蔽性、隔热性、高温抗爆裂性及烧结剥离性等工艺性能，能满足发动机灰铁缸体砂芯用涂料的要求。
7.本说明书的第二个目的在于提供一种汽车发动机灰铁缸体砂芯用涂料的制备方
法。
8.基于上述第一项目的，本说明书提供如下技术方案：
9.一种汽车发动机灰铁缸体砂芯用涂料，包括如下重量份数的原料：
[0010][0011][0012]
其中，
[0013]
所述石墨中碳含量≥90％，水含量≤0.5％，粒径为200目以下；
[0014]
所述高岭土中sio2含量:50-55％，al2o3含量:40-45％，粒径为250目以下；
[0015]
所述石英粉中sio2含量≥98％，粒径为320目以下；
[0016]
所述云母粉中sio2含量:45-50％，al2o3含量:30-35％，k2o含量:6-10％，粒径为200目以下；
[0017]
所述高纯度铝矾土中fe2o3含量≤3％，al2o3含量≥96％，粒径为270目以下。
[0018]
作为一个实施方式，所述基料选自醇酸树脂、氨基树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂中的一种或多种。
[0019]
作为一个优选的实施方式，所述汽车发动机灰铁缸体砂芯用涂料，包括如下重量份数的原料：
[0020][0021]
作为一个更优选的实施方式，所述汽车发动机灰铁缸体砂芯用涂料，包括如下重量份数的原料：
[0022][0023]
基于上述第二项目的，本说明书提供如下技术方案：
[0024]
一种汽车发动机灰铁缸体砂芯用涂料的制备方法，包括如下步骤：
[0025]
1)适量水与配方量的基料加入搅拌机中，混合成液体状，搅拌12-18分钟，转速450-550r/min；
[0026]
2)再加入配方量的石墨、高岭土、云母粉、石英粉和高纯度铝矾土搅拌25-35分钟，转速800-1200r/min；
[0027]
3)加入适量水搅拌12-18分钟，转速280-320r/min，密度调至1.3
±
0.1g/cm3，测试合格后灌装，即得产品。
[0028]
与现有技术相比较，本发明具有如下有益效果：
[0029]
本发明涂料中的材料相互配合，赋予涂料具有较好的流变性、屏蔽性，隔热性、高温抗爆裂性及烧结剥离性等工艺性能；在高温下慢慢生成足够厚度粘稠的玻璃相，这层玻璃相使涂层在高温下有较强粘性和韧性，使涂层在高温下更加致密，不仅有效阻止高温金属液对砂芯的侵蚀，避免产生铸件断芯及烧结等缺陷，而且还能够有效封堵砂芯因高温发气穿越涂层造成缸体水套或油道渗漏缺陷，如不使用上述条件材料或缺少其中一种则不能实现上述高温物性效果。具体的，本发明的涂料产品流变性能好，涂层强度高，高温抗裂特性为ⅰ级、涂层均匀。24小时悬浮性≥95％；粘度：11-15s、密度：1.3
±
0.1g/cm3、发气量:32-37ml/g。
具体实施方式
[0030]
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本公开进一步详细说明。
[0031]
需要说明的是，除非另外定义，本说明书一个或多个实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书一个或多个实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
[0032]
作为本发明的一个方面，本发明一种汽车发动机灰铁缸体砂芯用涂料，包括如下重量份数的原料：
[0033][0034]
其中，
[0035]
所述石墨中碳含量≥90％，水含量≤0.5％，粒径为200目以下；
[0036]
所述高岭土中sio2含量:50-55％，al2o3含量:40-45％，粒径为250目以下；
[0037]
所述石英粉中sio2含量≥98％，粒径为320目以下；
[0038]
所述云母粉中sio2含量:45-50％，al2o3含量:30-35％，k2o含量:6-10％，粒径为200目以下；
[0039]
所述高纯度铝矾土中fe2o3含量≤3％，al2o3含量≥96％，粒径为270目以下。
[0040]
本发明中，上述材料相互配合赋予涂料具有较好的流变性、屏蔽性，隔热性、高温抗爆裂性及烧结剥离性等工艺性能，在高温下慢慢生成足够厚度粘稠的玻璃相，这层玻璃相使涂层在高温下有较强粘性和韧性，使涂层在高温下更加致密，不仅有效阻止高温金属液对砂芯的侵蚀，避免产生铸件断芯及烧结等缺陷，而且还能够有效封堵砂芯因高温发气穿越涂层造成缸体水套或油道渗漏缺陷，如不使用上述条件材料或缺少其中一种则不能实现上述高温物性效果。也即涂料的组份、比例及特定要求决定了涂料的工艺性能，各材料之间相互配合才能赋予涂料具有较好的高温物性，满足高温浇注铸件的质量要求。
[0041]
作为一个实施方式，所述基料选自醇酸树脂、氨基树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂中的一种或多种。
[0042]
作为一个优选的实施方式，所述汽车发动机灰铁缸体砂芯用涂料，包括如下重量份数的原料：
[0043][0044]
其中，
[0045]
所述石墨中碳含量≥90％，水含量≤0.5％，粒径为200目以下；
[0046]
所述高岭土中sio2含量:50-55％，al2o3含量:40-45％，粒径为250目以下；
[0047]
所述石英粉中sio2含量≥98％，粒径为320目以下；
[0048]
所述云母粉中sio2含量:45-50％，al2o3含量:30-35％，k2o含量:6-10％，粒径为200目以下；
[0049]
所述高纯度铝矾土中fe2o3含量≤3％，al2o3含量≥96％，粒径为270目以下。
[0050]
作为一个更优选的实施方式，所述汽车发动机灰铁缸体砂芯用涂料，包括如下重量份数的原料：
[0051][0052]
需要注意的是，本发明的上述涂料配方中，所述石英粉可以用锆英粉替代，但会造成涂料成本的增加。
[0053]
作为本发明的另一个方面，本发明一种汽车发动机灰铁缸体砂芯用涂料的制备方法，包括如下步骤：
[0054]
1)适量水与配方量的基料加入搅拌机中，混合成液体状，搅拌12-18分钟，转速450-550r/min；
[0055]
2)再加入配方量的石墨、高岭土、云母粉、石英粉和高纯度铝矾土搅拌25-35分钟，转速800-1200r/min；
[0056]
3)加入适量水搅拌12-18分钟，转速280-320r/min，密度调至1.3
±
0.1g/cm3，测试合格后灌装，即得产品。
[0057]
实施例1
[0058]
一种汽车发动机灰铁缸体砂芯用涂料，包括如下重量份数的原料：
[0059]
石墨8份，高纯度铝矾土8份，高岭土6份，石英粉5份，云母粉5份，基料5份；
[0060]
所述石墨中，碳含量：90％，水含量：0.3％，粒度：200目筛全部通过；
[0061]
所述高岭土中，sio2含量:52％、al2o3含量:43％、粒度：250目筛全部通过；
[0062]
所述云母粉中，sio2含量:47％、al2o3含量:32％、k2o含量:7％、粒度：200目筛全部通过；
[0063]
所述石英粉中，sio2含量：99％、粒度：320目筛全部通过；
[0064]
所述高纯度铝矾土中，fe2o3含量：3％、al2o3含量：97％、粒度：270目筛全部通过。
[0065]
上述汽车发动机灰铁缸体砂芯用涂料的制备方法，包括如下步骤：
[0066]
1)适量水与基料混合搅拌12分钟，转速450r/min；
[0067]
2)再加入高纯度铝矾土、高岭土、石英粉、云母粉搅拌25分钟，转速800r/min；
[0068]
3)加入适量水密度调至1.3
±
0.1g/cm3，搅拌12分钟，转速280r/min，测试合格后灌装，既得产品。
[0069]
经检测：本发明涂料产品的24小时悬浮性≥95％；粘度：11-15s、密度1.3g/cm3、发气量:32-37ml/g、高温抗裂性为ⅰ级。即本发明涂料产品的流变性、屏蔽性、隔热性、高温抗
爆裂性及烧结剥离性等工艺性能较好，可以达到本技术的要求。
[0070]
实施例2
[0071]
一种汽车发动机灰铁缸体砂芯用涂料，包括如下重量份数的原料：
[0072]
石墨8份，高纯度铝矾土9份，高岭土5份，石英粉4份，云母粉6份，基料5份；
[0073]
所述石墨中，碳含量：91％，水含量：0.3％，粒度：200目筛全部通过；
[0074]
所述高岭土中，sio2含量:53％，al2o3含量:42％，粒度：250目筛全部通过；
[0075]
所述云母粉中，sio2含量:48％，al2o3含量:34％，k2o含量:8％，粒度：200目筛全部通过；
[0076]
所述石英粉中，sio2含量：98％，粒度：320目筛全部通过；
[0077]
所述高纯度铝矾土中，fe2o3含量：2％，al2o3含量：98％，粒度：270目筛全部通过。
[0078]
上述汽车发动机灰铁缸体砂芯用涂料的制备方法，包括如下步骤：
[0079]
1)适量水与基料混合搅拌18分钟，转速550r/min；
[0080]
2)再加入高纯度铝矾土、高岭土、石英粉、云母粉搅拌35分钟，转速1200r/min；
[0081]
3)加入适量水密度调至1.3
±
0.1g/cm3，搅拌18分钟，转速320r/min，测试合格后灌装，既得产品。
[0082]
经检测：本发明涂料产品的24小时悬浮性≥95％；粘度：11-15s、密度1.3g/cm3、发气量:32-37ml/g、高温抗裂性为ⅰ级。。即本发明涂料产品的流变性、屏蔽性、隔热性、高温抗爆裂性及烧结剥离性等工艺性能较好，可以达到本技术的要求。
[0083]
实施例3
[0084]
一种汽车发动机灰铁缸体砂芯用涂料，包括如下重量份数的原料：
[0085]
石墨9份，高纯度铝矾土10份，高岭土3份，石英粉3份，云母粉6份，基料6份。
[0086]
所述石墨中，碳含量：93％，水含量：0.2％，粒度：200目筛全部通过；
[0087]
所述高岭土中，sio2含量:52％，al2o3含量:40％，粒度：250目筛全部通过；
[0088]
所述云母粉中，sio2含量:45％，al2o3含量:33％，k2o含量:8％，粒度：200目筛全部通过；
[0089]
所述石英粉中，sio2含量：99％，粒度：320目筛全部通过；
[0090]
所述高纯度铝矾土中，fe2o3含量：1.5％，al2o3含量：98％，粒度：270目筛全部通过。
[0091]
上述汽车发动机灰铁缸体砂芯用涂料的制备方法，包括如下步骤：
[0092]
1)适量水与基料混合搅拌15分钟，转速500r/min；
[0093]
2)再加入高纯度铝矾土、高岭土、石英粉、云母粉搅拌30分钟，转速1000r/min；
[0094]
3)加入适量水密度调至1.3
±
0.1g/cm3，搅拌15分钟，转速300r/min，测试合格后灌装，既得产品。
[0095]
经检测：本发明涂料产品的24小时悬浮性≥95％；粘度：11-15s、密度1.3g/cm3、发气量:32-37ml/g、高温抗裂性为ⅰ级。即本发明涂料产品的流变性、屏蔽性、隔热性、高温抗爆裂性及烧结剥离性等工艺性能较好，可以达到本技术的要求。
[0096]
实施例4
[0097]
一种汽车发动机灰铁缸体砂芯用涂料，包括如下重量份数的原料：
[0098]
石墨8份，高纯度铝矾土11份，高岭土2份，石英粉3份，云母粉7份，基料7份；
[0099]
所述石墨中，碳含量：90％，水含量：0.2％，粒度：200目筛全部通过；
[0100]
所述高岭土中，sio2含量:54％，al2o3含量:45％，粒度：250目筛全部通过；
[0101]
所述云母粉中，sio2含量:47％，al2o3含量:32％，k2o含量:6％，粒度：200目筛全部通过。
[0102]
所述石英粉中，sio2含量：99％，粒度：320目筛全部通过。
[0103]
所述高纯度铝矾土中，fe2o3含量：1％，al2o3含量：98％，粒度：270目筛全部通过。
[0104]
上述汽车发动机灰铁缸体砂芯用涂料的制备方法，包括如下步骤：
[0105]
1)适量水与基料混合搅拌15分钟，转速500r/min。
[0106]
2)再加入高纯度铝矾土、高岭土、石英粉、云母粉搅拌30分钟，转速1000r/min。
[0107]
3)加入适量水密度调至1.3
±
0.1g/cm3，搅拌20分钟，转速300r/min，测试合格后灌装，既得产品。
[0108]
经检测：本发明涂料产品的24小时悬浮性≥95％；粘度：11-15s、密度1.3
±
0.1g/cm3、发气量:32-37ml/g、高温抗裂性为ⅰ级。即本发明涂料产品的流变性、屏蔽性、隔热性、高温抗爆裂性及烧结剥离性等工艺性能较好，可以达到本技术的要求。
[0109]
实施例5
[0110]
一种汽车发动机灰铁缸体砂芯用涂料，包括如下重量份数的原料：
[0111]
石墨9份，高纯度铝矾土12份，高岭土2份，石英粉1份，云母粉6份，基料7份；
[0112]
所述石墨中，碳含量：94％，水含量：0.3％，粒度：200目筛全部通过；
[0113]
所述高岭土中，sio2含量:55％，al2o3含量:45％，粒度：250目筛全部通过；
[0114]
所述云母粉中，sio2含量:45％，al2o3含量:35％，k2o含量:10％，粒度：200目筛全部通过；
[0115]
所述石英粉中，sio2含量：98％，粒度：320目筛全部通过；
[0116]
所述高纯度铝矾土中，fe2o3含量：3％，al2o3含量：97％，粒度：270目筛全部通过。
[0117]
上述汽车发动机灰铁缸体砂芯用涂料的制备方法，包括如下步骤：
[0118]
1)适量水与基料混合搅拌15分钟，转速500r/min。
[0119]
2)再加入高纯度铝矾土、高岭土、石英粉、云母粉搅拌30分钟，转速1000r/min。
[0120]
3)加入适量水密度调至1.3
±
0.1g/cm3，搅拌15分钟，转速300r/min，测试合格后灌装，既得产品。
[0121]
经检测：本发明涂料产品的24小时悬浮性≥95％；粘度：11-15s、密度1.3g/cm3、发气量:32-37ml/g、高温抗裂性为ⅰ级。即本发明涂料产品的流变性、屏蔽性、隔热性、高温抗爆裂性及烧结剥离性等工艺性能较好，可以达到本技术的要求。
[0122]
实施例6
[0123]
一种汽车发动机灰铁缸体砂芯用涂料，包括如下重量份数的原料：
[0124]
石墨10份，高纯度铝矾土11份，高岭土2份，石英粉1份，云母粉5份，基料8份；
[0125]
所述石墨中，碳含量：90％，水含量：0.5％，粒度：200目筛全部通过；
[0126]
所述高岭土中，sio2含量:50％，al2o3含量:45％，粒度：250目筛全部通过；
[0127]
所述云母粉中，sio2含量:46％，al2o3含量:33％，k2o含量:9％，粒度：200目筛全部通过；
[0128]
所述石英粉中，sio2含量：99％，粒度：320目筛全部通过；
[0129]
所述高纯度铝矾土中，fe2o3含量：2％，al2o3含量：96％，粒度：270目筛全部通过。
[0130]
上述汽车发动机灰铁缸体砂芯用涂料的制备方法，包括如下步骤：
[0131]
1)适量水与基料混合搅拌15分钟，转速500r/min；
[0132]
2)再加入高纯度铝矾土、高岭土、石英粉、云母粉搅拌30分钟，转速1000r/min；
[0133]
3)加入适量水密度调至1.3
±
0.1g/cm3，搅拌15分钟，转速300r/min，测试合格后灌装，既得产品。
[0134]
经检测：本发明涂料产品的24小时悬浮性≥95％；粘度：11-15s、密度1.3g/cm3、发气量:32-37ml/g、高温抗裂性为ⅰ级。即本发明涂料产品的流变性、屏蔽性、隔热性、高温抗爆裂性及烧结剥离性等工艺性能较好，可以达到本技术的要求。
[0135]
对比例1
[0136]
重复实施例1，其不同之处仅在于：
[0137]
所述石墨中，碳含量＜90％、水含量＞0.5％、粒度为100目粉状。
[0138]
测得高温抗裂性为ⅲ级，涂料的流变性、屏蔽性、隔热性、烧结剥离性等工艺性能不满足铸件质量要求。也就是说，石墨原料的条件不在本技术要求范围内时，得到的涂料工艺性能不能达到本技术的要求。
[0139]
对比例2
[0140]
重复实施例2，其不同之处仅在于：
[0141]
所述高岭土中，sio2含量40％、al2o3含量55％、粒度为200目粉状。
[0142]
测得高温抗裂性为ⅱ级，涂料的流变性、屏蔽性、隔热性、烧结剥离性等工艺性能不满足铸件质量要求。也就是说，高岭土原料的条件不在本技术要求范围内，得到的涂料的工艺性能不能达到本技术的要求。
[0143]
对比例3
[0144]
重复实施例3，其不同之处仅在于：
[0145]
所述云母粉中，sio2含量40％、al2o3含量45％、k2o含量11％、粒度为100目粉状。
[0146]
测得高温抗裂性为ⅱ级，涂料的流变性、屏蔽性、隔热性、烧结剥离性等工艺性能不满足铸件质量要求。也就是说，云母粉原料的条件不在本技术要求范围内，得到的涂料的工艺性能不能达到本技术的要求。
[0147]
对比例4
[0148]
重复实施例4，其不同之处仅在于：
[0149]
所述石英粉中，sio2含量90％、粒度为250目粉状。
[0150]
测得高温抗裂性为ⅲ级，涂料的流变性、屏蔽性、隔热性、烧结剥离性等工艺性能不满足铸件质量要求。也就是说，石英粉原料的条件不在本技术要求范围内，得到的涂料的工艺性能不能达到本技术的要求。
[0151]
对比例5
[0152]
重复实施例5，其不同之处仅在于：
[0153]
高纯度铝矾土:fe2o3含量＞3％、al2o3含量＜96％、粒度为270目以上粉状。
[0154]
测得高温抗裂性为‖级，涂料的流变性、屏蔽性、隔热性、烧结剥离性等工艺性能不满足铸件质量要求。也就是说，高纯度铝矾土原料的条件不在本技术要求范围内，得到的涂料的工艺性能不能达到本技术的要求。
[0155]
综上所述，本发明的原料的选择，原料的份数以及原料石墨、高纯度铝矾土、高岭土、石英粉和云母粉的特定要求都是必要的，缺一不可的。它们共同配合才能得到本技术要求的涂料。
[0156]
本发明产品性能相关检测方法：
[0157]
1.所述粘度的检测方法按jb/t4007规定执行；
[0158]
2.所述发气量的检测方法按jb/t 9226-2008规定执行；
[0159]
3.所述悬浮性的检测方法按jb/t 9226-2008规定执行；
[0160]
4.所述密度的检测方法按jb/t 9226-2008规定执行；
[0161]
5.所述高温抗裂性的检测方法按jb/t 9226-2008规定执行；
[0162]
上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在说明书中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
[0163]
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本说明书一个或多个实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
[0164]
另外，为简化说明和讨论，在阐述了具体细节以描述本公开的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本说明书一个或多个实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
[0165]
尽管已经结合了本公开的具体实施例对本公开进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。
[0166]
本说明书一个或多个实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。