专利名称：一种防止碳缺陷的消失模铸造铸铁涂料及其制备方法
技术领域：
本发明属于金属液态成型技术领域，具体涉及一种防止碳缺陷的消失模铸造铸铁
涂料，本发明还涉及该铸造涂料的制备方法。
背景技术：
消失模铸造是将与铸件尺寸形状完全相同的塑料泡沫模型与相同材质制成的浇 冒口系统粘结组合成模型簇，刷涂消失模涂料并干燥后，埋在专用砂箱的干砂中振动紧实 造型，用真空设备接上专用砂箱抽真空，在铸型内保持一定负压的条件下浇注高温金属液， 使模型熔融和气化，分解产物通过涂料/铸型界面逸出，液态金属占据模型位置，凝固冷却 后形成铸件的一种铸造方法。消失模铸造具有铸件尺寸精度高、污染少、成本低等突出优 点，被誉为"21世纪的铸造技术"和"铸造工业的绿色革命"。 与一般砂型铸造涂料不同，消失模铸造用涂料不是涂覆在铸型型腔上，而是涂覆 在泡沫塑料模型上。当泡沫塑料模型被液态金属置换时，涂层实际上起到的是铸型作用，因 而有"涂料即是铸型"之说。浇注时，泡沫塑料热分解产生的大量气体要通过耐火涂料和干 砂间空隙方能排出铸型外。耐火涂料对消失模模样的气化、金属液充填和铸件的形成等起 着十分重要的作用。 涂料是消失模铸造能否成功地用于生产的三大关键工艺因素之一，它是保证铸件 表面质量和防止出现各种缺陷的关键措施。涂料的性质不仅影响模样的气化和气体的迁 移，而且与铸件表面质量、表面缺陷、铸件精度乃至铸件内在质量等都密切相关。有研究者 认为消失模铸造技术用于大批量生产成功与否，30%取决于涂料(《消失模技术的应用及其 展望》，作者王忠祥，期刊信息《科技信息》，2007， (7) :39)。目前国内有60%的消失模铸 件的废品与涂料质量有关。 消失模铸造涂料是由多种性质不同的材料组成的分散系，其组成主要包括耐火材 料、粘结齐U、载体、悬浮剂及特殊添加剂等组成，需要涂料有良好的工艺性能、工作性能、质 量稳定性以及施涂重现性。消失模铸造涂料涂覆在泡沫塑料模型的外表面，待涂料干燥后 才能造型浇注。泡沫塑料不透气，热变形温度低(约7(TC左右)，对水的亲和力差；泡沫塑 料受热熔融、气化后的液态残留物多，发气量大，这些气体和液态残留物若不能及时排出， 铸件将产生气体、增碳、表面皱皮等碳缺陷。这些特点决定了消失模涂料应具备下述性能要 求，即涂层应具有良好的润湿性和涂挂性，良好的高温抗裂性和高温强度以及良好的高温 透气性。 国外对消失模铸造涂料的研究起步较早，已有专门针对消除铸铁件碳缺陷的专利 涂料产品，如英国Foseco Mornal公司研制的性能优良的Styromol系列涂料，用于铁及非 铁金属消失模铸造，具有不同的保温性、透气性和耐火性。由Foseco国际公司提供的涂料 中加入少量冰晶石，使其在高温下形成活性高的NaF、 A1F3等，可对模样热分解出的碳产生 吸附作用，使之不沉淀在铸件表面，从而消除皱皮等碳缺陷。日本也已经开发出使用于铸 铝、铸铁、铸钢等不同类型铸件的系列涂料。国外的商品涂料已经进入国内市场，但是价格偏贵，导致铸件生产成本提高，在一定程度上限制了我国消失模铸造工艺的发展。(《实型 负压铸钢件涂料透气性测试的研究》，作者叶升平，黄乃瑜，罗吉荣，期刊信息《华中理工 大学学报》，1992， (12)增刊):5 8) 我国的科技工作者对消失模铸铁件涂料也进行了研究。王重生等研制出一种铸铁 水基自剥离涂料，由铝矾土，石墨粉、活化膨润土和水组成。刘凤雷等人研究发现采用铝矾 土 100% ，膨润土 3% ， BY粘结剂、白乳胶、羧甲基纤维素钠各约2. 5% ，吐温-80约0. 1 % ，正 丁醇0.04%，其它0. 15%，水适量的涂料，适合于消失模铸造生产中使用。阎峰云研制出的 涂料配方为耐火粉料100%，酚醛树脂1. 5% 2%，白乳胶1% 2%，复合悬浮剂3%，附 加物0. 1 % 0. 3%，水适量，适用于球铁等黑色金属铸件。朱征等以超细锆英粉作为耐火 粉料，配制消失模锆英粉涂料，并通过浇注实验，由铸件成型、铸件表面以及涂层残片来分 析改进后涂料的使用效果，获取超细锆英粉涂料的最佳配方为100%锆英粉+3%硅溶胶。 (《铸铁水基自剥离实型涂料的研究与应用》，作者王重生，姚书芳，期刊信息《特种铸造及
有色合金》，1995， (5) :15 18;《消失模铸造用涂料的研制与应用》作者刘风雷，期刊信 息《现代铸铁》，2001， (4) :56 58 ;《EPC法水基涂料组分研究》，作者阎峰云，期刊信息
《特种铸造及有色合金》，1997， (4) :19 21 ;《EPC用锆英粉涂料的研制》作者朱征，期刊 信息:《天津轻工业学院学报》，2003， 18 (4) :41 43)。 刘兰俊和高洪涛等研究发现云母有助于改善涂料的浸润性和涂挂性能。张春香等
研究发现用聚乙烯醇作粘结剂可使涂料获得良好性能，且能很好地适用于铸铁件的生产。
孙志伟等所配制的消失模铸造用涂料抗弯强度不低于1. 5MPa，悬浮性24h不低于98%，透 气性适中，涂料保温性能好，铸件未因涂料出现缺陷，浇注后易清理。(《云母对消失模铸造
涂料浸润性的影响》作者刘兰俊，周杰，徐庆柏，期刊信息《特种铸造及有色合金》，2004， (3) :62 63 ;作者高洪涛，《消失模铸造涂料的研制与应用》，合肥工业大学硕士学位论 文，2002 :1 53 ;《负压实型铸造涂料的试验研究》，作者张春香，孙玉福，期刊信息《铸
造技术》，2004，25(3) :155 157 ;作者孙志伟，刘国堂，阎淑芝，《消失模铸造用涂料的研 究》，期刊信息《铸造技术》，2000， (2) :26 2S)。 黄述哲等人发明了一种水基消失模铸造专用涂料，主要用高铝矾土、硅藻土、膨润 土、工业用碳酸钠、纤维素、白乳胶和水作为涂料的基本组元，再添加一定量的硫酸铝、氧化 铁、淀粉和洗衣粉等助剂构成。具有耐磨性好、脱壳性好等特点。刘玉满发明了一种适于 消失模铸造水基涂料的复合粉状添加剂，具有环保、无毒、成本低等优点，生产的铸件光洁， 易脱砂。曹博海在原有消失模铸造涂料中加入一定比例的有机短纤维，发明了一种改良的 消失模用水基涂料，防止了涂料干燥时的开裂，增大了涂料的高温透气性。黄建勇等人发 明的消失模专用水基涂料由土状石墨粉、鳞片状石墨粉、膨润土、羟甲基纤维、乳白胶、玉米 淀粉、糊精、BY粘结剂组成，可解决目前常用的消失模涂料容易导致铸件容易变形、开裂、 脱层，表面粘沙、不光洁，而且粘沙难以清除，影响铸件质量的问题。杨玉光发明了一种消 失模涂料及其制造方法，通过选择合适的涂料成分及调节其含量、合适的混制工艺，完全满 足涂层应具有的常温和高温强度，适宜的高温透气性，良好的流平性、悬浮性和涂刷性能。 该涂料适用于不同牌号的灰铸铁。(《水基消失模铸造专用涂料》，申请号02100867. 1，
发明者张忠明, 徐春杰, 林尤栋 申请人:西安理工大学