专利名称：一种防粘砂铸钢消失模涂料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及铸造领域，特别涉及消失模铸钢制造技术领域，具体涉及一种防粘砂铸钢消失模涂料及其制备方法。
背景技术：
消失模铸造(又称实型铸造)是将与铸件尺寸形状相似的泡沫模型粘结组合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振动造型，在负压下浇注，使模型气化，液体金属占据模型位置，凝固冷却后形成铸件的新型铸造方法。与传统铸造技术相比，消失模铸造有下列特点1.铸件质量好，成本低；2.材质不限，大小皆宜；3.尺寸精度高，表面光洁，减少清理工作量；4.内部缺陷大大减少，组织致密；5.可实现大规模、大批量生产，可以大大改善作业环境、降低劳动强度、减少能源消耗。 虽然消失模铸造工艺目前得到较快发展，但涂料技术还达不到理想的要求。因涂料性能直接影响铸件的质量，涂料除了隔离金属液和型砂的直接接触，防止铸件产生机械粘砂和化学粘砂外，还有一个重要作用形成和保持铸件型腔。所以必须具有较高的常温强度以及高温强度，并且要有合适的高温透气性。然而，目前涂料的质量还有各方面的缺点，比如在铸钢生产中，浇铸冷却后，消失模涂料不容易从铸件上剥离，另外涂料也容易粘砂，大幅增加后续砂轮打磨处理成本。针对上述现象，申请人经过涂层残片分析，涂层内层与钢水直接接触，外层与型砂直接接触。浇铸时，高温钢水会将涂料内层润湿并浸入涂料骨料颗粒间隙。待浇铸完毕后，在铸件缓慢冷却过程中，钢水将涂层与铸件凝结成一体，从而使涂层难以从铸件表面剥离。另外还有一种情况有的涂层没有合适的化学成分和足够的厚度，难以阻止高温钢水向型砂颗粒间隙继续渗透，钢水通过涂层渗入到型砂，导致铸件表面粘砂，其外观是一层均匀的“铁包砂”粘附在铸件的表面。从以上分析得知，只有让钢水不能浸入骨料颗粒间隙，才能避免这种现象，然而由于骨料颗粒不能太小，否则会造透气性下降，模样气化产物不能顺利透出，会造成气孔、夹渣现象，使得铸件品质下降。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，申请人对涂料的配方作出调整，使涂层内部在高温浇注时能生成一层熔融状态的玻璃相，这样就能成功阻挡在钢水渗入耐火骨料之间。因此，本发明的目的是提供一种防粘砂铸钢消失模涂料及其制备方法。为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下一种防粘砂铸钢消失模涂料，包含以下组分高铝矾土熟料，石墨粉、膨润土、水玻璃、羧甲基纤维素钠、正辛醇以及脂肪醇聚氧乙烯醚。进一步地，本发明的防粘砂铸钢消失模涂料中，各组分的配比如下高铝矾土熟料15 45重量份，石墨粉12 36重量份、膨润土 I 3重量份、水玻璃O. 5 I. 5重量份、羧甲基纤维素钠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。在本发明的实施例中，防粘砂铸钢消失模涂料中的各组分的配比如下高铝矾土熟料15重量份，石墨粉12重量份、膨润土 3重量份、水玻璃O. 5重量份、羧甲基纤维素钠
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。在本发明的另一实施例中，防粘砂铸钢消失模涂料中的各组分的配比如下高铝矾土熟料45重量份，石墨粉36重量份、膨润土 I重量份、水玻璃I. 5重量份、羧甲基纤维素钠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。在本发明的又一实施例中，防粘砂铸钢消失模涂料中的各组分的配比如下高铝 矾土熟料30重量份，石墨粉25重量份、膨润土 2重量份、水玻璃I重量份、羧甲基纤维素钠
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。进一步地，石墨粉可以是鳞片状石墨粉。一种防粘砂铸钢消失模涂料的制备方法，包含以下步骤I)在膨润土中加入水，高速搅拌后得到膨润土浆；2)将高铝矾土熟料和石墨粉研磨并搅拌均匀，得到骨料，然后加入水，使得骨料湿润并搅拌开；3)将水玻璃、羧甲基纤维素钠、正辛醇、脂肪醇聚氧乙烯醚加入水中，配制成水溶液；4)将步骤I)得到的膨润土浆、步骤2)得到的骨料加入步骤3)得到的水溶液中，搅拌并混制成涂料。进一步地，本发明的防粘砂铸钢消失模涂料的制备方法中，所述各组分的配比如下高铝矾土熟料15 45重量份，石墨粉12 36重量份、膨润土 I 3重量份、水玻璃
O.5 I. 5重量份、羧甲基纤维素钠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。进一步地，步骤I)中，膨润土与加入的水的重量比为1:10 ;步骤2)中，高铝矾土熟料与加入的水的重量比为1:1 ;步骤3)中，水玻璃与加入的水的重量比为1:20。进一步地，步骤3)中采用以下搅拌方式先高速搅拌I小时再低速搅拌排出涂料中卷入的气体，保持低速搅拌10小时左右。本发明具有以下有益效果本发明公开的防粘砂铸钢消失模涂料经涂料残片分析，涂层没有被钢水侵入，涂层内层的耐火骨料颗粒间受到融化的玻璃相填充，阻止了钢水的入侵，也就排除了铸件的粘砂。铸件冷却后，铸件没粘砂现象，并且大部分涂片自动从铸件表面剥离，剥离效果突出。即使少部分没剥落的涂层，后续处理也大为简化，节省了大量人工。
具体实施例方式以下结合实施例对本发明作进一步说明，但并非限制本发明的应用范围。实施例I防粘砂铸钢消失模涂料，包含以下组分高铝矾土熟料15重量份，石墨粉12重量份、膨润土 3重量份、水玻璃O. 5重量份、羧甲基纤维素钠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。上述防粘砂铸钢消失模涂料采用以下方法制得首先，3重量份膨润土中加30重量份水，高速搅拌5小时成膨润土浆；同时，高铝矾土熟料15重量份、石墨粉12重量份在研磨设备中搅拌均匀，得到骨料，然后加入15重量份的水，使得骨料湿润并搅拌开；然后把O. 5重量份水玻璃、2. 25重量份羧甲基纤维素钠、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；最后将膨润土浆、骨料加入上述水溶液，混制成涂料，搅拌方式先高速搅拌I小 时再低速搅拌排出涂料中卷入的气体，保持低速搅拌10小时左右。实施例2防粘砂铸钢消失模涂料，包含以下组分高铝矾土熟料45重量份，石墨粉36重量份、膨润土 I重量份、水玻璃I. 5重量份、羧甲基纤维素钠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。上述防粘砂铸钢消失模涂料采用以下方法制得首先，I重量份膨润土中加10重量份水，高速搅拌7小时成膨润土浆；同时，高铝矾土熟料45重量份、石墨粉36重量份在研磨设备中搅拌均匀，得到骨料，然后加入45重量份的水，使得骨料湿润并搅拌开；然后把I. 5重量份水玻璃、O. 75重量份羧甲基纤维素钠、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；最后将膨润土浆、骨料加入上述水溶液，混制成涂料，搅拌方式先高速搅拌I小时再低速搅拌排出涂料中卷入的气体，保持低速搅拌10小时左右。实施例3防粘砂铸钢消失模涂料，包含以下组分高铝矾土熟料30重量份，鳞片状石墨粉25重量份、膨润土 2重量份、水玻璃I重量份、羧甲基纤维素钠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。上述防粘砂铸钢消失模涂料采用以下方法制得首先，2重量份膨润土中加20重量份水，高速搅拌6小时成膨润土浆；同时，高铝矾土熟料30重量份、鳞片状石墨粉25重量份在研磨设备中搅拌均匀，得到骨料，然后加入30重量份的水，使得骨料湿润并搅拌开；然后把I重量份水玻璃、I. 5重量份羧甲基纤维素钠、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；最后将膨润土浆、骨料加入上述水溶液，混制成涂料，搅拌方式先高速搅拌I小时再低速搅拌排出涂料中卷入的气体，保持低速搅拌10小时左右。实施例4利用本发明公开的防粘砂铸钢消失模涂料的防粘砂铸钢消失模铸造工艺包含以下步骤I)将与铸件尺寸形状相似的泡沫模型粘结组合成模型簇；2)消失模模样首先浸入本发明所公开的涂料中，取出后干燥处理。根据铸件情况可以挂涂重复上述过程2-5遍；
3)将步骤2)得到的模型置于沙箱内填上干沙，进行震动紧实，在沙箱上覆盖塑料薄膜并对沙箱内抽真空；4)将熔化的金属浇铸到模型区域，消失模气化，金属置换模型，经冷却后取出铸件。在本发明的实施例中，为降低浇注时的发气量，保证铸件质量，泡沫塑料模样涂上涂料后必须烘干，保证足够的干燥时间使涂料烘干、烘透，温度控制在40-60°C，时间2-8小时，必要时使用微波烘干燥，可以短时间内完成干燥过程。铸件冷却后，铸件没粘砂现象，并且大部分涂片自动从铸件表面剥离，剥离效果突出。即使少部分没剥落的涂层，后续处理也大为简化，节省了大量人工。经涂料残片分析，涂层没有杯钢水侵入，涂层内层的耐火骨料颗粒间受到融化的玻璃相填充，阻止了钢水的入侵，也就排除了铸件的粘砂。
经测试，上述方法制备得到的消失模涂料的各性能指标如表I所示。表I
_Ilg__实施例I 实施例2 实施例3
72小时后的悬浮率 >96% >96% >96%
_透气性__0.870.880.89
_粘度值__37s37s38s
_触变性__33__34__35
_涂刷指数__49__5J__5.0
_滴淌量__0.7 g 0.6 g 0.6 g_滴淌时间__14s__16s__15s
低温强度
(涂刷3层，厚度约 >800g >800g >_g_1.5mm)____
rHJlWi Sk >660- >660- >660 (1200。€培烧后)"b"
低温透气性__15% 14% 15%
高温透气性27% 28% 28%以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。
权利要求
1.一种防粘砂铸钢消失模涂料，其特征在于，包含以下组分高铝矾土熟料，石墨粉、膨润土、水玻璃、羧甲基纤维素钠、正辛醇以及脂肪醇聚氧乙烯醚。
2.根据权利要求I所述的防粘砂铸钢消失模涂料，其特征在于，所述各组分的配比如下高铝矾土熟料15 45重量份，石墨粉12 36重量份、膨润土 I 3重量份、水玻璃O.5 I. 5重量份、羧甲基纤维素钠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.根据权利要求2所述的防粘砂铸钢消失模涂料，其特征在于，所述各组分的配比如下高铝矾土熟料15重量份，石墨粉12重量份、膨润土 3重量份、水玻璃O. 5重量份、羧甲基纤维素钠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.根据权利要求2所述的防粘砂铸钢消失模涂料，其特征在于，所述各组分的配比如下高铝矾土熟料45重量份，石墨粉36重量份、膨润土 I重量份、水玻璃I. 5重量份、羧甲基纤维素钠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.根据权利要求2所述的防粘砂铸钢消失模涂料，其特征在于，所述各组分的配比如下高铝矾土熟料30重量份，石墨粉25重量份、膨润土 2重量份、水玻璃I重量份、羧甲基纤维素钠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.根据权利要求1-5中任一项权利要求所述的防粘砂铸钢消失模涂料，其特征在于，所述石墨粉为鳞片状石墨粉。
7.一种根据权利要求1-6所述的防粘砂铸钢消失模涂料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤 1)在膨润土中加入水，高速搅拌后得到膨润土浆； 2)将高铝矾土熟料和石墨粉研磨并搅拌均匀，得到骨料，然后加入水，使得骨料湿润并搅拌开； 3)将水玻璃、羧甲基纤维素钠、正辛醇、脂肪醇聚氧乙烯醚加入水中，配制成水溶液； 4)将步骤I)得到的膨润土浆、步骤2)得到的骨料加入步骤3)得到的水溶液中，搅拌并混制成涂料。
8.根据权利要求7所述的防粘砂铸钢消失模涂料的制备方法，其特征在于，所述各组分的配比如下高铝矾土熟料15 45重量份，石墨粉12 36重量份、膨润土 I 3重量份、水玻璃O. 5 I. 5重量份、羧甲基纤维素钠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.根据权利要求8所述的防粘砂铸钢消失模涂料的制备方法，其特征在于，步骤I)中，膨润土与加入的水的重量比为1:10 ;步骤2)中，高铝矾土熟料与加入的水的重量比为1:1 ;步骤3)中，水玻璃与加入的水的重量比为1:20。
10.根据权利要求7所述的防粘砂铸钢消失模涂料的制备方法，其特征在于，步骤3)中采用以下搅拌方式先高速搅拌I小时再低速搅拌排出涂料中卷入的气体，保持低速搅拌10小时左右。
全文摘要
本发明公开了一种防粘砂铸钢消失模涂料，其包含以下组分高铝矾土熟料，石墨粉、膨润土、水玻璃、羧甲基纤维素钠、正辛醇以及脂肪醇聚氧乙烯醚。本发明还公开了一种防粘砂铸钢消失模涂料的制备方法。本发明公开的防粘砂铸钢消失模涂料经涂料残片分析，涂层没有被钢水侵入，涂层内层的耐火骨料颗粒间受到融化的玻璃相填充，阻止了钢水的入侵，也就排除了铸件的粘砂。铸件冷却后，铸件没粘砂现象，并且大部分涂片自动从铸件表面剥离，剥离效果突出。即使少部分没剥落的涂层，后续处理也大为简化，节省了大量人工。
文档编号B22C9/04GK102836956SQ20121031997
公开日2012年12月26日 申请日期2012年8月31日 优先权日2012年8月31日
发明者陈立国 申请人:太仓科博尔精密铸业有限公司