专利名称：一种细化铸件晶粒的耐高温涂料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种用于熔模铸造生产的面层涂料，尤其涉及一种细化铸件晶粒的耐高温涂料及其制备方法。
背景技术：
目前，熔模铸造生产工艺常采用的面层涂料，以起粘接作用的面层硅溶胶和耐火粉料电熔刚玉粉为主要组分，其加入比例按质量比为1:2.6 3.0 ;并添加润湿剂和消泡剂为辅料，其中，润湿剂通常选用十二烷基磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵或正辛醇磷酸脂铵盐等，加入量为主要组分总重的千分之三；消泡剂通常选用正辛醇、乙二醇丁醚磷酸酯或以二甲基硅油为主体的复合型消泡剂，加入量为主要组分总重的千分之二。应用中，将上述的各组分通过机械搅拌的方式混合均匀后用于制型壳的面层，因其组分中未加入细化铸件晶粒的物质，所以生产的铸件晶粒较粗大，铸件晶粒平均尺寸多为2.8mnT8.0 mm,晶粒度等级为五级至八级，对于晶粒度要求更高的铸件，容易造成批量铸件晶粒度不达标而报废。而对于晶粒度要求更高的铸件通常采用控制浇注成型温度来解决，这就对熔炼浇注过程控制要求较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种细化铸件晶粒的耐闻温涂料，本涂料具有细化铸件晶粒的功效，同时也具有耐高温的性能。本发明的另一目的在于提供上述细化铸件晶粒的耐高温涂料的制备方法，其制备方法操作简单，应用方便。本发明的第一目的是这样实现的: 一种细化铸件晶粒的耐高温涂料，其主要组分包括以起粘接作用的面层硅溶胶和耐火粉料电熔白刚玉粉，其特征在于:其主要组分还包括具有细化铸件晶粒作用的铝酸钴粉料，铝酸钴粉料的加入比例与所述硅溶胶、所述白刚玉粉按质量比为:0.07、.15:1:2.4^2.6计。上述具有细化铸件晶粒作用的铝酸钴粉料，是这样制得的:将市售的白刚玉粉料和氧化钴粉料按照1:1的质量比均匀混合，然后经过至少1200°c的高温煅烧后转化为铝酸钴，再研磨成粒度小于320目的粉料来使用。这样的铝酸钴粉料，在用于随后的涂料制备时，因其与添加的主料之一白刚玉粉料(或锆英粉)具有相同或相近的粒度结构和分子结构，搅拌汇合时不易成团或沉淀，使配制的涂料具有更好的均匀性，也使具有细化铸件晶粒的铝酸钴粉料更均匀和致密地附着在型壳的内表面，在随后的浇注成型过程中，细化铸件晶粒的功效更明显。上述耐高温涂料，还添加有辅料润湿剂和消泡剂；其中，润湿剂通常选用十二烷基磺酸钠、十六烷三甲基溴化铵或正辛醇磷酸脂铵盐等，其加入比例为主要组分总重的千分之三；消泡剂通常选用正辛醇、乙二醇丁醚磷酸酯或市售的由二甲基硅油为主体的复合型消泡剂，其加入比例为主要组分总重的千分之二。上述硅溶胶，采用含SiO2质量百分数为309Γ31.5%的用于制面层型壳的硅溶胶，通常市售的有S-830，其含SiO2 (质量百分数)31.09Γ31.5% (质量百分数)，Na2O ( 0.50% (质量百分数)，相对密度(20°C )彡1.21，pH 9.5^10.5，粘度(mPa.s)4 6.5，平均粒径(nm)7 9，为乳白半透明液体。上述白刚玉粉，采用270目 325目的市售的电熔白刚玉磨料，也可以采用270目 325目的市售的锆英粉代替。上述铝酸钴粉料，采用经研磨粒度小于320目的粉末。本发明的另一目的是这样实现的:
上述细化铸件晶粒的耐高温涂料的制备方法，其特征在于，它是按以下步骤进行进行
的:
在容器中加入上述硅溶胶，边搅拌边加入上述电熔白刚玉粉或锆英粉，搅拌均匀后再加入上述铸件晶粒细化剂铝酸钴粉料，边搅拌边加入润湿剂、消泡剂，最后将其搅拌均匀至用标准粘度流杯测量粘度在36iT41S，即得该耐高温涂料。本发明具有以下有益效果:
本发明公开了一种用于细化铸件晶粒的耐高温涂料，它采取的铸件晶粒细化剂微小颗粒在制壳过程中，均匀镶嵌在型壳内表面，铸件浇注凝固成型的过程中起到催化凝结核形成的作用，使铸件晶粒平均尺寸可达到0.4mnT0.8 mm,晶粒度等级达到一级至三级,从而更加方便可靠的达到细化晶粒目的。在不影响原有生产方式的条件下，可将该涂料推广应用于铸造成型的多种材料，除用于高温合金铸件的晶粒细化外，还可用于不锈钢等材质铸件的整体或局部的晶粒细化，如刷涂砂型型面，烘烤干后浇注，也可使砂铸件的整体或局部的晶粒细化。且本发明涂料，在选材时的主要添加料的耐火度均在1650°C以上，在高温下不易发生质变，因而保证了该涂料的耐高温性能。此外，本发明耐高温涂料的制备方法配料、操作过程简单，实际应用过程中，可根据所需料量的多少参照配方按比例进行增减，方便了应用。
具体实施例方式下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。实施例1
一种细化铸件晶粒的耐高温涂料，它是由以下物质组成的:含SiO2质量百分数为30%的普通市售硅溶胶24 Kg、270目 325目的电熔白刚玉粉60Kg、经研磨粒度小于320目的铝酸钴粉末3 Kg、普通市售的十二烷基磺酸钠(润湿剂)0.261 Kg、正辛醇(消泡剂)0.174Kg ；该耐高温涂料具体是按以下步骤进行制得的:
在容器中加入所述硅溶胶，边搅拌边加入所述白刚玉粉，搅拌均匀后加入所述铝酸钴粉末，边搅拌边加入润湿剂、消泡剂，最后将该耐高温涂料用高速搅拌机搅拌均匀，用标准粘度流杯测得粘度在38s，即得到该 耐高温涂料。其中的铝酸钴粉料，是将市售的白刚玉粉料和氧化钴粉料按照1:1的质量比均匀混合，然后经过1200°C的高温煅烧后转化为铝酸钴，再研磨成粒度小于320目的粉料而制得的。采用上述得到的耐高温涂料涂制于涡轮叶片面层，其余各层按传统涂料涂制，所制得的型壳经1050°C焙烧后，浇注高温合金B1914材料，获得的铸件经金相分析晶粒平均尺寸大小为0.W0.6 mm,晶粒得到明显细化，实现了细化铸件晶粒的目的。实施例2
一种细化铸件晶粒的耐高温涂料，它是由以下物质组成的:含SiO2质量百分数为30%的硅溶胶47.8 Kg、270目 325目的电熔白刚玉粉120Kg、经研磨粒度小于320目的铝酸钴粉末6 Kg、普通市售的十二烷基黄酸钠(润湿剂)0.52 Kg、正辛醇(消泡剂)0.35 Kg ;该耐高温涂料具体是按以下步骤进行制得的:
在容器中加入所述硅溶胶，边搅拌边加入所述白刚玉粉，搅拌均匀后加入所述铝酸钴粉末，边搅拌边加入润湿剂、消泡剂，最后将该耐高温涂料用高速搅拌机搅拌均匀，用标准粘度流杯测得粘度在37s，即得到该耐高温涂料。其中的铝酸钴粉料，是将市售的白刚玉粉料和氧化钴粉料按照1:1的质量比均匀混合，然后经过1210°C的高温煅烧后转化为铝酸钴，再研磨成粒度小于320目的粉料而制得的。采用上述得到的耐高温涂料涂制于涡轮面层，其余各层按传统涂料涂制，所制得的型壳经950°C焙烧后，浇注高温合金K213材料，获得的铸件经金相分析晶粒平均尺寸大小为0.5mnT0.7 mm,晶粒得到明显细化，实现了细化铸件晶粒的目的。实施例3
一种细化铸件晶粒的耐高温涂料，它是由以下物质组成的:含SiO2质量百分数为31.5%的硅溶胶36 Kg、270目 325目的电熔白刚玉粉90Kg、经研磨粒度小于320目的铝酸钴粉末4.5Kg、普通市售的十六烷三甲基溴化铵(润湿剂)0.39Kg、正辛醇(消泡剂)0.26Kg ；该耐高温涂料具体是按以下步骤进行制得的:
在容器中加入所述硅溶胶，边搅拌边加入所述白刚玉粉，搅拌均匀后加入所述铝酸钴粉末，边搅拌边加入润湿剂、消泡剂，最后将该耐高温涂料用高速搅拌机搅拌均匀，用标准粘度流杯测得粘度在41s，即得到该耐高温涂料。其中的铝酸钴粉料，是将市售的白刚玉粉料和氧化钴粉料按照1:1的质量比均匀混合，然后经过1210°C的高温煅烧后转化为铝酸钴，再研磨成粒度小于320目的粉料而制得的。采用上述得到的耐高温涂料涂制不锈钢材质叶轮面层，其余各层按传统涂料涂制，所制得的型壳经1100°C焙烧后，浇注不锈钢SUS316材料，获得的铸件经金相分析晶粒平均尺寸大小为0.SmnTl.2 mm，晶粒得到明显细化，晶粒度等级达到三级，同样实现了细化铸件晶粒的目的。因该铸件所需要的浇注工艺温度达到1650°C 1680°C，使用上述得到的耐高温涂料涂制的型壳，可满足浇注工艺温度需要，能够经受高温的冲击，具有较好的耐高温功效。实施例4
一种细化铸件晶粒的耐高温涂料，它是由以下物质组成的:含SiO2质量百分数为31.5%的硅溶胶61 Kg、270目 325目的电熔白刚玉粉150Kg、经研磨粒度小于320目的铝酸钴粉末7.5Kg、普通市售的十二烷基黄酸钠(润湿剂)0.66Kg、乙二醇丁醚磷酸酯(消泡剂)
0.44Kg ;该耐高温涂料具体是按以下步骤进行制得的:
在容器中加入所述硅溶胶，边搅拌边加入所述白刚玉粉，搅拌均匀后加入所述铝酸钴粉末，边搅拌边加入润湿剂、消泡剂，最后将该耐高温涂料用高速搅拌机搅拌均匀，用标准粘度流杯测得粘度在41s，即得到该耐高温涂料。其中的铝酸钴粉料，是将市售的白刚玉粉料和氧化钴粉料按照1:1的质量比均匀混合，然后经过1220°C的高温煅烧后转化为铝酸钴，再研磨成粒度小于320目的粉料而制得的。采用上述得到的耐高温涂料涂制不锈钢材质刀形导叶片面层，其余各层按传统涂料涂制，所制得的型壳经1200°C焙烧后，浇注不锈钢ZGlCr 18Nil2Mo2Ti材料，获得的铸件经金相分析晶粒平均尺寸大小为0.9mnTl.4 mm,晶粒得到明显细化，晶粒度等级达到三级至四级，同样实现了细化铸件晶粒的目的。因该铸件所需要的浇注工艺温度达到1650°C 1680°C，使用上述得到的耐高温涂料涂制的型壳，可满足浇注工艺温度需要，能够经受高温的冲击，具有较好的耐高温功效。实施例5
一种细化铸件晶粒的耐高温涂料，它是由以下物质组成的:含SiO2质量百分数为30.65%的市售S-830硅溶胶70Kg、270目 325目的锆英粉180Kg、经研磨粒度小于320目的铝酸钴粉末9Kg、普通市售的正辛醇磷酸脂铵盐(润湿剂)0.78Kg和正辛醇(消泡剂)0.52Kg ；该耐高温涂料具体是按以下步骤进行制得的:
在容器中加入所述硅溶胶，边搅拌边加入所述锆英粉，搅拌均匀后加入所述铝酸钴粉末，边搅拌边加入润湿剂、消泡剂，最后将该耐高温涂料用高速搅拌机搅拌均匀，用标准粘度流杯测得粘度在36s，即得到该耐高温涂料。其中的铝酸钴粉料，是将市售的白刚玉粉料和氧化钴粉料按照1:1的质量比均匀混合，然后经过1200°C的高温煅烧后转化为铝酸钴，再研磨成粒度小于320目的粉料而制得的。采用上述得到的耐高温涂料均匀涂刷在消失模型的表面，共涂刷三遍，需要逐层干燥，然后平放于40°C 50°C的烘房中干燥涂层3飞小时。取出后按工艺要求放置于砂框中，按传统砂型铸造流程打砂型，浇注球墨铸铁QT500-7材料。因该铸件所需要的浇注工艺温度达到1350°C 1380°C，使用上述得到的耐高温涂料涂制的砂型内型壳，可满足浇注工艺温度需要，能够经受高温的冲击，解决了因常规涂料耐火度低而引起的粘砂缺陷，具有较好的耐高温功效。实施例6
一种细化铸件晶粒的耐高温涂料，它是由以下物质组成的:含SiO2质量百分数为30%的硅溶胶93Kg、270目 325目的锆英粉240Kg、经研磨粒度小于320目的铝酸钴粉末12 Kg、普通市售的十二烷基黄酸钠(润湿剂)I Kg、乙二醇丁醚磷酸酯(消泡剂)0.69Kg ;该耐高温涂料具体是按以下步骤进行制得的:
在容器中加入所述硅溶胶，边搅拌边加入所述锆英粉，搅拌均匀后加入所述铝酸钴粉末，边搅拌边加入润湿剂、消泡剂，最后将该耐高温涂料用高速搅拌机搅拌均匀，用标准粘度流杯测得粘度在38s，即得到该耐高温涂料。
采用上述得到的耐高温涂料均匀涂刷在一种用于汽车缸体铸件的砂型型芯的表面，共涂刷三遍，然后平放于烘房中干燥涂层3飞小时。取出后按工艺要求合箱，浇注球墨铸铁QT500-7材料。因该铸件缸体内表面晶粒度要求较高，使用常规的涂料生产的铸件晶粒较粗大，铸件晶粒平均尺寸多为4.0mnTS.0 mm,实际使用中寿命较短，无法达到使用要求。使用上述得到的耐高温涂料涂刷型芯的表面，获得的铸件经金相分析晶粒平均尺寸大小为1.2mnT2.7 _，晶粒得到明显细化，实现了细化铸件晶粒的目的，达到了使用要求。同时也可满足较高的浇注工艺温度需要，能够经受高温的冲击，解决了因常规涂料耐火度低而引起的粘砂缺陷，具有较好的耐高温功效。实施例7
一种细化铸件晶粒的耐高温涂料，它是由以下物质组成的:含SiO2质量百分数为30%的硅溶胶116Kg、270目 325目的锆英粉300Kg、经研磨粒度小于320目的铝酸钴粉末15Kg、普通市售的十六烷三甲基溴化铵(润湿剂)1.3Kg、正辛醇(消泡剂)0.86Kg ;该耐高温涂料具体是按以下步骤进行制得的:
在容器中加入所述硅溶胶，边搅拌边加入所述锆英粉，搅拌均匀后加入所述铝酸钴粉末，边搅拌边加入润湿剂、消泡剂，最后将该耐高温涂料用高速搅拌机搅拌均匀，用标准粘度流杯测得粘度在36s，即得到该耐高温涂料。采用上述得到的耐高温涂料均匀涂刷在一种用于轮毂铸件的砂型的内表面，共涂刷三遍，然后烘干涂层。按工艺要求合箱，浇注铸钢ZG42CrMo材料。因该铸件晶粒度要求较高，使用常规的涂料生产的铸件晶粒较粗大，铸件晶粒平均尺寸多为4.0mnTS.0 mm，实际使用中寿命较短，无法达到使用要求。使用上述得到的耐高温涂料涂刷砂型的内表面，获得的铸件经金相分析晶粒平均尺寸大小为2.2mnT3.7 mm,晶粒得到明显细化，实现了细化铸件晶粒的目的，达到了使用要求。同时也可满足较高的浇注工艺温度需要，能够经受高温的冲击，解决了因常规涂料耐火度低而引起的粘砂缺陷，具有较好的耐高温功效。
权利要求
1.一种细化铸件晶粒的耐高温涂料，其主要组分包括硅溶胶和白刚玉粉，其特征在于:其主要组分还包括铝酸钴粉料，铝酸钴粉料的加入比例与所述硅溶胶、所述白刚玉粉按质量比为:0.07 0.15:1:2.4 2.6 计。
2.根据权利要求1所述的耐高温涂料，其特征在于:所述铝酸钴粉料，是将市售的白刚玉粉料和氧化钴粉料按照1:1的质量比均匀混合，然后经过至少1200°C的高温煅烧后转化为铝酸钴，再研磨成粒度小于320目的粉料而制得的。
3.根据权利要求1或2所述的耐高温涂料，其特征在于:所述耐高温涂料，还添加有润湿剂和消泡剂；其中，润湿剂选用十二烷基磺酸钠、十六烷三甲基溴化铵或正辛醇磷酸脂铵盐，其加入比例为主要组分总重的千分之三；消泡剂选用正辛醇、乙二醇丁醚磷酸酯或市售的由二甲基硅油为主体的复合型消泡剂，其加入比例为主要组分总重的千分之二。
4.根据权利要求1或2所述的耐高温涂料，其特征在于:所述硅溶胶，采用含SiO2质量百分数为309Γ31.5%的硅溶胶；所述白刚玉粉，采用270目 325目的市售的电熔白刚玉磨料；所述铝酸钴粉料，采用经研磨粒度小于320目的粉末。
5.根据权利要求3所述的耐高温涂料，其特征在于:所述硅溶胶，采用含SiO2质量百分数为309Γ31.5%的硅溶胶；所述白刚玉粉，采用270目 325目的市售的电熔白刚玉磨料；所述铝酸钴粉料，采用经研磨粒度小于320目的粉末。
6.根据权利要求1 或2所述的耐高温涂料，其特征在于:所述硅溶胶，采用市售的硅溶胶为 S-830,其含 SiO2 31.0% 31.5%, Na2O ≤ 0.50%,相对密度(20°C )≥ 1.21，pH9.5 10.5，粘度(mPa.s)r6.5，平均粒径(nm) 7 9，乳白半透明液体；所述白刚玉粉采用270目^325目的市售的锆英粉代替；所述铝酸钴粉料，采用经研磨粒度小于320目的粉末。
7.根据权利要求3所述的耐高温涂料，其特征在于:所述硅溶胶，采用市售的硅溶胶为S-830，其含 SiO2 31.0% 31.5%, Na2O≤ 0.50%，相对密度(20°C )≥ 1.21，pH 9.5 10.5，粘度(mPa.s)4 6.5，平均粒径(nm) 7 9，乳白半透明液体；所述白刚玉粉采用270目 325目的市售的锆英粉代替；所述铝酸钴粉料，采用经研磨粒度小于320目的粉末。
8.根据权利要求1-7任一所述的耐高温涂料的制备方法，其特征在于它是按以下步骤进行的: 在容器中加入所述硅溶胶，边搅拌边加入所述电熔白刚玉粉或锆英粉，搅拌均匀后再加入所述铸件晶粒细化剂铝酸钴粉料，边搅拌边加入润湿剂、消泡剂，最后将其搅拌均匀至用标准粘度流杯测量粘度在36iT41S，即得该耐高温涂料。
全文摘要
本发明涉及一种细化铸件晶粒的耐高温涂料。其主要组分包括硅溶胶和白刚玉粉，其特征在于其主要组分还包括铝酸钴粉料，铝酸钴粉料的加入比例与所述硅溶胶、所述白刚玉粉按质量比为0.07~0.1512.４~2.6计。本发明耐高温涂料，它采取的铸件晶粒细化剂微小颗粒在制壳过程中，均匀镶嵌在型壳内表面，铸件浇注凝固成型的过程中起到催化凝结核形成的作用，使铸件晶粒平均尺寸可达到0.4mm~0.8mm，晶粒度等级达到一级至三级，从而更加方便可靠的达到细化晶粒目的。
文档编号B22C3/00GK103100661SQ20131007282
公开日2013年5月15日 申请日期2013年3月7日 优先权日2013年3月7日
发明者牛兴军, 陈有金, 夏洪举 申请人:重庆江增船舶重工有限公司