1.本发明涉及一种不锈钢铸件用高强度铸造涂料的制备方法，属于铸造涂料技术领域。
背景技术：
2.在整个铸造行业中，不锈钢铸件的应用越来越广泛，不锈钢铸件的尺寸也由中小型件不断向大型化发展，其结构亦趋复杂化发展。然而，如何提高并保证砂型铸造不锈钢铸件的表面质量和尺寸精度乃至如何控制铸件表面粗糙度，一直是一个备受关注的问题。大量生产和实践证明，在浇注过程中应用铸造涂料是提高铸件表面质量的一个切实可行而又收效显著的办法。因此采用铸造涂料是保证砂型铸造不锈钢表面质量和尺寸精度及控制铸件粗糙度的有效途径，而如何优化铸造涂料的配比，保证涂料抗粘砂性和耐高温性更是涂料作用充分发挥的关键。
3.目前，用于不锈钢砂型铸造的涂料对一般的小尺寸的不锈钢铸件可以发挥很好的提高铸件表面质量的作用，但是也存在很多局限。现有的不锈钢铸造涂料在高温条件下的强度较差，容易被冲蚀，引起局部粘砂或夹杂缺陷。因此，研制一种用于不锈钢铸件的高强度砂型铸造涂料有着广阔的发展前景。
技术实现要素：
4.本发明所要解决的技术问题：针对现有的不锈钢铸造涂料在高温条件下的强度较差的问题，提供了一种不锈钢铸件用高强度铸造涂料的制备方法。
5.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：（1）按重量份数计，分别称量40~60份锆英粉、20~30份混合改性晶须、16~24份改性膨润土、8~12份羧甲基纤维素钠、4~6份硫酸铝、4~6份三聚磷酸钠、20~30份无水乙醇、200~300份去离子水；（2）将改性膨润土、羧甲基纤维素钠、无水乙醇加入去离子水中，置于高速搅拌机内，常温下以1000~1200r/min转速搅拌10~20min，得改性膨润土分散液；（3）将锆英粉、混合改性晶须加入改性膨润土悬浮液中，常温下以1500~2000r/min转速搅拌20~30min，得混合分散液；（4）将硫酸铝、三聚磷酸钠加入混合分散液中，置于超声波分散机内，常温下超声分散30~40min，得不锈钢铸件用高强度铸造涂料。
6.步骤（1）所述的锆英粉的平均粒径为40~50μm。
7.步骤（4）所述的超声分散的功率为500~600w。
8.步骤（1）所述的改性膨润土的具体制备步骤为：（1）按重量份数计，分别称量10~20份膨润土粉末、1~2份十六烷基三甲基溴化铵、1~2份壳聚糖、2~4份三甲基四乙氧基硅烷、10~20份丙三醇、150~300份去离子水；（2）将三甲基四乙氧基硅烷、丙三醇加入去离子水中，常温下以180~200r/min转速
搅拌10~15min，得硅烷醇混合液；（3）将膨润土粉末加入硅烷醇混合液中，置于超声波分散机内，在30~40℃的条件下超声分散10~20min，得膨润土分散液；（4）将十六烷基三甲基溴化铵、壳聚糖加入膨润土分散液中，在70~80℃的水浴条件下以200~300r/min转速搅拌活化2~4h，常温冷却，过滤，取滤饼，用去离子水洗涤3~5次，置于100~110℃的条件下干燥1~2h，常温冷却，得改性膨润土。
9.步骤（1）所述的膨润土粉末的平均粒径为5~10μm。
10.步骤（3）所述的超声分散的功率为400~500w。
11.步骤（1）所述的混合改性晶须的具体制备步骤为：（1）按重量份数计，分别称量10~20份氧化锆晶须、10~20份碳化硅晶须、2~4份正硅酸乙酯、10~20份硝酸溶液、120~240份无水乙醇；（2）将硅酸乙酯、硝酸加入无水乙醇中，常温下以200~250r/min转速搅拌10~20min，得改性液；（3）将氧化锆晶须、碳化硅晶须加入改性液中，在50~60℃的水浴条件下以400~500r/min转速搅拌处理40~60min，得混合晶须悬浮液；（4）将混合晶须悬浮液置于超声波分散机内，在30~40℃的条件下超声处理20~30min，得混合晶须分散液；（5）将混合晶须分散液置于离心机中，常温下以4000~5000r/min转速离心分离20~30min，取下层固体，用去离子水洗涤至中性，置于80~100℃的烘箱中干燥1~2h，常温冷却，得混合改性晶须。
12.步骤（1）所述的硝酸溶液的质量分数为10%，氧化锆晶须的平均长度为20~30μm，碳化硅晶须的平均长度为10~20μm。
13.步骤（4）所述的超声处理的功率为300~400w。
14.本发明与其他方法相比，有益技术效果是：本发明以锆英砂、氧化锆晶须和碳化硅晶须为耐火填料，并采用正硅酸乙酯对氧化锆晶须和碳化硅晶须进行改性，制备一种不锈钢铸件用高强度铸造涂料，锆英砂内部含有四方相氧化锆，氧化锆能够稳定的存在于常温下的涂料中，当温度升高时，在涂膜的裂纹尖端处，由于拉应力的作用使得四方相氧化锆转变为单斜相，诱导表面产生压缩应力，从而阻止或延缓裂纹的继续扩展，这个相变过程伴随着体积膨胀和剪切应变，形成屏蔽效应，可以有效抑制涂膜表面裂纹的扩展，并且当部分四方相氧化锆颗粒转变为单斜相时，伴随一定程度的体积膨胀，同时在涂膜内部单斜相颗粒的周围会产生部分微裂纹，这样可以在裂纹扩展时，减少裂纹尖端的应力集中来达到增韧效果，提高涂膜强度；涂料中添加氧化锆晶须和碳化硅晶须，可以有效提高涂膜的强度，当晶须受到外加作用力时，在涂膜内部桥连的晶须会产生一个作用力迫使裂纹闭合，从而达到耗费一些外力所做功的效果，进而增加涂膜的韧性和强度，当裂纹由涂膜表面扩散到晶须时，裂纹的扩散方向就会发生改变，因为晶须和涂膜的解离而导致了裂纹沿着晶须进行扩散，这不仅增大了所形成的新表面的面积，而且还可以使裂纹在其临界尺寸之内，进而对涂膜进行加强。
具体实施方式
15.按重量份数计，分别称量10~20份平均长度20~30μm的氧化锆晶须、10~20份平均长度10~20μm的碳化硅晶须、2~4份正硅酸乙酯、10~20份质量分数10%的硝酸溶液、120~240份无水乙醇，将硅酸乙酯、硝酸加入无水乙醇中，常温下以200~250r/min转速搅拌10~20min，得改性液，将氧化锆晶须、碳化硅晶须加入改性液中，在50~60℃的水浴条件下以400~500r/min转速搅拌处理40~60min，得混合晶须悬浮液，将混合晶须悬浮液置于超声波分散机内，在30~40℃的条件下以300~400w的功率超声处理20~30min，得混合晶须分散液，将混合晶须分散液置于离心机中，常温下以4000~5000r/min转速离心分离20~30min，取下层固体，用去离子水洗涤至中性，置于80~100℃的烘箱中干燥1~2h，常温冷却，得混合改性晶须；再按重量份数计，分别称量10~20份平均粒径5~10μm的膨润土粉末、1~2份十六烷基三甲基溴化铵、1~2份壳聚糖、2~4份三甲基四乙氧基硅烷、10~20份丙三醇、150~300份去离子水，将三甲基四乙氧基硅烷、丙三醇加入去离子水中，常温下以180~200r/min转速搅拌10~15min，得硅烷醇混合液，将膨润土粉末加入硅烷醇混合液中，置于超声波分散机内，在30~40℃的条件下以400~500w的功率超声分散10~20min，得膨润土分散液，将十六烷基三甲基溴化铵、壳聚糖加入膨润土分散液中，在70~80℃的水浴条件下以200~300r/min转速搅拌活化2~4h，常温冷却，过滤，取滤饼，用去离子水洗涤3~5次，置于100~110℃的条件下干燥1~2h，常温冷却，得改性膨润土；再按重量份数计，分别称量40~60份平均粒径40~50μm的锆英粉、20~30份混合改性晶须、16~24份改性膨润土、8~12份羧甲基纤维素钠、4~6份硫酸铝、4~6份三聚磷酸钠、20~30份无水乙醇、200~300份去离子水，将改性膨润土、羧甲基纤维素钠、无水乙醇加入去离子水中，置于高速搅拌机内，常温下以1000~1200r/min转速搅拌10~20min，得改性膨润土分散液，将锆英粉、混合改性晶须加入改性膨润土悬浮液中，常温下以1500~2000r/min转速搅拌20~30min，得混合分散液，将硫酸铝、三聚磷酸钠加入混合分散液中，置于超声波分散机内，常温下以500~600w的功率超声分散30~40min，得不锈钢铸件用高强度铸造涂料。
16.实施例1按重量份数计，分别称量10份平均长度20μm的氧化锆晶须、10份平均长度10μm的碳化硅晶须、2份正硅酸乙酯、10份质量分数10%的硝酸溶液、120份无水乙醇，将硅酸乙酯、硝酸加入无水乙醇中，常温下以200~250r/min转速搅拌10min，得改性液，将氧化锆晶须、碳化硅晶须加入改性液中，在50℃的水浴条件下以400r/min转速搅拌处理40min，得混合晶须悬浮液，将混合晶须悬浮液置于超声波分散机内，在30℃的条件下以300w的功率超声处理20min，得混合晶须分散液，将混合晶须分散液置于离心机中，常温下以4000r/min转速离心分离20min，取下层固体，用去离子水洗涤至中性，置于80℃的烘箱中干燥1h，常温冷却，得混合改性晶须；再按重量份数计，分别称量10份平均粒径5μm的膨润土粉末、1份十六烷基三甲基溴化铵、1份壳聚糖、2份三甲基四乙氧基硅烷、10份丙三醇、150份去离子水，将三甲基四乙氧基硅烷、丙三醇加入去离子水中，常温下以180r/min转速搅拌10min，得硅烷醇混合液，将膨润土粉末加入硅烷醇混合液中，置于超声波分散机内，在30℃的条件下以400w的功率超声分散10min，得膨润土分散液，将十六烷基三甲基溴化铵、壳聚糖加入膨润土分散液中，在70℃的水浴条件下以200r/min转速搅拌活化2h，常温冷却，过滤，取滤饼，用去离子水洗涤3
次，置于100℃的条件下干燥1h，常温冷却，得改性膨润土；再按重量份数计，分别称量40份平均粒径40μm的锆英粉、20份混合改性晶须、16份改性膨润土、8份羧甲基纤维素钠、4份硫酸铝、4份三聚磷酸钠、20份无水乙醇、200份去离子水，将改性膨润土、羧甲基纤维素钠、无水乙醇加入去离子水中，置于高速搅拌机内，常温下以1000r/min转速搅拌10min，得改性膨润土分散液，将锆英粉、混合改性晶须加入改性膨润土悬浮液中，常温下以1500r/min转速搅拌20~30min，得混合分散液，将硫酸铝、三聚磷酸钠加入混合分散液中，置于超声波分散机内，常温下以500w的功率超声分散30min，得不锈钢铸件用高强度铸造涂料。
17.实施例2按重量份数计，分别称量15份平均长度25μm的氧化锆晶须、15份平均长度15μm的碳化硅晶须、3份正硅酸乙酯、15份质量分数10%的硝酸溶液、180份无水乙醇，将硅酸乙酯、硝酸加入无水乙醇中，常温下以225r/min转速搅拌15min，得改性液，将氧化锆晶须、碳化硅晶须加入改性液中，在55℃的水浴条件下以450r/min转速搅拌处理50min，得混合晶须悬浮液，将混合晶须悬浮液置于超声波分散机内，在35℃的条件下以350w的功率超声处理25min，得混合晶须分散液，将混合晶须分散液置于离心机中，常温下以4500r/min转速离心分离25min，取下层固体，用去离子水洗涤至中性，置于90℃的烘箱中干燥1.5h，常温冷却，得混合改性晶须；再按重量份数计，分别称量15份平均粒径7μm的膨润土粉末、1.5份十六烷基三甲基溴化铵、1.5份壳聚糖、3份三甲基四乙氧基硅烷、15份丙三醇、225份去离子水，将三甲基四乙氧基硅烷、丙三醇加入去离子水中，常温下以190r/min转速搅拌12.5min，得硅烷醇混合液，将膨润土粉末加入硅烷醇混合液中，置于超声波分散机内，在35℃的条件下以450w的功率超声分散15min，得膨润土分散液，将十六烷基三甲基溴化铵、壳聚糖加入膨润土分散液中，在75℃的水浴条件下以250r/min转速搅拌活化3h，常温冷却，过滤，取滤饼，用去离子水洗涤4次，置于105℃的条件下干燥1.5h，常温冷却，得改性膨润土；再按重量份数计，分别称量50份平均粒径45μm的锆英粉、25份混合改性晶须、20份改性膨润土、10份羧甲基纤维素钠、5份硫酸铝、5份三聚磷酸钠、25份无水乙醇、250份去离子水，将改性膨润土、羧甲基纤维素钠、无水乙醇加入去离子水中，置于高速搅拌机内，常温下以1100r/min转速搅拌15min，得改性膨润土分散液，将锆英粉、混合改性晶须加入改性膨润土悬浮液中，常温下以1750r/min转速搅拌25min，得混合分散液，将硫酸铝、三聚磷酸钠加入混合分散液中，置于超声波分散机内，常温下以550w的功率超声分散35min，得不锈钢铸件用高强度铸造涂料。
18.实施例3按重量份数计，分别称量20份平均长度30μm的氧化锆晶须、20份平均长度20μm的碳化硅晶须、4份正硅酸乙酯、20份质量分数10%的硝酸溶液、240份无水乙醇，将硅酸乙酯、硝酸加入无水乙醇中，常温下250r/min转速搅拌20min，得改性液，将氧化锆晶须、碳化硅晶须加入改性液中，在60℃的水浴条件下以500r/min转速搅拌处理60min，得混合晶须悬浮液，将混合晶须悬浮液置于超声波分散机内，在40℃的条件下以400w的功率超声处理30min，得混合晶须分散液，将混合晶须分散液置于离心机中，常温下以5000r/min转速离心分离30min，取下层固体，用去离子水洗涤至中性，置于100℃的烘箱中干燥2h，常温冷却，得
混合改性晶须；再按重量份数计，分别称量20份平均粒径10μm的膨润土粉末、2份十六烷基三甲基溴化铵、2份壳聚糖、4份三甲基四乙氧基硅烷、20份丙三醇、300份去离子水，将三甲基四乙氧基硅烷、丙三醇加入去离子水中，常温下以200r/min转速搅拌15min，得硅烷醇混合液，将膨润土粉末加入硅烷醇混合液中，置于超声波分散机内，在40℃的条件下以500w的功率超声分散20min，得膨润土分散液，将十六烷基三甲基溴化铵、壳聚糖加入膨润土分散液中，在80℃的水浴条件下以300r/min转速搅拌活化4h，常温冷却，过滤，取滤饼，用去离子水洗涤5次，置于1110℃的条件下干燥2h，常温冷却，得改性膨润土；再按重量份数计，分别称量60份平均粒径50μm的锆英粉、30份混合改性晶须、24份改性膨润土、12份羧甲基纤维素钠、6份硫酸铝、6份三聚磷酸钠、30份无水乙醇、300份去离子水，将改性膨润土、羧甲基纤维素钠、无水乙醇加入去离子水中，置于高速搅拌机内，常温下以1200r/min转速搅拌20min，得改性膨润土分散液，将锆英粉、混合改性晶须加入改性膨润土悬浮液中，常温下以2000r/min转速搅拌30min，得混合分散液，将硫酸铝、三聚磷酸钠加入混合分散液中，置于超声波分散机内，常温下以600w的功率超声分散40min，得不锈钢铸件用高强度铸造涂料。