钒铁渣-多晶硅废料消失模铸造涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于消失模铸造涂料领域，尤其涉及一种钒铁渣-多晶硅废料消失模铸造涂料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]消失模铸造技术是铸造行业中新兴的一种铸造工艺方法，消失模铸造工艺是指用泡沫塑料(EPS、ETMMA或EPMMA)制作成与所需铸件形状结构、尺寸大小完全相同的模样，涂刷耐火涂料后烘干，埋入特殊砂箱干砂(一般使用石英砂)中造型，在保持一定负压状态下进行浇注，模样受热气化分解，金属熔液不断占据模型位置后最终成型。消失模铸造在国内主要称为干砂实型铸造、负压实型铸造，国外简称EPC铸造。
[0003]目前最为成熟的消失模铸造工艺是用于汽车铸件的批量生产，所生产的产品有铝合金铸件(如进气管、缸体、缸盖等)和铸铁件(如曲轴、缸盖、变速器壳体、排气管等)。国内外实践证明，消失模铸造在生产汽车铸件方面具有巨大的发展潜力。当前，我国的汽车工正处在发展时期，预计在今后的一段时期内汽车铸件产量会有较大幅度的增加，同时对汽车铸件质量的要求将会更加严格。汽车工业的发展，为我国铸造行业带来了机遇与挑战，也为在我国推广和发展消失模铸造技术带来了新的契机。
[0004]消失模铸造用于大批量生产成功与否，50%取决于模样，30%取决于涂料，20%取决于其它工艺因素。毋庸置疑，涂料是获得优质铸件必不可少的工艺环节，科研和生产都已证实，对于消失模铸造工艺，涂料可使其获得成功的潜力大大增加。国外对消失模铸造涂料的研究起步较早，己经有一些商品性的涂料，但是价格偏贵，导致生产成本提高，在一定程度上限制了消失模铸造工艺的发展。目前，中国已有多家高校和研究单位开展针对消失模铸造的模样材料、成型工艺、涂料技术、工装设备等各个环节的研究开发工作，取得一定的成就，但与国外相比仍有较大差距，例如涂料的商品化程度很差。因此，为促进消失模铸造这一先进制造技术的推广应用，结合国内资源情况，从研究涂料的各组分种类和加入量对涂料性能的影响入手，研制适合我国国情的成本低、质量好的消失模铸造涂料，实现消失模铸造涂料的国产化是非常必要的。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种能克服上述缺陷，利用钒铁渣-多晶硅废料生产使用性能优良、生产成本低的消失模铸造涂料，以达到综合回收利用钒铁渣-多晶硅废料并降低生产消失模铸造涂料成本的目的。
[0006]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种钒铁渣-多晶硅废料消失模铸造涂料，其特征在于，所述消失模铸造涂料由以下重量份的原料组成:
钒铁渣55-60份多晶硅废料53-57份镁砂20-23份娃藻土7-10份碳化娃6-8份娃灰石2~6份石墨粉2-5份石英粉2-6份五硼化二钼2-4份硼酸铝2~4份
T -甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷4-7份
单烷氧基三(二辛基磷酰氧基)钛酸酯6-10份
三羟甲基三聚氰胺甲醛树脂2-4份
过氧化二异丙苯0.3-0.6份
三苯乙基酚聚氧乙烯醚0.4-0.6份
聚醋酸乙烯酯乳液0.3-0.6份碳化硼纤维2~3份水玻璃1~3份石油磺酸钠2~3份正辛醇1-3份乙醇30-40份水8-15份；
所述钒铁渣的化学成分为 -Al2O3 78-83 wt%，CaO 10-17 wt%，MgO 1-2.5 wt%，Fe2O30.2-0.8 wt%, S12 0.6-0.8 wt%, VOx 1.3-4 wt% ；
所述多晶硅废料的化学成分为:游离硅含量25-60 wt%，碳化硅25-60 wt%，氧化铝3-7 wt%，金属铁1-5 wt%，氧化I丐小于0.5 wt%，氧化镁小于I wt% ;
所述镁砂中氧化镁含量多95wt%0
[0007]所述的钒铁渣-多晶硅废料消失模铸造涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
1)将55-60份钒铁渣、53-57份多晶硅废料、20-23份镁砂、7_10份硅藻土、6_8份碳化硅、2~6份硅灰石、2~5份石墨粉、2-6份石英粉、2~4份五硼化二钼、2~4份硼酸铝放入球磨机中球磨2小时，混合均匀，然后过筛，得到200目以下的混合物料；
2)开启反应釜，将4-7份γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、6-10份单烷氧基三(二辛基磷酰氧基)钛酸酯、30-40份乙醇、8-15份水加入到反应釜中，在搅拌下进行水解反应，转速为1200r/min，反应温度为80°C，搅拌时间为30min，得到偶联剂的醇水溶液；
3)将步骤I)所得混合物料物料加入到步骤2)中偶联剂的醇水溶液中，在80°C下搅拌2小时；然后再将2-4份三羟甲基三聚氰胺甲醛树脂、0.3-0.6份过氧化二异丙苯、0.4-0.6份三苯乙基酚聚氧乙烯醚、0.3-0.6份聚醋酸乙烯酯乳液、2~3份碳化硼纤维、1~3份水玻璃、2-3份石油磺酸钠、1-3份正辛醇加入到反应釜中，继续搅拌30min，即制得钒铁渣-多晶硅废料消失模铸造涂料。
[0008]本发明与现有技术相比，其优点为: 1)在制备涂料过程中利用了钒铁渣、多晶硅废料等工业固体废弃物制备消失模铸造涂料，大大降低了耐火材料的制造成本；
2)并用γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷和单烷氧基三(二辛基磷酰氧基)钛酸酯对钒铁渣、多晶硅废料、镁砂、硅藻土、碳化硅、硅灰石、石墨粉、石英粉、五硼化二钼、硼酸铝进行了表面改性处理，提高了材料与基料的粘结性和分散性，使得消失模铸造涂料在高温下结构更稳定，大大提高了消失模铸造涂料耐火极限。
【具体实施方式】
[0009] 实施例1
一种钒铁渣-多晶硅废料消失模铸造涂料，其特征在于，所述消失模铸造涂料由以下重量份的原料组成:
钒铁渣55份多晶硅废料53份镁砂20份娃藻土7份碳化娃6份硅灰石2份石墨粉2份石英粉2份五硼化二钼2份硼酸铝2~4份
T -甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷4-7份
单烷氧基三(二辛基磷酰氧基)钛酸酯6-10份
三羟甲基三聚氰胺甲醛树脂2-4份
过氧化二异丙苯0.3-0.6份
三苯乙基酚聚氧乙烯醚0.4-0.6份
聚醋酸乙烯酯乳液