钒铁渣-硼泥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-硼泥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。
[0005]钒是钢铁材料中重要的合金添加剂，被称为钢里的“维生素”。目前钒产品主要有五氧化二钒、三氧化二钒、氮化钒、钒铁合金等。在传统的钒产品生产过程中，产生大量废渣，如提钒尾渣、钒铁渣、废硫酸钠等，堆放处理对周围环境产生很大危害。如何对钒产品生产废渣综合利用，对保护环境，增加经济效益具有重要的意义。
[0006]硼泥是生产硼酸、硼砂等产品产生的废渣，为灰白色、黄白色粉状固体，呈碱性，含氧化硼和氧化镁等组分，俗称“硼泥”。硼泥的堆存处置不仅占用大量土地，而且会使堆场附近的土壤碱化并引起硼的迀移转化，造成环境污染。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种能克服上述缺陷，利用钒铁渣-硼泥生产使用性能优良、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-硼泥并降低生产消失模铸造涂料成本的目的。
[0008]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种钒铁渣-硼泥消失模铸造涂料，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30-36份硼泥28-34份镁砂18-23份膨润土7-10份碳化娃6-8份锆石4~6份云母粉2-4份凸棒粘土2-5份玻璃微珠2-4份氟硅酸钠2~4份
T -甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷4-6份
单烷氧基三(二辛基磷酰氧基)钛酸酯6-8份
聚酰亚胺改性聚醚醚酮树脂3-4份
聚丙二醇二缩水甘油醚0.3-0.6份
丙二醇甲醚醋酸酯0.4-0.7份
聚乙酸乙烯乳液0.5-0.7份硅酸铝纤维2~3份二甲基硅油1~3份木质素磺酸钠2~3份季戊四醇1-3份乙醇22-30份水6-13份；
所述钒铁渣的化学成分为:Al20378-83 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% ；
所述硼泥的化学成分为 S12 25.4wt%, Al2O3 8wt%，CaO 1.8wt%, Fe2O3 4.7wt%，MgO33.5wt% ；
所述镁砂中氧化镁含量多95wt% ;
所述锆石的化学成分为:Zr02 6 3.24 wt %，S12 30.56 wt %。
[0009]所述的钒铁渣-硼泥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30-36份钒铁渣、28-34份硼泥、18-23份镁砂、7_10份膨润土、6_8份碳化硅、4~6份锆石、2-4份云母粉、2-5份凸棒粘土、2-4份玻璃微珠、2-4份氟硅酸钠放入球磨机中球磨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4-6份γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、6-8份单烷氧基三(二辛基磷酰氧基)钛酸酯、22-30份乙醇、6-13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3-4份聚酰亚胺改性聚醚醚酮树脂、0.3-0.6份聚丙二醇二缩水甘油醚、
0.4-0.7份丙二醇甲醚醋酸酯、0.5-0.7份聚乙酸乙烯乳液、2~3份硅酸铝纤维、1~3份二甲基硅油、2~3份木质素磺酸钠、1-3份季戊四醇加入到反应釜中，继续搅拌30min，即制得钒铁渣-硼泥消失模铸造涂料。
[0010]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、硼泥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、硼泥、镁砂、膨润土、碳化硅、锆石、云母粉、凸棒粘土、玻璃微珠、氟硅酸钠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】
[0011]实施例1
一种钒铁渣-硼泥消失模铸造涂料，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30份硼泥28份镁砂18份膨润土7份碳化娃6份锆石4份云母粉2份凸棒粘土