專利名稱：葉臘石消失模鑄造涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬液態(tài)成型技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種葉臘石消失模鑄造涂 料，本發(fā)明還涉及該鑄造涂料的制備方法。
背景技術(shù)：
消失模鑄造以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為"綠色鑄造技術(shù)"和"21世紀(jì)的鑄造 技術(shù)"。自上世紀(jì)60年代在我國開始應(yīng)用以來，經(jīng)過幾十年的不斷發(fā)展，消 失模鑄造的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。
在消失模鑄造中，涂料是關(guān)鍵技術(shù)之一。與普通砂型鑄造不同，消失模 鑄造的涂料涂掛在泡沫塑料模表面而不是涂掛在鑄型或砂芯上。鑒于消失模 鑄造與普通砂型鑄造的不同，消失模鑄造涂料除了應(yīng)具備普通鑄造涂料的使 用要求外，還要在以下方面發(fā)揮作用，即提高泡沫塑料模樣的剛度和強(qiáng)度， 保持模樣尺寸的穩(wěn)定性；保持澆注時(shí)干砂鑄型的穩(wěn)定性；還要在造型時(shí)保護(hù) 模樣的表面不受流砂的沖刷。為此要求消失模鑄造涂料具有高的強(qiáng)度、高透 氣性、良好的涂掛性和觸變性，同時(shí)還應(yīng)便于清理，成本低，操作簡便。
消失模鑄造涂料主要由耐火粉料、粘接劑、溶劑、懸浮劑以及特殊附加 物所組成。耐火粉料是涂料的重要組分，其性質(zhì)決定了涂料的性質(zhì)。鑄造涂 料在選擇耐火粉料時(shí)，要考慮到許多性質(zhì)，如耐火度、熱膨脹系數(shù)、高溫下 化學(xué)穩(wěn)定性以及原材料來源、價(jià)格和對(duì)人及環(huán)境的影響程度等。常用的耐火 材料有石墨粉、石英粉、鋯英粉、剛玉粉、鋁釩土粉、鎂砂粉以及它們的混
合粉料o石墨具有很高的耐火性和熱穩(wěn)定性，來源豐富，價(jià)格低廉，因此過去一 直是砂型鑄鐵涂料中最常用的耐火粉料。但石墨粉黑而細(xì)膩，對(duì)人體和環(huán)境 污染大，不符合環(huán)保要求，已經(jīng)逐漸被其它耐火粉料取代。石英粉來源廣泛， 成本低廉，有一定耐火度，在涂料中應(yīng)用較廣。石英粉的主要問題是其粉塵 容易使人患矽肺病，嚴(yán)重影響操作人員的身心健康，因此不提倡使用。鋯英 粉具有很高的耐火性和導(dǎo)熱性，熱膨脹小，熱穩(wěn)定性好，不與氧化鐵起化學(xué) 反應(yīng)，主要用于大型鑄鋼件和重要鑄件上。鋯英粉耐火性能優(yōu)良，但大量依 賴進(jìn)口，價(jià)格居高不下，涂料成本很高；另外，鋯英粉的伴生礦粉具有放射
性。剛玉粉是良好的耐火材料，但資源短缺，價(jià)格昂貴，不利于推廣使用。 鎂砂粉熱膨脹小，抗堿性熔渣能力強(qiáng)，但價(jià)格比石英粉貴。鋁釩土耐火熟料 粉熱膨脹小、耐火度高，但成本比石英粉高。因此提高鑄件質(zhì)量，開發(fā)新的 耐火粉料和鑄造涂料是當(dāng)務(wù)之急。
葉臘石是我國著名的非金屬礦產(chǎn)，資源相對(duì)豐富。葉蠟石主要由石英、 高嶺土、絹云母組成，也有以高嶺土或絹云母為主的葉蠟石。葉臘石為晶體 結(jié)構(gòu)，屬層狀硅酸鹽礦物，單斜晶系，晶體結(jié)構(gòu)高度無序。其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為
Al2[Si4O10](OH)2，理論化學(xué)成分為八120328.3%， Si0266.7%， H20 5.0%。葉 蠟石質(zhì)地細(xì)膩，莫氏硬度1.5 2.0，密度2.65-2.卯g/cm3，耐火度〉1700。C。 葉臘石具有化學(xué)穩(wěn)定性、低熱脹性、低熱傳導(dǎo)性、低導(dǎo)電性、高絕緣性、高 熔點(diǎn)、良好的抗腐蝕性等很多特性，從而使其廣泛應(yīng)用于陶瓷、冶金、建材、 化工、輕工等工業(yè)部門。主要用于耐火材料、陶瓷原料、工藝品和裝飾材料、 用于人造金剛石工業(yè)、玻璃纖維、填料和糖果配料等。其中應(yīng)用方面中，國 外用量最多的是生產(chǎn)耐火材料。如葉蠟石與粘土制成耐火泥漿、耐火涂料、 耐火混凝土骨料。性較好、吸附性中等、吸濕性 較小、分散性、潤濕性一般、懸浮性較好及偏酸性等特征，可以滿足涂料對(duì) 填料的顏色、遮蓋力、增強(qiáng)性及懸浮性要求。葉臘石可用于油漆工業(yè)涂料填 料、造紙涂料、油墨涂料、絕熱涂層、耐火涂層及建筑涂料中。合肥工業(yè)大 學(xué)的胡清華等人開展了葉臘石粉在內(nèi)墻涂料中應(yīng)用的試驗(yàn)研究。涂料組成為 聚乙烯醇、水玻璃、葉臘石粉等填料、水及助劑。結(jié)果表明，葉臘石內(nèi)墻涂 料質(zhì)量指標(biāo)明顯優(yōu)于106涂料，且葉臘石粉代替了部分鈦白粉、立德粉、滑 石粉及輕質(zhì)碳酸鈣等填料。葉臘石粉是理想的涂料填料，可充當(dāng)部分顏色的
作用(胡清華，葉臘石粉理化性能與應(yīng)用研究，安徽地質(zhì)，1996， 6 (1): 52-56)。據(jù)報(bào)道，國外將葉臘石粉用于油漆涂料的覆蓋物或填充料，能使涂 料具有很好的懸浮性、耐久性和粘滯性，避免磨損和脫落(李博威，文化川， 綜述國內(nèi)外葉臘石和滑石的開發(fā)利用與在工業(yè)上的質(zhì)量要求，四川建材學(xué)院 學(xué)報(bào)，1988， 3 (2): 47-68;許鳳林，徐傳云.浙江省葉蠟石開發(fā)利用發(fā)展 方向，中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊，2007， (5): 15-17)。日本把葉臘石粉作為 造紙?zhí)盍鲜褂?，同時(shí)報(bào)道指出葉臘石粉也是較好的造紙涂料。研究表明，利 用葉蠟石礦物材料具有低的導(dǎo)熱系數(shù)、焙燒后強(qiáng)度高、密度小及結(jié)構(gòu)多層等 性質(zhì)，可被應(yīng)用于絕熱材料中。向碳質(zhì)材料、葉蠟石礦物材料和云母類礦物 材料組成的混合材料中加入水和其他黏結(jié)劑后，經(jīng)成型焙燒能形成良好的絕 熱涂層。
也有文獻(xiàn)報(bào)道葉蠟石粉體在涂料工業(yè)中可生產(chǎn)各種耐高溫耐腐蝕涂料 和冶金鑄造特種涂料(姚文君，張培萍，李書法，馬麗艷，蘇克.葉蠟石礦 產(chǎn)資源及其應(yīng)用開發(fā)研究現(xiàn)狀，世界地質(zhì)，2007， 26 (1): 124-129;劉平.淺 談葉臘石的開發(fā)利用現(xiàn)狀，IM&P化工礦物與加工，2004， (12): 38)，但僅在有關(guān)文獻(xiàn)中提及，沒有詳細(xì)的資料可查，更沒有具體的涂料配比與制備
工藝介紹。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種葉臘石消失模鑄造涂料，該涂料具有高強(qiáng)度、 高透氣性、良好的涂掛性和觸變性，便于清理、成本低。 本發(fā)明的另一目的是提供上述涂料的制備方法。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，葉臘石消失模鑄造涂料，按質(zhì)量百分比， 由以下組份組成
葉臘石耐火粉料 羧甲基纖維素鈉 膨潤土
水玻璃
聚乙烯烷基醇醚
正辛醇
上述組分總量為100%，
90% 95.8%
0.2% 0.70/0
1.9% 4.4%
1.9% 5.3%
0.1% 0.18%
0.05%~0.1%
其中，葉臘石耐火粉料為葉臘石或葉臘石與其他耐火材料的混合物。 本發(fā)明所采用的另一技術(shù)方案是，上述涂料的制備方法，具體按以下步
驟進(jìn)行:
步驟l、按質(zhì)量百分比，分別取葉臘石耐火粉料90% 95.8%、羧甲基纖 維素鈉0.2% 0.7%、膨潤土 1.9% 4.4%、水玻璃1.9%~5.3%、聚乙烯烷基醇 醚0.1 %~0.18%和正辛醇0.05%~0.1%;其中葉臘石耐火粉料為葉臘石或按質(zhì) 量百分比由50% 90%的葉臘石和10% 50%其他耐火材料組成的混合物，
步驟2、按照l: 30的質(zhì)量比，將步驟1取得的羧甲基纖維素鈉與水混合，攪拌均勻，靜置70 75小時(shí)，制得羧甲基纖維素鈉水溶液；
按照l: 5的質(zhì)量比，將步驟1取得的膨潤土與水混合，攪拌均勻，靜 置70 75小時(shí)，制得膨潤土水混合液；
步驟3、將步驟l取得的葉臘石耐火粉料以及水玻璃、步驟2制得的羧甲 基纖維素鈉水溶液和膨潤土水混合液混合均勻，制得的混合溶液，按照10:
l的質(zhì)量比，將該混合溶液與水加入高速分散機(jī)中，高速分散: 混合涂料；
i小
時(shí)，制fe
但
步驟4、將步驟1取得的聚乙烯烷和正辛醇依次加入步驟3制得的混合 涂料中，攪拌30 40分鐘，分散均勻，制得葉臘石消失模鑄造涂料。
本發(fā)明的葉臘石消失模鑄造涂料，具有良好的懸浮性和觸變性，還具有 良好的透氣性和較高的表面強(qiáng)度，并且制備工藝簡單、操作方便、原材料豐 富、生產(chǎn)成本低，主要用于生產(chǎn)消失模鑄件的泡沫塑料模型表面的耐火涂料。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
本發(fā)明的涂料，按質(zhì)量百分比，由以下組份組成
葉臘石耐火粉料 羧甲基纖維素鈉 膨潤土 水玻璃
聚乙烯烷基醇醚 正辛醇 上述組份總量為100%;
90% 95.8%
0.2%~0.7%
1.9% 4.4%
1.9% 5.3%
0.1%~0.18%
0.05% 0.1%
其中的葉臘石耐火粉料，可以為葉臘石，也可以是葉臘石與其他耐火材料混合而成。在葉臘石與其他耐火材料混合而成的葉臘石耐火粉料中，葉臘 石的含量按照質(zhì)量百分比為50%~90%，剩余的為其他耐火材料，組分總量
為100%。其他耐火材料選自石英粉、鋯英粉、剛玉粉、鋁釩土粉或鎂砂粉
中的一種或兩種以上的組合。
本發(fā)明鑄造涂料的制備方法，按照以下步驟進(jìn)行-
步驟l、按質(zhì)量百分比，分別取葉臘石耐火粉料卯％~95.8%、羧甲基纖 維素鈉0.2%~0.7%、膨潤土 1.9% 4.4%、水玻璃1.9%~5.3%、聚乙烯烷基醇 醚0.1 %~0.18%和正辛醇0.05% 0.1%;其中葉臘石耐火粉料為葉臘石或按質(zhì) 量百分比由50%~90%的葉臘石和10% 50%其他耐火材料組成的混合物，
其他耐火材料選自石英粉、鋯英粉、剛玉粉、鋁釩土粉或鎂砂粉中的一種或 兩種以上的組合。
步驟2、按照l: 30的質(zhì)量比，將步驟l取得的羧甲基纖維素鈉與水混 合，攪拌均勻，靜置70 75小時(shí)，制得羧甲基纖維素鈉水溶液；
按照l: 5的質(zhì)量比，將步驟1取得的膨潤土與水混合，攪拌均勻，靜
置70 75小時(shí)，制得膨潤土水混合液；
步驟3、將步驟l取得的葉臘石耐火粉料以及水玻璃、步驟2制得的羧甲 基纖維素鈉水溶液和膨潤土水混合液混合均勻，制得的混合溶液，按照10: l的質(zhì)量比，將該混合溶液與水加入高速分散機(jī)中，高速分散3 5小時(shí)，制得 混合涂料；
步驟4、將步驟1取得的聚乙烯烷和正辛醇依次加入步驟3制得的混合 涂料中，攪拌30 40分鐘，分散均勻，制得葉臘石消失模鑄造涂料。
本發(fā)明方法制備得到的消失模鑄鐵涂料的密度為1.4 1.6g/cm 放置72 小時(shí)后的懸浮率大于98%;涂料的剪切應(yīng)力限為16 19Pa。用涂4粘度計(jì)測定涂料的表觀粘度值為40 42s。觸變率為15% 17%。涂料的涂刷指數(shù)、滴淌量 和滴淌時(shí)間分別約為6.0， 0.4g和10s。涂層的常溫強(qiáng)度高于700g/mm。經(jīng)過 120(TC焙燒后涂料涂層的強(qiáng)度高于500g/mm。涂層的常溫透氣性高于 1 Ocm"kPa'min)—1 ，高溫透氣性大于20cm2'(kPa'min)"。
可見本發(fā)明的方法制得的葉臘石涂料具有優(yōu)異的性能，具有良好的懸浮 性和觸變性；涂料還具有良好的透氣性和較高的表面強(qiáng)度，很好的滿足了消 失模鑄造鑄鐵件涂料的要求。該涂料配制方法簡單，無毒害，生產(chǎn)的鑄件表 面光潔度高。本涂料主要用于消失模鑄造生產(chǎn)鑄鐵、鑄鋼及有色合金鑄件。 與國外同類產(chǎn)品相比，在質(zhì)量相當(dāng)?shù)那闆r下，所需成本降低50%。本發(fā)明克 服了現(xiàn)有常規(guī)鑄造涂料制備技術(shù)中耐火粉料價(jià)格昂貴，涂料生產(chǎn)成本較高的 缺陷；同時(shí)含葉臘石耐火粉料的鑄造涂料滑爽且粘度適宜。并且用廉價(jià)的原 材料和簡單的生產(chǎn)工藝就可生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)鑄造涂料，有效降低了涂料生產(chǎn)成 本，并且成品質(zhì)量好。 實(shí)施例1
按質(zhì)量百分比，分別取葉臘石90%、羧甲基纖維素鈉0.7%、膨潤土 4.4%、 水玻璃4.62%、聚乙烯烷基醇醚0.18%和正辛醇0.1%;
按照h 30的質(zhì)量比，將羧甲基纖維素鈉與水混合，攪拌均勻，靜置70 小時(shí)，制得羧甲基纖維素鈉水溶液；
按照l: 5的質(zhì)量比，將膨潤土與水混合，攪拌均勻，靜置70小時(shí)，制 得膨潤土水混合液；
將葉臘石以及水玻璃、羧甲基纖維素鈉水溶液和膨潤土水混合液混合均 勻，制得的混合溶液，按照10: l的質(zhì)量比，將該混合溶液與水加入高速分 散機(jī)中，高速分散4小時(shí)，制得混合涂料；將聚乙烯烷和正辛醇依次加入制得的混合涂料中，攪拌30分鐘，分散 均勻，制得葉臘石消失模鑄造涂料。
按質(zhì)量百分比，分別取葉臘石95.8%、羧甲基纖維素鈉0.2%、膨潤土 1.95%、'水玻璃1.9%、聚乙烯烷基醇醚0.1%和正辛醇0.05%;
按照l: 30的質(zhì)量比，將羧甲基纖維素鈉與水混合，攪拌均勻，靜置75 小時(shí)，制得羧甲基纖維素鈉水溶液；
按照l: 5的質(zhì)量比，將膨潤土與水混合，攪拌均勻，靜置75小時(shí)，制 得膨潤土水混合液；
將葉臘石以及水玻璃、羧甲基纖維素鈉水溶液和膨潤土水混合液混合均
勻，制得的混合溶液，按照10: l的質(zhì)量比，將該混合溶液與水加入高速分 散機(jī)中，高速分散5小時(shí)，制得混合涂料；
將聚乙烯烷和正辛醇依次加入混合涂料中，攪拌40分鐘，分散均勻，
制得葉臘石消失模鑄造涂料。
實(shí)施例3
按質(zhì)量百分比，分別取葉臘石92.07%、羧甲基纖維素鈉0.5%、膨潤土 1.9%、水玻璃5.3%、聚乙烯烷基醇醚0.15°/。和正辛醇0.08%;
按照l: 30的質(zhì)量比，將羧甲基纖維素鈉與水混合，攪拌均勻，靜置72 小時(shí)，制得羧甲基纖維素鈉水溶液； .
按照l: 5的質(zhì)量比，將膨潤土與水混合，攪拌均勻，靜置72小時(shí)，制 得膨潤土水混合液；
將葉臘石以及水玻璃、羧甲基纖維素鈉水溶液和膨潤土水混合液混合均 勻，制得的混合溶液，按照10: l的質(zhì)量比，將該混合溶液與水加入高速分散機(jī)中，高速分散3小時(shí)，制得混合涂料；
將聚乙烯垸和正辛醇依次加入混合涂料中，攪拌35分鐘，分散均勻， 制得葉臘石消失模鑄造涂料。 實(shí)施例4
按質(zhì)量百分比，分別取葉臘石和石英粉90%、羧甲基纖維素鈉0.7%、 膨潤土4.4%、水玻璃4.62%、聚乙烯烷基醇醚0.18%和正辛醇0.1%。葉臘 石和石英粉中，按質(zhì)量百分比葉臘石為90%，石英粉為10%;
按照實(shí)施例1的方案，將實(shí)施例1中的葉臘石取代為本實(shí)施例中的葉臘 石和石英粉，即制得葉臘石消失模鑄造涂料。 實(shí)施例5
按質(zhì)量百分比，分別取葉臘石、鋯英粉和剛玉粉95.8%、羧甲基纖維素 鈉0.2%、膨潤土 1.95%、水玻璃1.9%、聚乙烯垸基醇醚0.1%和正辛醇0.05%, 葉臘石、鋯英粉和剛玉粉中，按質(zhì)量百分比葉臘石為70%，鋯英粉20%，剛 玉粉為10%;
按照實(shí)施例2的方案，將實(shí)施例2中的葉臘石取代為本實(shí)施例中的葉臘 石、鋯英粉和剛玉粉，即制得葉臘石消失模鑄造涂料。 實(shí)施例6
按質(zhì)量百分比，分別取葉臘石、剛玉粉、鋁釩土粉和鎂砂粉92.07%、 羧甲基纖維素鈉0.5%、膨潤土1.9%、水玻璃5.3%、聚乙烯烷基醇醚0.15% 和正辛醇0.08%，葉臘石、剛玉粉、鋁釩土粉和鎂砂粉中，按質(zhì)量百分比葉 臘石為50%、剛玉粉10%、鎂砂粉10%，鋁釩土粉為30%;
按照實(shí)施例3的方案，將實(shí)施例3中的葉臘石取代為本實(shí)施例中的葉臘 石、剛玉粉、鋁釩土粉和鎂砂粉，即制得葉臘石消失模鑄造涂料。
權(quán)利要求
1. 一種葉臘石消失模鑄造涂料，其特征在于，按質(zhì)量百分比，由以下組份組成葉臘石耐火粉料 90％～95.8％羧甲基纖維素鈉 0.2％～0.7％膨潤土 1.9％～4.4％水玻璃 1.9％～5.3％聚乙烯烷基醇醚 0.1％～0.18％正辛醇 0.05％～0.1％上述組分總量為100％，其中，葉臘石耐火粉料為葉臘石或葉臘石與其他耐火材料的混合物。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄造涂料，其特征在于，葉臘石與其他耐火 材料的混合物中，按照質(zhì)量百分比，葉臘石為50% 90%，余量為其他耐火 材料，各組份總量100%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄造涂料，其特征在于，所述的葉臘石的粒 度直徑為0.063 0.088mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄造涂料，其特征在于，所述的其他耐火材 料選自石英粉、鋯英粉、剛玉粉、鋁釩土粉或鎂砂粉中的一種或兩種以上的組合(
5 一種權(quán)利要求1所述鑄造涂料的制備方法，其特征在于，具體按以下步驟進(jìn)行-步驟l、按質(zhì)量百分比，分別取葉臘石耐火粉料90%~95.8%、羧甲基纖 維素鈉0.2%~0.7%、膨潤土 1.9%~4.4%、水玻璃1.9%~5.3%、聚乙烯烷基醇醚0.1 % 0.18%和正辛醇0.05%~0.1%;其中葉臘石耐火粉料為葉臘石或按質(zhì) 量百分比由50% 90°%的葉臘石和10% 50%其他耐火材料組成的混合物，步驟2、按照h 30的質(zhì)量比，將步驟1取得的羧甲基纖維素鈉與水混 合，攪拌均勻，靜置70 75小時(shí)，制得羧甲基纖維素鈉水溶液；按照l: 5的質(zhì)量比，將步驟1取得的膨潤土與水混合，攪拌均勻，靜 置70 75小時(shí)，制得膨潤土水混合液；步驟3、將步驟l取得的葉臘石耐火粉料以及水玻璃、步驟2制得的羧甲 基纖維素鈉水溶液和膨潤土水混合液混合均勻，制得的混合溶液，按照10: l的質(zhì)量比，將該混合溶液與水加入高速分散機(jī)中，高速分散3 5小時(shí)，制得 混合涂料；步驟4、將步驟1取得的聚乙烯烷和正辛醇依次加入歩驟3制得的混合 涂料中，攪拌30 40分鐘，分散均勻，制得葉臘石消失模鑄造涂料。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，葉臘石與其他耐火材料 的混合物中，按照質(zhì)量百分比，葉臘石為50% 90%，余量為其他耐火材料， 各組份總量100%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述的其他耐火材料選 自石英粉、鋯英粉、剛玉粉、鋁釩土粉或鎂砂粉中的一種或兩種以上的組合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種葉臘石消失模鑄造涂料及其制備方法，按質(zhì)量百分比，由以下組份組成葉臘石耐火粉料90％～95.8％，羧甲基纖維素鈉0.2％～0.7％，膨潤土1.9％～4.4％，水玻璃1.9％～5.3％，聚乙烯烷基醇醚0.1％～0.18％，正辛醇0.05％～0.1％，上述組分總量為100％。其中，葉臘石耐火粉料為葉臘石或葉臘石與其他耐火材料的混合物。本發(fā)明的葉臘石消失模鑄造涂料，具有良好的懸浮性和觸變性，還具有良好的透氣性和較高的表面強(qiáng)度，并且制備工藝簡單、操作方便、原材料豐富、生產(chǎn)成本低，主要用于生產(chǎn)消失模鑄件的泡沫塑料模型表面的耐火涂料。
文檔編號(hào)B22C3/00GK101444827SQ200810236430
公開日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2008年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月24日
發(fā)明者張忠明, 徐春杰, 郭學(xué)鋒 申請(qǐng)人:西安理工大學(xué)