專利名稱：：用于鑄模的涂料混合物和避免反應(yīng)氣體缺陷的芯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種涂料，一種用于制造鑄模的方法，一種例如可用所述方法得到的鑄模，以及所述鑄模用于金屬鑄造的用途。鋼鐵工業(yè)和非鐵金屬工業(yè)的大多數(shù)產(chǎn)品通過鑄造工藝來進行第一次成型。在此過程中，熔融的液體材料、鐵金屬或非鐵金屬被轉(zhuǎn)換成具有特定工件特性的幾何形狀特定物體。在一些情況下，對于鑄件的成型，必須首先制造高度復(fù)雜的鑄模。鑄模分成每次鑄造后毀掉的熔鑄模以及每件都能制造大量鑄件的永久鑄模。所述熔鑄模通常由耐火的無機粒狀模材料構(gòu)成，通常還混有各種其它添加劑，例如用于實現(xiàn)良好鑄造表面的添加劑。通常使用經(jīng)清洗和分級的石英砂作為耐火的粒狀模材料。對于必須滿足特殊要求的具體應(yīng)用，使用鉻鐵礦、鋯英砂和橄欖石砂。此外，還使用基于耐火粘土以及菱鎂礦、硅線石或金剛砂的模材料。用來固化模材料的結(jié)合劑可以是無機或有機性質(zhì)的。較小的熔鑄模主要由通過作為結(jié)合劑的膨潤土固化的模材料來制造，而對于較大的鑄模，通常使用有機聚合物作為結(jié)合劑。通常將模材料與結(jié)合劑混合使得模材料顆粒涂覆結(jié)合劑薄膜來進行鑄模的制造。這種模材料混合物隨后被導(dǎo)入相應(yīng)的模具中，并且任選地被壓實，從而達(dá)到足夠的鑄模穩(wěn)定性。隨后，例如通過加熱所述模具或者通過添加引起固化反應(yīng)的催化劑，將所述鑄模固化。當(dāng)所述鑄模至少達(dá)到一定的初始強度時，將其從模具中取出并轉(zhuǎn)移到例如用于完全固化的爐中以便加熱至特定溫度并保持預(yù)定的時間。永久鑄模用于制造大量鑄件，因此必須經(jīng)受鑄造過程和相關(guān)的負(fù)荷而沒有損傷。取決于應(yīng)用領(lǐng)域，已證實鑄鐵以及非合金化和合金化的鋼，還有銅、鋁、石墨、燒結(jié)金屬和陶瓷材料特別適合作為永久鑄模的材料。永久鑄模方法包括急冷鑄造、加壓鑄造、離心鑄造和連續(xù)鑄造方法。在鑄造過程中，鑄模要經(jīng)受非常高的熱負(fù)荷和機械負(fù)荷。因此，在液態(tài)金屬和鑄模的接觸表面上可能例如通過鑄模裂開或者通過液態(tài)金屬滲入鑄模結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生缺陷。因此，在多數(shù)情況下，在與液態(tài)金屬接觸的鑄模表面上提供有保護性涂料，其也被稱為涂料。這種涂料通常由溶解或懸浮在合適的載體液體(例如水或醇)中的無機耐火材料和結(jié)合劑構(gòu)成。這種涂料可以修飾鑄模的表面并使其適應(yīng)于待加工金屬的特性。因此，由于所述涂料補償了由模材料的顆粒尺寸造成的不均勻性，所以所述涂料可以通過產(chǎn)生光滑的表面來改善鑄件的外觀。另外，通過例鑄件中，所述涂料可以在冶金學(xué)上影響鑄件。此外，所述涂料進一步形成在鑄造期間將鑄模與液態(tài)金屬從化學(xué)上隔離的層。這將防止鑄件和鑄模之間的附著，使得鑄件可以毫不困難地從鑄模移出。除此之外，所述涂料將保證鑄模和鑄件的熱分離。這對于永久鑄模尤其有意義。如果不滿足這種功能，則例如在連續(xù)鑄造過程中經(jīng)受如此高的熱負(fù)荷的金屬模會過早毀壞。然而，所述涂料也可以用于具體控制液態(tài)金屬與鑄模間的熱傳遞，從而例如通過冷卻速率影響特定金屬結(jié)構(gòu)的形成。通常所用的涂料包含例如粘土、石英、硅藻土、方英石、鱗石英、硅酸鋁、硅酸鋯、云母、耐火粘土或石墨作為基礎(chǔ)材料。這種基礎(chǔ)材料覆蓋鑄模的表面并且封閉了孔以防止液態(tài)金屬滲入鑄模。由于可以低成本制造并可大量獲得，包含二氧化硅或硅藻土作為基礎(chǔ)材料的涂料因其具有較強的隔熱性能而被經(jīng)常地使用。用于制造由例如鑄鐵制成的金屬零件的重要方法是大型鑄造方法和離心鑄造方法。對于用來制造較大鑄件的大型鑄造方法，通常使用熔鑄模。由于待制造的鑄件的尺寸，非常高的金屬靜壓力將作用在鑄模上。由于長的冷卻時間，鑄模還將在非常長的時間段內(nèi)暴露于高溫度負(fù)荷下。在這種方法中，所述涂料有確定的保護功能以便防止金屬滲入鑄模材料(滲透)，鑄模裂開(形成葉脈)或者在金屬和鑄模材料之間的反應(yīng)(金屬滲入)。在離心鑄造中，將液態(tài)金屬倒入繞著自己的軸旋轉(zhuǎn)的管狀或環(huán)狀錠模中，其中金屬在離心力的作用下成型為例如套筒、環(huán)和管。在此情形中，鑄件在從鑄模中取出之前絕對必須完全固化。因此鑄模和鑄件之間的接觸時間相當(dāng)長，在此期間冷卻的鑄件必須對鑄模沒有不利的影響。鑄模在這里設(shè)計為永久鑄模，也就是說鑄模的特性和形狀必須不因鑄造過程中的負(fù)荷而改變。在離心鑄造中，鑄模因此利用隔熱的涂料涂覆，所述涂料以單層或多層形式施加。在DE-B-1433973中描述了水性懸浮液形式的錠模涂料，利用它一方面可以避免鑄造過程中錠模的損傷，另一方面可利于鑄件的成型。硅溶膠構(gòu)成。在DE-AS-1303358中描述了一種耐火涂料，其施加在錠模的壁、下部或底板上。所述涂料包括含有氧化鉻的粒狀耐火材料以及分散在液體介質(zhì)中的無機結(jié)合劑。所述粒狀耐火材料由鉻鐵礦和氧化鋯、氧化鎂、氧化鈦或煅燒的菱鎂礦構(gòu)成。在DE4203904Cl中描述了用于鑄造工業(yè)的涂料，其包含5至40重量％的纖維。所述纖維的10至90重量％由有機材料構(gòu)成，剩余的由耐火無機材料構(gòu)成。所述無機纖維具有50至400pim的平均長度，以及1至25jim的直徑，所述有機纖維具有50至5000pm的平均長度，以及2至70pm的直徑。在鑄造時，小的漏斗形凹痕或氣泡可以在鑄件的外側(cè)或緊靠其表面以下形成，它們劣化了鑄件的表面質(zhì)量并且需要進行鑄件表面的后處理。特別是在鑄件內(nèi)部的部分，例如發(fā)動機體的輸油管道，這種后處理很困難甚至完全不可能。利用所謂的芯來制備鑄件內(nèi)部的所述部分。鑄造缺陷可歸因于各種原因。取決于熔體的組成，在澆包(Gie!5pfanne)上形成具有在約40%范圍內(nèi)的接近恒定的Si02含量的硅酸鹽渣。此外，所述渣基本包含含量在15至40重量％的范圍內(nèi)波動的MnO，以及含量在5至25重量％范圍內(nèi)的Fe304。這種氧化鐵-硅酸鹽渣形成得非常快，并且與硫一起非常常見地以泡沫狀渣形式存在。所述渣具有粘合劑樣作用并且結(jié)合例如從鑄模的模材料脫落下來的松散沙粒。因為所述渣甚至在低溫下就可以形成，不僅在回收澆包中的金屬時形成，而且在較晚的時間，例如在鑄模中傾析液態(tài)金屬或澆注液態(tài)金屬時也形成?；旧?，氣泡的形成是由包含在渣中的Fe304造成的，因為它可以被CO或H2輕易地被還原，形成氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物，隨后導(dǎo)致所述鑄造缺陷的形成?？梢圆扇「鞣N措施來抑制氣泡的形成。通過使熔體與盡可能少的氧或空氣接觸，可以阻止含F(xiàn)e304的渣的形成。為此可以例如爭取使鑄造時間盡可能地短。另外，應(yīng)避免液態(tài)鐵較長的靜置時間或鑄造過程的中斷或液態(tài)鐵的多次重復(fù)澆鑄。此外，熔體中可以添加親氧的元素或化合物，其與鐵竟?fàn)幙傻玫降难酰瑥亩种屏撕現(xiàn)e304的渣的形成。作為進一步的措施，可以提高熔體中的錳含量至大于0.5重量％，使得不再形成氧化鐵-硅酸鹽渣。最后，可以升高熔體的溫度到使渣隨著一氧化碳的形式而減少的程度。在金屬鑄造期間的通常溫度下，鑄模中的有機結(jié)合劑分解以形成C0、C02、N2、H2、N0x、NH3、H20和CXHY。作為所述這些化合物與液態(tài)鐵的反應(yīng)結(jié)果，形成了可以在液態(tài)鐵或渣中積聚的其它氣態(tài)產(chǎn)物。下面舉出示例性的反應(yīng)Fe+CxHy——>[C]+H2Fe304+CH4——>C02+2CH20+3Fe2NH3——>N2+3H22[Al〗+3H20——A1203+3H2氮和氫在液態(tài)鐵中比在固態(tài)鐵中更容易溶解。因此，在從液態(tài)到固態(tài)的過渡中，已溶解的氣體從熔體中分離出來，并且所述熔體在所述狀態(tài)下已經(jīng)具有相對高的粘度。因此，氣泡的形狀不大像球形，而是更類似于收縮孔。作為對應(yīng)措施，可以通過降低熔體的溫度來減少溶解在液態(tài)金屬中的氣體量。此外，可以減少結(jié)合劑在鑄模中的含量，使得其分解時產(chǎn)生的不期望的氣體的量較少。最后，可以提高熔體中鈦的含量從而例如將氮結(jié)合成氮化鈦形式，或者減少鋁的含量由此抑制通過還原水而形成的氫。上面列出的對應(yīng)措施部分是矛盾的，或者當(dāng)例如添加劑加入熔體時可能影響鑄件的特性。而鑄造工藝也不能在很大程度上抑制液態(tài)金屬與空氣或氧的接觸。鑄模包括模和芯。模形成鑄件的外部輪廓，而芯則用于形成鑄件中的空腔。模對模材料混合物的穩(wěn)定性和組成的要求明顯低于芯對它們的要求。因此，模在鑄造中必須經(jīng)受明顯較低的機械負(fù)荷。模通常由濕的型砂制造?；旧嫌芍T如石英砂的耐火材料、作為結(jié)合劑的膨潤土和諸如煤粉的光亮碳形成劑構(gòu)成。濕的型砂也包含水以賦予模材料混合物合適的展性和造型性能并增溶作為結(jié)合劑的膨潤土。芯通常由樹脂結(jié)合的模材料混合物來制造。在此情形中，所述結(jié)合劑是有機結(jié)合劑。示例性的結(jié)合劑是冷芯盒結(jié)合劑(Cold-Box-Bindemittel)或熱芯盒結(jié)合劑(Hot-Box-Bindemittel)。通過4吏用這種結(jié)合劑，所述芯獲得了明顯更高的穩(wěn)定性。另外，所述芯在澆鑄時不應(yīng)產(chǎn)生過多的氣體。對于模，其具有非常大的表面積以便將鑄造時釋放的氣體移出模外，然而對于芯，僅具有相對小橫截面的芯座(Kernmarken)可用。所述芯座對應(yīng)所述模型的芯的站立區(qū)域(Aufstandsflaechen)。在氣體產(chǎn)生太劇烈，氣體可能因此進入到液態(tài)金屬材料中并且通過由此產(chǎn)生的氣泡導(dǎo)致鑄造缺陷，例如針孔。
發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的在于提供一種方法，利用該方法可以在很大程度上或完全抑制鑄件中的氣體缺陷，并且該方法對熔體的組成或金屬鑄造過程的限制最小。特別地，該方法應(yīng)當(dāng)可用于芯的制造。利用具有專利權(quán)利要求1的技術(shù)特征的涂料實現(xiàn)了所述目的。根據(jù)8本發(fā)明涂料的有利的進一步改進是從屬權(quán)利要求的主題。除了載體液體和粉末狀耐火材料之外，根據(jù)本發(fā)明的涂料還包含至少一種具有還原特性的添加劑。所述涂料形成鑄模中與液體金屬接觸的表面。由于液態(tài)金屬的熱量，還原劑獲得了高還原性以與氧或含氧化合物反應(yīng)并因此將其俘獲。由此，在很大程度上抑制了Fe304的形成，否則Fe304作為碳或碳水化合物的氧化劑會導(dǎo)致氣態(tài)產(chǎn)物的形成。因此，在涂料層中提供的還原劑能夠明顯地抑制熔體界面上氣體的產(chǎn)生，并且由此也抑制了鑄件外表面上或附近的針孔或其它氣體包含物的產(chǎn)生。因此，根據(jù)本發(fā)明提供了一種涂料，所述涂料可以用作金屬鑄造用鑄模的涂料，其中所述涂料至少包含-一種載體液體；-至少一種粉末狀耐火材料；和-至少一種還原劑。所述涂料初始包含栽體液體，所述涂料的其它成分可以懸浮或溶解在所述載體液體中。適當(dāng)?shù)剡x擇這種栽體液體，使其在通常的金屬鑄造的條件下可以完全蒸發(fā)。所述栽體液體因此應(yīng)當(dāng)具有在標(biāo)準(zhǔn)壓力下低于約1301C，優(yōu)選低于1101C的沸點。優(yōu)選使用水或具有1至IO個碳原子的醇，例如乙醇或異丙醇，作為載體液體。其它可以存在于所述載體液體中并作為其部分的適合液體是具有3至15個碳原子的脂肪族、脂環(huán)族或芳香族烴、由具有2至20個碳原子的羧酸和具有1至4個碳原子的醇組分制備的羧酸酯、各自具有2或3至IO個碳原子的醚和酮。優(yōu)選地，使用水和至少一種揮發(fā)性有機組分，特別是一種或更多種醇構(gòu)成的混合物作為載體液體。在此情形中，揮發(fā)性有機組分應(yīng)理解為沸點低于130X:,特別是低于1101C的有機溶劑。特別優(yōu)選使用具有1至3個碳原子的醇，特別是乙醇和/或異丙醇作為揮發(fā)性有機組分。相對于即用型涂料，水在所述栽體液體中的含量優(yōu)選為10至80重量％，特別優(yōu)選為10至20重量％，并且所述揮發(fā)性有機組分的含量優(yōu)選為0至70重量％，特別優(yōu)選為40至60重量％。即用型涂料中載體液體的含量通常為10至99.9重量％,優(yōu)選為30至70重量％。至少一種粉末狀耐火材料懸浮在所述栽體液體中?？梢允褂媒饘勹T造中常用的耐火材料作為耐火材料。合適的耐火材料的實例是硅藻土、高嶺土、煅燒高嶺土、高嶺石、偏高嶺土、氧化鐵、石英、氧化鋁、硅酸鋁例如葉蠟石、藍(lán)晶石、紅柱石或耐火粘土、氧化鋯、硅酸鋯、鋁礬土、橄欖石、滑石、云母、長石。所述耐火材料以粉末形式提供。選擇顆粒尺寸以便在涂層中形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)并且使所述涂料可以例如利用噴涂裝置容易地分布在鑄模的壁上。所述耐火材料合適的平均顆粒尺寸為0.1至500nm，特別是l至200jim。特別合適的耐火材料A)溶點高于液態(tài)金屬溫度至少200TC并且與所述金屬不發(fā)生反應(yīng)的材料。即用型涂料中粉末狀耐火材料的含量優(yōu)選為10至99.9重量％，更優(yōu)選為30至70重量％。能結(jié)合氧的任意元素或任意化合物本身可用作還原劑。所述還原劑應(yīng)當(dāng)能在涂料中良好地工作并且優(yōu)選以固體小顆粒的形式存在。如果所述載體液態(tài)包含水，還原劑應(yīng)當(dāng)不與水反應(yīng)。合適的還原劑是例如硅金屬、珪有機化合物、鋁金屬或者釋氨試劑(例如碳酸銨、尿素、三聚氰胺或三聚氰胺樹脂)。優(yōu)選使用含碳化合物作為還原劑，其中特別優(yōu)選具有高的碳含量的那些。所述含碳化合物特別優(yōu)選具有以C計算大于70重量％，特別優(yōu)選大于80重量％的碳含量。在氧或釋氧化合物的存在下，處于液態(tài)金屬的熱作用下的含碳化合物產(chǎn)生例如可以起到還原劑作用的一氧化碳。為了獲得盡可能高的氧吸收率，還原劑(特別是含碳化合物)應(yīng)優(yōu)選是低氧的。還原劑(特別是含碳化合物)的氧含量優(yōu)選小于20重量%，特別優(yōu)選小于10重量％，尤其優(yōu)選小于5重量％，各自以02計算。特別優(yōu)選地，所述還原劑(特別是含碳化合物)不含氧。所述還原劑可以包含氮。然而，氮含量優(yōu)選不太高。還原劑的氮含量優(yōu)選小于10重量％，特別優(yōu)選小于5重量％，以&計算。特別優(yōu)選使用光亮碳形成劑作為含碳化合物。光亮碳形成劑是有機化合物或有機化合物的混合物，其在液態(tài)金屬的熱作用下?lián)]發(fā)出含C-H-的化合物。在此過程中產(chǎn)生的氣相具有過飽和的碳并且因此具有還原特性。碳對氣相的過飽和最終使熱解的碳以光亮碳形式沉積在鑄模表面上。碳對氣相的過飽和度取決于光亮碳形成劑的化學(xué)組成(也就是C:H:0的比例)、碳濃度以及溫度。光亮碳在鑄模的模腔壁上沉積使得熔體對壁潤濕性變差。所形成的氣體也影響液態(tài)金屬對鑄模壁的沖擊。觀察到熔體的所謂"緩沖"(Polsterung)現(xiàn)象。由于光亮碳的沉積，鑄件還可以更容易從鑄模移出并且有利地控制鑄模的劣化。另外，在液態(tài)金屬的熱影響下，所述光亮碳形成劑變成塑性的，因此例如緩沖了在液態(tài)金屬的熱作用下石英的膨脹。優(yōu)選的光亮碳形成劑以干燥的光亮碳形成劑重量計，具有大于50重量％,特別優(yōu)選大于70重量％的碳含量。合適的光亮碳形成劑是例如煤、煤煙、碳黑，粉末狀幼青、樹脂粉末(例如松香或木松香)，或者還有液體油。適用于根據(jù)本發(fā)明涂料的光亮碳形成劑優(yōu)選具有大于0.25，特別優(yōu)選大于0.5，尤其優(yōu)選大于1的C/H原子比例。所述光亮碳形成劑優(yōu)選只包含少量的氧。氧的含量優(yōu)選小于20重量％，特別優(yōu)選小于10重量％，尤其優(yōu)選小于5重量％，以02計算并且相對于干燥的光亮碳形成劑。特別優(yōu)選使用不含氧的光亮碳形成劑。合適的光亮碳形成劑可以包含例如以雜芳香基團形式的氮。然而，氮的含量優(yōu)選為低，從而抑制通過氣態(tài)氮的分離而導(dǎo)致的氣體形成。所述光亮碳形成劑優(yōu)選包含小于10重量％，特別優(yōu)選小于5重量％的氮，以N2計算并且相對于干燥的光亮碳形成劑。特別地，當(dāng)使用非常富含碳的光亮碳形成劑(例如各種類型的煤)時，優(yōu)選例如所述光亮碳形成劑包含盡可能小含量的有序晶體部分。因此，例如具有高晶體有序程度的石墨不能或不適合作為光亮碳形成劑。所述光亮碳形成劑優(yōu)選包含小于30%的晶體含量。所述光亮碳形成劑的晶體含量可以例如通過X光衍射儀測定。光亮碳形成劑中光亮碳的含量可以根據(jù)VDGNormP83來確定。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選作為還原劑使用的光亮碳形成劑具有優(yōu)選至少10重量%，特別是至少50重量％的光亮碳含量，以所述光亮碳形成劑的重量計。優(yōu)選使用碳材料作為光亮碳形成劑，例如煙煤是特別優(yōu)選的。但是還可以使用其它碳材料，例如氣煤或焰煤(Flammkohle)。此外，優(yōu)選使用含碳聚合物作為光亮碳形成劑。合適的含碳聚合物是例如酚醛樹脂(例如酚醛清漆)，然而由于其高氧含量不能得到很高的光亮碳產(chǎn)率。優(yōu)選使用那些具有低氧含量(例如小于10重量％的氧含量)的聚合物作為含碳聚合物。特別優(yōu)選使用不含氧的含碳聚合物。在此情況下，特別優(yōu)選的是那些具有連續(xù)碳鏈作為骨架的含碳聚合物，即那些例如通過乙烯基單體的自由基聚合得到的含碳聚合物。所述含碳聚合物優(yōu)選只包含碳原子和氫原子。另外，所述含碳聚合物優(yōu)選包含不飽和的且特別優(yōu)選芳香族的側(cè)鏈基團。由此，含碳聚合物的碳/氫比進一步移向有利于碳的方向。特別優(yōu)選的所述含碳聚合物具有大于90重量％的碳含量以及優(yōu)選1:2至1:1的C/H原子比。特別優(yōu)選的作為光亮碳形成劑的含碳聚合物選自聚苯乙烯和聚苯乙烯類共聚物。示例性共聚物是苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯(曱基)丙烯酸酯共聚物和丁二烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物。特別優(yōu)選的是苯乙烯類的共聚物，其中含碳聚合物中苯乙烯的含量優(yōu)選為至少25mol%，特別優(yōu)選至少50mol%。所述含碳聚合物優(yōu)選具有2000至20000g/mol的平均分子量。所述分子量可以通過使用標(biāo)準(zhǔn)物，例如聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)物(例如POLYMERSTANDARDSSERVICEGmbH的DalheimerWiese5，D-55120Mainz)利用例如排除色譜來確定。根據(jù)本發(fā)明的涂料的固體含量計，還原劑(優(yōu)選光亮碳形成劑)的含量優(yōu)選為至少1重量％，優(yōu)選為至少5重量％,特別優(yōu)選為至少6重量％，尤其優(yōu)選為8至30重量％。根據(jù)一個實施方式，所述光亮碳形成劑的含量小于20重量％，而根據(jù)另一個實施方式其小于15重量％。所述涂料包含的光亮碳形成劑的量取決于可以由光亮碳形成劑構(gòu)成的光亮碳的量。以所形成的光亮碳的量計，所述光亮碳形成劑的量優(yōu)選為至少1重量％,特別優(yōu)選為至少2重量％和尤其優(yōu)選為2.5至10重量％。在即用型涂料中，所述光亮碳形成劑的含量例如可以是1至8重量%。根據(jù)本發(fā)明的涂料包含相對低含量的還原劑或光亮碳形成劑。由此，所述涂料還可以用作芯涂料，因為它只產(chǎn)生少量的氣體。然而，令人驚奇的是，低含量的光亮碳形成劑可以有效抑制針孔的形成。除了上述組分外，根據(jù)本發(fā)明的涂料還可以包含其它常用組分。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，所述涂料可以包含結(jié)合劑。結(jié)合劑的任務(wù)主要是，在施加到鑄模上的涂料干燥后結(jié)合涂料的組分并且因此確保涂料在亞表面上的可靠附著。優(yōu)選添加不可逆固化的結(jié)合劑。以這種方式得到具有高耐磨性的涂層。這對例如完成后需要運輸并因此經(jīng)受機械影響的鑄模是有利的。由于涂層的高機械堅固性，可以在很大程度上避免損傷。另外，優(yōu)選使用在空氣濕度的作用下不再軟化的結(jié)合劑?？梢允褂盟凶陨硪呀?jīng)用于涂料中的結(jié)合劑。例如可以使用淀粉、糊精、肽、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯聚合物、聚(甲基)丙烯酸、聚苯乙烯、聚乙酸乙烯酯-聚丙烯酸酯分散體以及這些化合物的混合物作為結(jié)合劑。根據(jù)一個優(yōu)選的實施方式，根據(jù)本發(fā)明的涂料包含醇酸樹脂作為結(jié)合劑，其既溶于水也溶于醇，例如乙醇、丙醇或異丙醇。所述結(jié)合劑在即用型涂料中優(yōu)選的含量為0.1至5重量％，特別優(yōu)選0.5至2重量％。除了上述耐火材料之外，所述涂料還可以包含防沉降劑(StellmiUel)。所述防沉降劑增加了涂料的粘度。因此，首先防止了涂料中重組分的沉降使得在使用時總是得到具有均勻組成的涂層。其次，所述防沉降劑使得所述涂料在施加到鑄模的表面上之后不再流動并且因此還例如在鑄模的垂直表面上獲得均勻的層厚度?？梢允褂美缭谕苛现谐Ｓ玫膬蓪庸杷猁}和三層硅酸鹽，例如綠坡縷石、蛇紋巖、蒙皂石，例如皂石、蒙脫石、貝得石和綠脫石、蛭石作為防沉降劑。它們在即用型涂料中的含量優(yōu)選為0.5至4.0重量％,特別優(yōu)選1.0至2.0重量％。根據(jù)本發(fā)明的涂料也可以包含潤濕劑，以有利于涂料在亞表面上的涂覆?？梢允褂帽旧頌楸绢I(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的中等和更高極性的陰離子和非陰離子表面活性劑作為潤濕劑。所述表面活性劑優(yōu)選具有大于7的HLB值。所述潤濕劑優(yōu)選以0.01至1重量％，特別優(yōu)選0.05至O.3重量％的量添加，其中的百分比數(shù)據(jù)相對于即用型涂料。合適的潤濕劑的一個實例是二辛基磺基琥珀酸二鈉。在制備涂料或在鑄模表面上施用涂料時，為了避免任何泡沫的形成，所述涂料可以包含消泡劑。在施用涂料時形成的泡沫可能導(dǎo)致不均勻的層厚度和層中的孔。可以例如使用硅油或礦物油作為消泡劑。消泡劑在即用型涂料中的含量為0.01至1重量％，特別優(yōu)選0.05至0.3重量％。另外，所述涂料可以包含常見的顏料或染料。這可以任選地添加，從而例如在不同的涂料層之間或在作為亞表面的鑄模和位于其上的涂料層之間形成對比，以便可以視覺上檢驗涂料層的完全涂覆。合適的顏料的實例是紅色和黃色的氧化鐵以及石墨。染料和顏料在即用型涂料中的量優(yōu)選為0.01至10重量％，特別優(yōu)選0.1至5重量％。特別地，當(dāng)涂料形成為水性涂料(Wasserschlichte)時，基本上只使用水作為載體液體，涂料中可以加入殺生物劑，從而避免細(xì)菌侵襲并因此避免對結(jié)合劑的流變性和結(jié)合力的不利影響。合適的殺生物劑的實例是甲醛、2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮(MIT)、5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮(CIT)和1，2-苯并異噻唑啉-3-酮(BIT)。優(yōu)選使用MIT、BIT或其混合物。殺生物劑的量以即用型涂料計優(yōu)選為10至1000ppm，特別優(yōu)選為50至500ppm。在可用狀態(tài)下，根據(jù)本發(fā)明的涂料優(yōu)選具有20至80重量％，特別優(yōu)選30至70重量％的固體含量。根據(jù)一個實施方式，所述涂料具有35至55重量％的固體含量。14根據(jù)本發(fā)明的涂料可以根據(jù)常用的方法來制備。例如，根據(jù)本發(fā)明的涂料可以通過以下制備首先將水或其它合適的載體液體置于攪拌器中；然后在水中加入例如防沉降劑和例如頁硅酸鹽，并且在高剪切條件下溶解；隨后在攪拌下加入粉末狀耐火材料以及任選的顏料和染料以及光亮碳形成劑，直至產(chǎn)生均勻的混合物；最后在攪拌下加入潤濕劑、抗泡沫劑、殺生物劑和結(jié)合劑。在工業(yè)應(yīng)用中，根據(jù)本發(fā)明的涂料可以作為即用型制劑提供和分銷。然而，根據(jù)本發(fā)明的涂料還可以濃縮形式制備和分銷。為了從所述濃縮形式的涂料得到即用型涂料，必須添加提供涂料所需粘度特性和密度特性的適量的溶劑組分。此外，根據(jù)本發(fā)明的涂料還可以以套件形式提供，其中，例如將固體組分和溶劑組分置于相鄰的互相分離的容器中。固體組分可以以粉末狀固體混合物的形式置于分開的容器中。其它任選使用的液態(tài)組分，例如結(jié)合劑、潤濕劑、濕潤劑(Netzer)/消泡劑、顏料、染料和殺生物劑，也可以置于該套件中分開的容器中。載體液體可以加入上面提到的其它液體組分中，或者可以置于與它們分開的容器中。將適當(dāng)量的固體組分與其它液態(tài)組分和載體液體互相混合以制備即用型涂料。另外，也可以提供根據(jù)本發(fā)明的涂料，其中的溶劑組分首先只由水構(gòu)成。通過添加以水性涂料計優(yōu)選量為40至200重量％的揮發(fā)性醇或醇混合物，優(yōu)選乙醇、丙醇、異丙醇和它們的混合物，即用型含醇涂料可以由這種水性涂料制備。根據(jù)本發(fā)明的含醇涂料的固體含量在此優(yōu)選為20至60重量％，特別優(yōu)選為30至40重量％。基于根據(jù)本發(fā)明涂料所期望的用途(例如作為底涂層或者作為表面涂層)以及待施用涂料層的期望層厚度，可以調(diào)節(jié)涂料的其它特征參數(shù)。因此，用于涂覆鑄造工業(yè)中的模和芯的根據(jù)本發(fā)明的涂料具有根據(jù)DIN53211確定的11至25s，特別優(yōu)選12至15s的粘度(粘度杯4mm，DIN杯)。即用型涂料優(yōu)選具有根據(jù)Baum6浮力法，DIN12791確定的1至2.2g/ml的密度(0至120°B6)，特別優(yōu)選為1.1至1.4g/ml(30至50。B6)，尤其是1.2至1.3g/ml。根據(jù)本發(fā)明的涂料可以用于涂覆鑄模。本發(fā)明的主題因此還包括用于制造經(jīng)涂覆的鑄模的方法，由此提供鑄模并且所述鑄模的至少部分涂覆有涂料層，其中所述涂料層包含至少部分的上述涂料的層。鑄模應(yīng)理解為用于制造鑄件所需的所有類型的體，即，芯、模和錠模。鑄模本身可以由任意材料制造。因此，鑄模還可以由耐火材料例如石英砂來制造，所述耐火材料用合適的結(jié)合劑固化。在此既可以使用無機結(jié)合劑也可以使用有機結(jié)合劑。無機結(jié)合劑的實例是水玻璃，所述水玻璃例如通過加熱脫水或通過二氧化碳來固化。有機結(jié)合劑的實例是冷芯盒結(jié)合劑或自硬結(jié)合劑(No-Bake-Bindemittel)，其中聚異氰酸酯組分和多元醇組分在堿性催化劑的作用下固化。涂料特別優(yōu)選用于涂覆芯。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的涂料具有相對少的氣體逸出。由此在鑄造過程中在很大程度上抑制了氣體從芯進入液態(tài)金屬材料的危險。特別優(yōu)選由合成樹脂結(jié)合的芯作為芯。在制造這類由合成樹脂結(jié)合的芯時，優(yōu)選使用冷芯盒結(jié)合劑。這包括雙組分體系。第一組分由多元醇(通常是酚醛樹脂)溶液構(gòu)成。第二組分是聚異氰酸酯的溶液。根據(jù)US3409579A，在成型之后使氣態(tài)叔胺通過?；暮徒Y(jié)合劑的混合物，使得聚氨酯結(jié)合劑的兩種組分反應(yīng)。非常類似于所述這些冷芯盒結(jié)合劑的結(jié)合劑體系是聚氨酯-自硬結(jié)合劑。在此情形中，聚異氰酸酯組分同樣與多元醇組分反應(yīng)，然而催化劑以液態(tài)形式在模材料混合物的制備過程中添加。胺(例如叔胺)同樣用作催化劑。聚氨酯結(jié)合劑的固化反應(yīng)包括聚合加成反應(yīng)，也就是沒有副產(chǎn)物(例如水)分離的反應(yīng)。冷芯盒方法和自硬方法的優(yōu)點包括良好的生產(chǎn)效率、鑄模的尺寸精確性以及良好的機械特性，例如鑄模的強度、?；暮徒Y(jié)合劑的混合物的加工時間等。其它合適的結(jié)合劑是例如基于呋喃樹脂或酚搭樹脂的自硬結(jié)合劑。它們作為雙組份體系來提供，其中一種組份包含反應(yīng)性的呋喃樹脂或酚醛樹脂，另一組份包含作為所述反應(yīng)性樹脂組分的固化催化劑的酸。通常使用磺酸，在特殊情況下也使用磷酸或硫酸作為酸。呋喃樹脂包含作為基本組分的糠醇。在酸性催化下糠醇可以自身發(fā)生反應(yīng)并且形成聚合物。因為糠醇由植物材料制備，例如小麥糠或米糠，所以其相對昂貴。因此，一般不用純的糠醇來制備呋喃自硬結(jié)合劑，而是向糠醇中添加可共聚為樹脂的其它化合物。這類化合物的實例是醛(例如甲醛或糠醛)、酮(例如丙酮)、酚、尿素或者還有多元醇(例如糖醇或乙二醇)。樹脂中還可以添加影響樹脂特性(例如彈性)的其它組分。例如可以添加三聚氰胺來結(jié)合游離的甲醛?；诜哟顦渲淖杂步Y(jié)合劑包含曱階酚醛樹脂(即，用過量曱醛制備的酚醛樹脂)作為反應(yīng)性樹脂組分。與呋喃樹脂相比較，酚醛樹脂的反應(yīng)性明顯較低并且要求強磺酸作為催化劑。熱固化的有機方法包括基于酚醛樹脂或呋喃樹脂的熱芯盒方法，基于呋喃樹脂的溫芯盒方法(Warm-Box-Verfahren)和基于酚醛清漆樹脂的克羅寧(Croning)方法。在熱芯盒方法和溫芯盒方法中，利用在升高溫度下才有效的潛在固化劑將液態(tài)樹脂加工成模材料混合物。在克羅寧方法中，?；?例如石英、鉻鐵礦砂、鋯砂等)在約100至1601C的溫度下用在所述溫度下為液態(tài)的酴醛清漆樹脂包覆層。添加六亞曱基四胺作為后續(xù)固化的反應(yīng)物。在上面所述的熱固化工藝中，成型和固化在被加熱到最高3001C的溫度的可加熱的工具中實施。所述在制造模和芯時使用的有機結(jié)合劑是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，首先提供鑄?；蛐?。隨后在其上施加上述涂料。在此過程中可以使用所有常用的方法。所述涂料可以借助于刷子施加。然而，還可以借助于合適的噴嘴來噴涂。市售的壓力容器噴涂設(shè)備可用于噴涂。在此情形中，所述涂料以優(yōu)選的稀釋狀態(tài)倒入壓力容器中。通過主要在容器中的過壓將涂料壓到噴槍中，在可分別控制的霧化空氣的幫助下噴涂。所述噴涂的方式優(yōu)選使得涂料在濕態(tài)下撞上鑄模的表面，從而可以達(dá)到均勻的涂布。所述涂料也可以通過將鑄模浸漬在涂料中來施加。鑄模浸漬在涂料中的停留時間優(yōu)選在2秒和2分鐘之間。在取出鑄模時，過量的涂料流出，其中過量的涂料在浸漬之后流出的時間可根據(jù)所用涂料的流出行為來確定。殘留在鑄模表面上的涂料具有一定的層厚度,其中所述層厚度受到涂料的特性(例如粘度)或者防沉降劑的添加的影響。另夕卜，鑄模的模腔還可以利用涂料來浸沒。在倒出涂料時，涂料層也保留在模腔的壁上，其中所述層的層厚度受到例如涂料的粘度的影響。所述涂料可以以單層施加。然而，也可以互相重疊地施加多個涂料層，從而實現(xiàn)例如較大的層厚度。在此情形中，在施加下一層之前，任選地首先部分或完全干燥下面的涂料層。優(yōu)選用涂料至少涂覆在鑄造時與液態(tài)金屬保持接觸的鑄模的區(qū)域。特別優(yōu)選用上述涂料涂覆鑄模的一個或更多個芯。在施加之后干燥涂料層，并且如果所述涂料包含可固化的結(jié)合劑，結(jié)合劑被固化。可以使用所有已知的方法來進行干燥。所述涂料可以在空氣中干燥，其中通過例如對空氣進行除濕可以促進干燥。另外，也可以加熱在其上施加了涂料層的所述鑄模?？梢岳美缥⒉ɑ蚣t外光來輻射加熱鑄模。然而，經(jīng)涂覆的鑄模也可以放在對流爐中來干燥。根據(jù)本發(fā)明的方法的一個優(yōu)選實施方式，涂料涂覆的鑄模在對流爐中在100至2501C，優(yōu)選120至1801C下進行干燥。在使用含醇涂料時，所述涂料優(yōu)選通過燃盡醇或醇混合物來干燥。在此過程中產(chǎn)生的燃燒熱額外地加熱經(jīng)涂覆的鑄模。涂料層的干燥層厚度優(yōu)選為至少0.1mm，優(yōu)選至少0.2mm，特別優(yōu)選至少0.3mm。對于特殊應(yīng)用還可以使用更厚的涂料層。在這類應(yīng)用中，干燥層厚度優(yōu)選為至少0.4mm和特別優(yōu)選至少0.5咖。這類層厚度優(yōu)選在鑄模的熱負(fù)荷非常高時使用。涂料層的厚度特別優(yōu)選在0.3至1.5mm的范圍內(nèi)。干燥層厚度在此表示基本上完全除去載體液體和任選地隨后固化涂料層得到的干燥涂料層的層厚度。優(yōu)選通過用濕層厚度梳測量來測定干燥層厚度。在施用涂料之前，還可以首先利用基底涂料涂覆鑄模。可以利用所用現(xiàn)有技術(shù)中已知的方法將基底涂料施加在鑄模上，例如浸漬、浸沒、噴涂或刮涂。基底涂料覆蓋鑄模的表面并且閉合了液態(tài)金屬滲入的砂孔。此外，基底涂料的作用還在于將鑄模與液態(tài)金屬熱隔離。基底涂料包括在合適的載體液體(例如水或醇)中的作為基材的例如粘土、滑石、石英、云母、硅酸鋯、菱鎂礦、硅酸鋁或耐火粘土?；淄苛系母稍飳雍穸葍?yōu)選為至少0.1咖，特別優(yōu)選為至少0.2咖，尤其優(yōu)選為至少0.45mm?；淄苛系母稍飳雍穸葍?yōu)選為0.3至1.5咖。用作基底涂料的涂料優(yōu)選形成為水性涂料或含醇涂料。所述基底涂料與本發(fā)明的涂料在組成上不同。但是還可以由根據(jù)本發(fā)明的涂料制備所述基底涂料。所述基底涂料優(yōu)選由本發(fā)明的涂料制備。當(dāng)使用由上述方法制備的經(jīng)涂覆的鑄模時，得到的鑄件的表面或接近表面處具有很少的由包含氣孔引起的缺陷。本發(fā)明的主題因此還涉及一種鑄模，其包含涂料層，所述涂料層的至少部分由上述涂料制備。根據(jù)本發(fā)明的鑄模既適合離心鑄造方法，也適合大型鑄造方法或一般的基于熔鑄模的鑄造方法。本發(fā)明的主題因此還涉及上述鑄模用于金屬鑄造的用途。具有由本發(fā)明涂料制造的層的鑄模適合用于，例如管、圓筒形軸套、發(fā)動機和發(fā)動機部件、機床和渦輪機以及用于一般的機械組件的制備，所述鑄模特別適用于鑄鐵和鑄鋼。在鑄鐵或鑄鋼時達(dá)到約1400TC范圍內(nèi)的相對高溫，從而可以光亮碳使有效地開始形成。通過下面實施例來詳細(xì)闡明本發(fā)明。實施例1下面實施例中所用的芯^F包含下列組分(重量％):<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>石墨(<150pm)1000Luh礦物粘土0300Engelhai:dCorporation丁二烯-苯乙烯共聚0500Iiipatone,PolymerLatex物綠體潤濕劑0005HenkelKGaA,DE消泡劑0020HenkelKGaA,DE結(jié)合劑溶液0200Wackei:AG,DE殺生物劑0020Tho::水3955為了制備所述涂料，首先將水置于配^^有高剪切攪拌器的容器中。開動所述攪拌器，添加粘土并且使其在高剪切條件下溶解15分鐘。隨后添加葉蠟石和石墨，并且繼續(xù)攪拌混合物15分鐘，直至得到均勻的混合物。之后添加其余的組分并且繼續(xù)攪拌混合物5分鐘。所得涂料用30重量%去離子水稀釋，4吏所述涂料具有才艮據(jù)DIN53211測定為13s的粘度，粘度杯4mm，和根據(jù)Baum6浮力法DIN12791測定為40。B6的密度。利用所述涂料通過噴涂涂覆所述芯。涂料層的厚度為300jLim。所述涂料顯示出良好的流動性能和良好的覆蓋性。隨后在循環(huán)空氣直通爐中在160至1801C下干燥所述鑄模。對比實施例用與實施例1類似的方法制備對比^K但其中不添加丁二烯-苯乙烯共聚物分^t體。實施例2:制造用于渦輪壓縮機的冷芯劃砂H32，聚氨酯-冷芯盒結(jié)合劑(PUCB)部分I0.8%，PUCB部分II0.8%)，并且利用實施例1或?qū)Ρ葘嵤├?0制備的M涂覆所述冷心盒。通過摩擦主觀地判斷M層的耐磨性。利用用于渦輪壓縮機的合金SiMo在1450TC下進行澆鑄.除去鑄^4l后檢查鑄件表面的鑄造缺陷。下面的^^中總結(jié)了得出的結(jié)果表鑄造實驗<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>權(quán)利要求1.一種涂料，其至少包含-載體液體；-至少一種粉末狀耐火材料；和-至少一種還原劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1的^K其中所述還原劑是含碳化合物。3.根據(jù)權(quán)利要求2的涂料，其中所述含碳化合物是光亮碳形成劑。4.根據(jù)權(quán)利要求3的^，其中所述光亮碳形成劑具有小于10重量%的氧含量。5.根據(jù)權(quán)利要求3或4的*#,其中所述光亮碳形成劑選自碳材料和含碳聚合物。6.根據(jù)權(quán)利要求5的涂料，其中所述碳材料是煙煤。7.根據(jù)權(quán)利要求5的涂料，其中所述含碳聚合物選自聚苯乙烯和聚苯乙烯的共聚物。8.根據(jù)前a利要求中任一項的j^K其中以即用型涂料的重量計，所述還原劑的含量大于5重量％。9.根據(jù)前i^L利要求中任一項的J^h其中所述涂料包含結(jié)合劑。10.根據(jù)前i^5L利要求中任一項的涂料,其中所述i^在可用/即用狀態(tài)下具有20至80重量％的固體含量。11.一種用于制備經(jīng)涂覆的鑄模的方法，其中提m模并且至少部分地用^h涂覆所述鑄模，所述涂料包含至少部分根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項的:^fr。12.根據(jù)權(quán)利要求ll的方法，其中用至少一層基底涂料初始涂覆所述鑄模，并且在所^底涂料層上施加至少一層根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項的絲。13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所i^底涂料選擇為不同于根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項的:^。14.根據(jù)權(quán)利要求11-13中任一項的方法，其中所述涂料層的厚度在0.3和1.5mm之間調(diào)節(jié)。15.根據(jù)權(quán)利要求11-14中任一項的方法，其中所述鑄模包含至少一個芯，并且所述至少一個芯用根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項的M涂覆。16.—種鑄模,其包含至少部分根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項的^Mt制備的M層。17.根據(jù)權(quán)利要求16的鑄模，其中所述鑄模至少包含芯，并且所述芯用根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項的:^h涂覆。18.根據(jù)權(quán)利要求16或17的鑄模用于金屬鑄造的用途。19.根據(jù)權(quán)利要求18的用途，其中所述金屬鑄造是鐵或鋼的鑄造。全文摘要本發(fā)明涉及一種涂料，其至少包含載體液體、至少一種粉末狀耐火材料，和至少一種還原劑。如果用所述涂料涂覆鑄模，通過還原劑在鑄模和液態(tài)金屬之間的界面上創(chuàng)造還原條件，由此可以抑制氣體形成，從而在金屬中產(chǎn)生更少氣泡。特別優(yōu)選使用光亮碳形成劑作為還原劑。文檔編號B22C3/00GK101678439SQ200880018554公開日2010年3月24日申請日期2008年5月2日優(yōu)先權(quán)日2007年5月2日發(fā)明者克萊門斯·艾辛,卡爾·斯馬爾佐赫,賴因哈德·施特策爾申請人:阿什蘭-蘇德舍米-克恩費斯特有限公司