專利名稱：：屏蔽型涂料組合物及其涂料的制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種鑄造造型用輔助材料，尤其是一種用于砂型鑄造的屏蔽型涂料組合物及其涂料的制備工藝。
背景技術(shù)：
：砂型涂料是涂敷于砂型(芯)表面的一薄層耐火涂層，通常由耐火粉料、載體、懸浮劑、粘結(jié)劑等組分構(gòu)成。其中耐火粉料是涂料的基礎(chǔ)，它借助于懸浮劑在涂料內(nèi)懸浮，涂料被均勻地涂敷于砂型(芯)的工作表面上，載液揮發(fā)后，粘結(jié)劑使耐火粉料干結(jié)成致密涂層。使用砂型涂料可以改變和控制金屬液與砂型(芯)界面間的接觸狀態(tài)和高溫下的反應(yīng)，防止多種缺陷的產(chǎn)生，從而顯著地改善鑄件表面品質(zhì)。采用有機粘結(jié)劑砂生產(chǎn)超低碳不銹鋼件，最大的問題是鑄件表面增碳，它將導(dǎo)致鑄件抗腐蝕及抗疲勞能力下降，并使得焊接性能變差。為解決超低碳不銹鋼件表面滲碳的問題，目前通過采用水玻璃砂造型，并在型(芯)表面涂覆普通市售鋯英粉醇基涂料，點燃干燥后再施涂普通市售鋯英粉水基涂料并烘干，但在生產(chǎn)中仍難以準(zhǔn)確控制涂層質(zhì)量，從而達不到防滲碳的目的。采用呋喃樹脂_甲苯磺酸砂型生產(chǎn)球墨鑄鐵件時，在鑄件_砂型界面樹脂砂中的甲苯磺酸受熱分解，產(chǎn)生的含硫氣體將與未凝固金屬液中與硫親和力強的鎂、稀土等起反應(yīng)而形成硫化物，從而導(dǎo)致球墨鑄鐵件表層球化不良，造成鑄件品質(zhì)下降。在實際生產(chǎn)中所使用的普通市售鑄鐵石墨醇基涂料不能防止?jié)B硫現(xiàn)象，一般通過增加球化劑用量或采用不含磺酸的固化劑來減少異常組織，但前者使生產(chǎn)成本大幅提升，后者會促使型砂性能變差而出現(xiàn)其他缺陷。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供的屏蔽型涂料可用于超低碳不銹鋼件或球墨鑄鐵件的砂型鑄造工藝，采用特定耐火粉料組合物制備的涂料，能吸收和屏蔽來自砂型(芯)的含硫、碳等氣體，有效防止超低碳不銹鋼鑄件表面增碳，減輕或消除球墨鑄鐵件表面球狀石墨異常，從而保證鑄件的品質(zhì)。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的屏蔽型涂料組合物由耐火粉料組合物、懸浮劑、粘結(jié)劑和載液組成，所述的耐火粉料組合物包含耐高溫組分和功能性組分，粉料粒度為200325目；屏蔽型涂料的組分按以下質(zhì)量比例配合耐火粉料組合物100份、懸浮劑815份，粘結(jié)劑310份，載液3080份。作為本發(fā)明的技術(shù)方案，所述的耐火粉料組合物中耐高溫組分為鋯英粉，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為耐火粉料組合物總質(zhì)量的80%95%；功能性組分為鉀長石、鈉長石、鋰輝石、葉蠟石中至少一種，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為耐火粉料組合物總質(zhì)量的5%20%。所述的懸浮劑為鈉基膨潤土、鋰基膨潤土、累托石、海泡石、凹凸棒土中至少一種。所述的粘結(jié)劑為水玻璃、硅溶膠、硅酸乙酯或磷酸鋁中的一種。所述的載液為水。本發(fā)明的另一種技術(shù)方案，所述的耐火粉料組合物中耐高溫組分為石墨粉，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為耐火粉料組合物總質(zhì)量的50%70%；功能性組分為碳酸鈣、石灰石、白堊、氧化鈣、鎂橄欖石、鎂砂粉、滑石粉、氧化鎂中的至少一種，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為耐火粉料組合物總質(zhì)量的30%50%。所述的懸浮劑為有機膨潤土、鋰基膨潤土、凹凸棒土中的至少一種。所述的粘結(jié)劑為松香、酚醛樹脂、聚乙烯醇縮丁醛中的至少一種。所述的載液為乙醇、甲醇、異丙醇中的至少一種。本發(fā)明屏蔽型涂料的制備工藝步驟為先分別將粘結(jié)劑和懸浮劑加入載液中，在高速分散機中攪拌分散1015min，再加入耐火粉料組合物繼續(xù)攪拌2030min，至涂料呈均勻的漿狀懸浮分散體系。耐火粉料是砂型涂料中最終在金屬-砂型界面上起作用的骨干材料，即耐火粉料的性質(zhì)決定了涂料的性質(zhì)。本發(fā)明針對超低碳不銹鋼件和球墨鑄鐵件，選擇的耐高溫組分一錯英粉和石墨粉均具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐高溫性能，即不與金屬液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，且耐火度高，從而有利于防止鑄件粘砂。耐火粉料中功能性組分的選擇，則需根據(jù)不同金屬材料的特點進行取舍對于超低碳不銹鋼件的屏蔽型涂料，功能材料中所選擇的含堿金屬氧化物的硅酸鹽(長石、鋰輝石)，因其高溫分解出的堿金屬氧化物有較強的助熔作用，可填塞涂層孔隙，并提高其致密度；而葉蠟石組分在高溫下亦具有良好的助燒結(jié)作用。將鋯英粉與上述功能性組分優(yōu)化組合，組成具有較高耐火度和較低燒結(jié)點的多元體系，促使鋯英粉顆粒在較低溫度時燒結(jié)成致密的燒結(jié)層，從而阻止了超低碳不銹鋼件表面的增碳。對于球墨鑄鐵件的屏蔽型涂料，采用含鈣(碳酸鈣、石灰石、白堊、氧化鈣)和含鎂(鎂橄欖石、鎂砂粉、滑石粉、氧化鎂)的堿性無機化合物作為功能性組分，這是因為高溫澆注時堿性無機化合物熱分解所生成的堿金屬(Ca、Mg)氧化物與砂型(芯)中的含硫氣體反應(yīng)，具有吸收含硫氣體的效果，同時所形成的致密涂層也可隔絕鑄型熱分解產(chǎn)生的含硫氣體與表面金屬液接觸，因此能使鑄件_砂型界面的異常組織明顯減少。由此可知，本發(fā)明通過選用合理的耐火粉料組合物制備成屏蔽型砂型涂料，不僅達到良好的抗粘砂效果，同時也能有效防止超低碳不銹鋼件表面增碳和球墨鑄鐵件表面滲硫缺陷，從而達到保證鑄件品質(zhì)的目的。具體實施例方式實施例1耐火粉料組合物鋯英粉95kg，鋰輝石5kg；懸浮劑鋰基膨潤土8kg；粘結(jié)劑硅溶膠8kg；載液水30kg。實施例2耐火粉料組合物鋯英粉90kg，鉀長石IOkg；懸浮劑累托石9kg；粘結(jié)劑硅酸乙酯3kg；載液水35kg。實施例3耐火粉料組合物鋯英粉85kg，葉蠟石10kg，鈉長石5kg；懸浮劑鈉基膨潤土5kg，凹凸棒土5kg；粘結(jié)劑水玻璃5kg；載液水45kg。實施例4耐火粉料組合物鋯英粉80kg，葉蠟石10kg，鋰輝石IOkg；懸浮劑海泡石6kg，凹凸棒土3kg；粘結(jié)劑磷酸鋁IOkg；載液水50kg。實施例1實施例4屏蔽型水基涂料制備工藝先分別將粘結(jié)劑和懸浮劑加入水中，在高速分散機中攪拌分散1015min，再加入耐火粉料組合物繼續(xù)攪拌2030min，至涂料呈均勻的漿狀懸浮分散體系。屏蔽型水基涂料澆注試驗在水玻璃砂型上先分別施涂一層市售鋯英粉醇基涂料，點燃干燥后再逐型各涂刷一層實施例1實施例4制得的水基涂料，同時以涂刷一層市售鋯英粉水基涂料的砂型作為對比例1，烘干后合箱澆注超低碳不銹鋼件(要求鑄件含碳量<0.08%)。開箱后在距鑄件表面0.5mm深處取樣進行含碳量光譜分析，試驗結(jié)果見表1。由表中數(shù)據(jù)可知，鑄件表層含碳量越低，涂料的防滲碳效果越好。實施例5耐火粉料組合物石墨粉79kg，碳酸鈣21kg；懸浮劑有機膨潤土7kg，凹凸棒土4kg；粘結(jié)劑酚醛樹脂2.7kg，聚乙烯醇縮丁醛0.3kg；載液異丙醇60kg。實施例6耐火粉料組合物石墨粉72kg，氧化鈣8kg，滑石粉IOkg；懸浮劑有機膨潤土8kg，鋰基膨潤土7kg；粘結(jié)劑松香3.5kg，酚醛樹脂3.5kg；載液異丙醇40kg，甲醇25kg。實施例7耐火粉料組合物石墨粉65kg，白堊10kg，鎂砂粉25kg；懸浮劑鋰基膨潤土8kg，凹凸棒土5kg；粘結(jié)劑松香4.7kg，酚醛樹脂3.2kg，聚乙烯醇縮丁醛1.Ikg；載液乙醇40kg,甲醇30kg。實施例8耐火粉料組合物石墨粉58kg，石灰石30kg，氧化鎂12kg；懸浮劑鋰基膨潤土12kg；粘結(jié)劑松香4.3kg，聚乙烯醇縮丁醛0.7kg；載液乙醇75kg。實施例9耐火粉料組合物石墨粉50kg，碳酸鈣25kg，鎂橄欖石25kg；懸浮劑有機膨潤土14kg；粘結(jié)劑松香3.4kg，酚醛樹脂5.1kg，聚乙烯醇縮丁醛1.5kg；載液乙醇40kg,甲醇20kg，異丙醇20kg。實施例5實施例9屏蔽型醇基涂料制備工藝先分別將粘結(jié)劑和懸浮劑加入醇類載液中，在高速分散機中攪拌分散1015min，再加入耐火粉料組合物繼續(xù)攪拌2030min,至涂料呈均勻的漿狀懸浮分散體系。屏蔽型醇基涂料澆注試驗在呋喃樹脂自硬砂型上分別逐型施涂實施例5實施例9制得的醇基涂料，同時以涂刷市售石墨粉醇基涂料的砂型作為對比例2，點燃干燥后合箱澆注球墨鑄鐵件(要求鑄件球化級別為13級)。開箱后在鑄件表層取樣進行石墨形態(tài)金相分析，試驗結(jié)果見表2。由表中數(shù)據(jù)可知，鑄件表層片狀石墨層深度范圍越小，涂料的防滲硫效果越好。上述實施例可以進行多種組合，只要是在本發(fā)明的上述范圍內(nèi)，都可以制備出砂型鑄造用屏蔽型涂料。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權(quán)利要求一種屏蔽型涂料組合物，由耐火粉料組合物、懸浮劑、粘結(jié)劑和載液組成，其特征在于所述的耐火粉料組合物包含耐高溫組分和功能性組分，粒度為200～325目。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的屏蔽型涂料組合物，其特征在于各組分按以下質(zhì)量比例配合耐火粉料組合物100份、懸浮劑815份，粘結(jié)劑310份，載液3080份。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的屏蔽型涂料組合物，其特征在于所述的耐火粉料組合物中的耐高溫組分為鋯英粉，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為耐火粉料組合物總質(zhì)量的80%95%；功能性組分為鉀長石、鈉長石、鋰輝石、葉蠟石中至少一種，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為耐火粉料組合物總質(zhì)量的5%20%。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的屏蔽型涂料組合物，其特征在于所述的懸浮劑為鈉基膨潤土、鋰基膨潤土、累托石、海泡石、凹凸棒土中至少一種；所述的粘結(jié)劑為水玻璃、硅溶膠、硅酸乙酯或磷酸鋁中的一種；所述的載液為水。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的屏蔽型涂料組合物，其特征在于所述的耐火粉料組合物中的耐高溫組分為石墨粉，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為耐火粉料組合物總質(zhì)量的50%70%；功能性組分為碳酸鈣、石灰石、白堊、氧化鈣、鎂橄欖石、鎂砂粉、滑石粉、氧化鎂中的至少一種，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為耐火粉料組合物總質(zhì)量的30%50%。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的屏蔽型涂料組合物，其特征在于所述的懸浮劑為有機膨潤土、鋰基膨潤土、凹凸棒土中的至少一種；所述的粘結(jié)劑為松香、酚醛樹脂、聚乙烯醇縮丁醛中的至少一種；所述的載液為乙醇、甲醇、異丙醇中的至少一種。7.一種屏蔽型涂料的制備工藝，其特征在于所述工藝步驟為先分別將粘結(jié)劑和懸浮劑加入載液中，在高速分散機中攪拌分散1015min，再加入耐火粉料組合物繼續(xù)攪拌2030min，至涂料呈均勻的漿狀懸浮分散體系。全文摘要一種屏蔽型涂料組合物，由耐火粉料組合物、懸浮劑、粘結(jié)劑和載液組成，所述的耐火粉料組合物包含耐高溫組分和功能性組分，粒度為200～325目。本發(fā)明通過選用合理的耐火粉料組合物制備成屏蔽型砂型涂料，不僅達到良好的抗粘砂效果，同時也能有效防止超低碳不銹鋼件表面增碳和球墨鑄鐵件表面滲硫缺陷，從而達到保證鑄件品質(zhì)的目的。文檔編號B22C3/00GK101817058SQ20101013941公開日2010年9月1日申請日期2010年3月30日優(yōu)先權(quán)日2010年3月30日發(fā)明者孫魯洪,胡昊民申請人:深圳市景鼎現(xiàn)代科技有限公司