專利名稱：一種鑄鋼消失模用材料及其制備方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于材料領域，涉及一種鑄鋼消失模用材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
201210320431. 7號申請涉及一種消失模材料及其制備方法，材料包括以下組分石英粉22-27重量份、鋯英砂28-33重量份、膨潤土 1_4重量份、水玻璃O. 5-1. 5重量份、羧甲基纖維素鈉1-2. 5重量份、正辛醇O. 2-0. 5重量份，脂肪醇聚氧乙烯醚O. 2-0. 5重量份。上述材料存在的問題是涂刷性及高溫強度還不足，并且組成含有有害成分，正辛醇對眼睛、皮膚、粘膜和上呼吸道有刺激作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對上述技術(shù)缺陷，提供一種鑄鋼消失模用材料，不僅具有良好的懸浮性和高溫強度，并且原料無環(huán)境污染。本發(fā)明的另一目的是提供一種鑄鋼消失模用材料制備方法，該制備方法工藝簡單，生產(chǎn)成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種鑄鋼消失模用材料，其特征在于，該材料中各成分的重量百分比為納米級(Na，Ca) (Mn，F(xiàn)e，Mg，Al) [(Si，Al) 206]復合粉體20-23%，爐渣粉體3-8%,十二烷基苯磺酸鈉
O.4-0. 8%，鋰基膨潤土 6-8%，3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯復合溶液29_31%，其余為棕剛玉粉；
其中爐渣成分的重量百分比為CaO15-20% ,A1203 19-25%，MgO 2-5%, FeO O. 3-0. 5%,其余為Si02 ；
所述納米級(Na, Ca) (Mn，F(xiàn)e，Mg，Al) [ (Si，Al) 206]復合粉體的粒徑為80_100nm ;膨潤土和爐渣粉體的粒徑為80-100 μ m ;棕剛玉粉的粒徑為O. 5-lmm ；
棕剛玉成分的重量百分比為AL203,94. 5%-97%，F(xiàn)eOO. 5-0. 8%, Τ 020. 5-0. 7%，其余Si02。上述鑄鋼用消失模鑄造材料的制備方法，該方法包括以下步驟
O 納米級(Na，Ca) (Mn，F(xiàn)e，Mg，Al) [(Si，Al) 206]復合粉體的準備
將氫氧化招Al (OH)3溶解于氫氧化鉀水溶液中，二者質(zhì)量g :體積mL比為1:10 ;然后置入容器中加熱至120°C，保溫25-28小時，用濾紙過濾出沉淀物，并以去離子水洗凈4-6次；然后將沉淀物以高溫爐加熱至400°C保溫Ih得到產(chǎn)物A待用；
將硅溶膠與硝酸水溶液和乙醇混合后攪拌，直至形成均勻混合溶液，其中硅溶膠、硝酸水溶液、乙醇三者體積比1:4 16 ;然后將上述混合溶液滴加到由正庚烷和正丁醇形成的混合物中，在超聲頻率為50kHz、功率為400W條件下于50-55°C超聲攪拌O. 5h，滴加質(zhì)量百分比濃度10%氨水，出現(xiàn)膠體B，收集待用，其中所述混合溶液、正庚烷、正丁醇、氨水三者的體積比為50 200 10 4 ； 將產(chǎn)物A、膠體B和(Na, Ca) (Mn，F(xiàn)e，Mg，Al) [(Si，Al) 206]粉體三者按質(zhì)量比I 1
O.8-1.1 混合，其中(Na，Ca) (Mn，F(xiàn)e，Mg，Al) [ (Si，Al)206]粉體的粒徑為 60_80nm ;在超聲頻率50kHz，功率400W下于50-55°C超聲攪拌O. 5h ;然后用正硅酸乙酯的乙醇溶液在70°C下浸泡5h后，再于100°C下常壓干燥5h，即得到納米級(Na7Ca) (Mn，F(xiàn)e，Mg，Al) [ (Si,Al) 206]復合粉體；其中正硅酸乙酯和乙醇的體積比為1: 4;
2)3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯復合溶液的準備
所用原料的重量百分比為鄰苯二酸二辛酯5%、正庚醇O. 2%，乙醇3%、聚乙烯醇7%、過硫酸鉀O. 15-0. 19%，3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯25-26%，乙酸乙烯酯20_23%，余量為水；將鄰苯二酸二辛酯與丁醇混合，攪拌使其溶解，形成溶液甲待用；在容器中加入水，加熱至80°C，在攪拌下加入聚乙烯醇，升溫至95°C，保溫至全部溶解；待溶解后，停止加熱使溫度降至68 70°C，在攪拌下加入3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯，形成溶液乙待用；將溶液甲和溶液乙混合，加入過硫酸甲，攪拌混合均勻，升溫到65 70°C之間，停留I小時，得到3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯復合溶液，待用；
3)鑄鋼消失模用材料的制備其中各成份的重量百分比為納米級(Na，Ca)(Mn，F(xiàn)e,Mg，Al) [ (Si，Al) 206]復合粉體20_23%，爐渣粉體3_8%，十二烷基苯磺酸鈉O. 4-0. 8%，鋰基膨潤土 6-8%，3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯復合溶液29-31%，其余棕剛玉粉，將各成份混合攪拌均勻即得。步驟I)中所述硝酸水溶液的質(zhì)量百分比濃度為5%。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果
本發(fā)明材料中的納米級(Na，Ca) (Mn，F(xiàn)e, Mg，Al) [(Si，Al) 206]復合粉體，具有大量的微觀界面，具有良好的隔熱性；而且具有較高的本體強度，顯著提高了材料的高低溫強度。納米級(Na，Ca) (Mn, Fe, Mg, Al) [(Si, Al) 206]復合粉體在十二烷基苯磺酸鈉和鋰基膨潤土的作用下，具有很好的涂刷性。材料中的3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯復合溶液與納米級(Na，Ca) (Mn, Fe, Mg,Al) [(Si, Al) 206]復合粉體具有很好的親和力。3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯復合溶液通過加強與納米復合粉體的粘合劑來強化交聯(lián)強度，大大提高了材料的高溫和低溫強度。材料中的爐渣粉體具有微觀多孔，既可提高材料的隔熱能力，而且原料價格便宜，可降低生產(chǎn)成本。本發(fā)明涂料其具有良好的隔熱耐熱性和良好的涂刷性，并且具有良好的高溫低溫穩(wěn)定性和實用性，具有極佳的剝離效果，同時透氣性能優(yōu)異，可以有效地防止氣孔、夾渣現(xiàn)象，提高鑄件的品質(zhì)，后續(xù)處理簡單，節(jié)省大量的人工，可廣泛應用于鑄鋼的消失模鑄造。


圖1為本發(fā)明實施例1得到的鑄鋼用消失模材料組織。由圖1可以看出，該涂料涂在消失模表面后，組織均勻密實。
具體實施例方式 以下各實施例中所用硅溶膠型號為881 ;所用(Na, Ca) (Mn，F(xiàn)e, Mg，Al) [(Si，Al) 206]粉體為市購輝石，粒徑為60-80nm實施例一
本發(fā)明鑄鋼用消失模鑄造材料的制備方法，該方法包括以下步驟 1)納米級(Na，Ca)(Mn，F(xiàn)e，Mg，Al) [(Si，Al) 206]復合粉體的準備
將20g氫氧化鋁(Al (OH) 3溶解于200mL的10mol/L氫氧化鉀水溶液中；然后置入容器中加熱至120°C，保溫26小時，用濾紙過濾出沉淀物，并以去離子水洗凈5次；然后將洗滌后的沉淀物用高溫爐加熱至40(TC保溫Ih得到產(chǎn)物A待用；
將20mL的硅溶膠，80mL質(zhì)量百分比濃度為5%的硝酸水溶液和320m乙醇混合后攪拌，直至形成均勻混合溶液；然后將500mL上述混合液滴加到由2000mL的正庚烷和IOOmL的正丁醇形成的混合物中；在超聲頻率為50kHz、功率為400W條件下于50-55°C超聲攪拌O. 5h，滴加40mL質(zhì)量百分比濃度10%氨水，出現(xiàn)膠體B，收集待用；
將產(chǎn)物A、膠體B和(Na7Ca) (Mn，F(xiàn)e，Mg，Al) [ (Si,Al) 206]粉體三者按質(zhì)量比I 1 0. 8混合，其中(Na, Ca) (Mn，F(xiàn)e，Mg，Al) [(Si，Al) 206]粉體(市購輝石)的粒徑為60_80nm ;在超聲頻率50kHz，功率400W下于50-55°C超聲攪拌O. 5h ;然后用正硅酸乙酯的乙醇溶液在70°C下浸泡5h后，再于100°C下常壓干燥5h，即得到納米級(Na, Ca) (Mn，F(xiàn)e，Mg，Al) [(Si，Al) 206]復合粉體；其中正硅酸乙酯和乙醇的體積比為1:4;
2)3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯復合溶液的準備所用原料的重量百分比為鄰苯二酸二辛酯5%、正庚醇O. 2%，乙醇3%、聚乙烯醇7%、過硫酸鉀O. 15-0. 19%, 3-甲基_2_ 丁烯-1-醇乙酸酯25-26%，乙酸乙烯酯20-23%，余量為水；
將鄰苯二酸二辛酯與丁醇混合，攪拌使其溶解，形成溶液甲待用；在容器中加入水，力口熱至80°C，在攪拌下加入聚乙烯醇，升溫至95°C，保溫至全部溶解；待溶解后，停止加熱使溫度降至68 70°C，在攪拌下加入3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯，形成溶液乙待用；將溶液甲和溶液乙混合，加入過硫酸甲，攪拌混合均勻，升溫到65 70°C之間，停留I小時，得到3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯復合溶液，待用；
3)鑄鋼消失模用材料的制備其中各成份的重量百分比為該材料中各成分的重量百分比為納米級(Na, Ca) (Mn，F(xiàn)e，Mg，Al) [(Si，AD2O6]復合粉體20%，爐渣粉體3%，十二烷基苯磺酸鈉O. 4%，鋰基膨潤土 6%，3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯復合溶液29%，棕剛玉粉其余，將各成份混合攪拌均勻即得。實施例二
步驟O中產(chǎn)物A、膠體B和(Na, Ca) (Mn，F(xiàn)e，Mg，Al) [ (Si，Al) 206]粉體三者混合的質(zhì)量比為1:1 1.1。步驟3)中鑄鋼消失模用材料的制備其中各成份的重量百分比為納米級(Na，Ca) (Mn，F(xiàn)e，Mg，Al) [ (Si，Al) 206]復合粉體23%，爐渣粉體8%，十二烷基苯磺酸鈉O. 8%，鋰基膨潤土 8%，3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯復合溶液31%，棕剛玉粉其余。其余制備過程同實施例一。實施例三
步驟O中產(chǎn)物A、膠體B和(Na, Ca) (Mn，F(xiàn)e，Mg，Al) [ (Si，Al) 206]粉體三者混合的質(zhì)量比為I 1 0. 9。步驟3)鑄鋼消失模用材料的制備其中各成份的重量百分比為納米級(Na，Ca)(Mn，F(xiàn)e，Mg，Al) [ (Si，Al) 206]復合粉體22%，爐渣粉體5%，十二烷基苯磺酸鈉O. 6%，鋰基膨潤土 6-8%，3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯復合溶液30%，棕剛玉粉其余。 其余制備過程同實施例一。
實施例四成份配比不在本發(fā)明設計范圍內(nèi)。步驟I)中產(chǎn)物 A、膠體 B 和(Na，Ca) (Mn，F(xiàn)e，Mg，Al) [ (Si，Al) 206]粉體三者混合的質(zhì)量比為I 1 0. 6。步驟3)鑄鋼消失模用材料的制備其中各成份的重量百分比為納米級(Na，Ca)(Mn，F(xiàn)e，Mg，Al) [ (Si，Al) 206]復合粉體18%，爐渣粉體2%，十二烷基苯磺酸鈉O. 3%，鋰基膨潤土 5%，3_甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯復合溶液27%，棕剛玉粉其余。其余制備過程同實施例一。實施例五成份配比不在本發(fā)明設計范圍內(nèi)。步驟I)中產(chǎn)物 A、膠體 B 和(Na，Ca) (Mn，F(xiàn)e，Mg，Al) [ (Si，Al) 206]粉體三者混合的質(zhì)量比為1:1 1. 3。步驟3)中鑄鋼消失模用材料的制備其中各成份的重量百分比為納米級(Na，Ca) (Mn，F(xiàn)e，Mg，Al) [ (Si，Al) 206]復合粉體25%，爐渣粉體10%,十二烷基苯磺酸鈉O. 9%，鋰基膨潤土 9%，3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯復合溶液35%，棕剛玉粉其余。其余制備過程同實施例一。測試
下表對應本發(fā)明涂料及對比涂料I的性能測定，涂料的懸浮率直接測試。高、低溫強度測定需涂刷在消失模表面進行。
權(quán)利要求
1.一種鑄鋼消失模用材料，其特征在于，該材料中各成分的重量百分比為納米級(Na，Ca) (Mn，F(xiàn)e，Mg，Al) [(Si，Al) 206]復合粉體 20-23%，爐渣粉體 3_8%，十二烷基苯磺酸鈉O. 4-0. 8%，鋰基膨潤土 6-8%，3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯復合溶液29_31%，其余為棕剛玉粉； 其中爐渣成分的重量百分比為CaO15-20%，Al2O3 19-25%，MgO 2-5%, FeO O. 3-0. 5%,其余為SiO2 ； 所述納米級(Na, Ca) (Mn，F(xiàn)e，Mg，Al) [ (Si，Al) 206]復合粉體的粒徑為80_100nm ;膨潤土和爐渣粉體的粒徑為80-100 μ m ;棕剛玉粉的粒徑為O. 5-lmm ； 棕剛玉成分的重量百分比為AL203,94. 5%-97%，F(xiàn)eOO. 5-0. 8%, Τ 020. 5-0. 7%，其余Si02。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄鋼消失模用材料，其特征在于，所述3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯復合溶液通過以下方法配制而成 將氫氧化招Al (OH)3溶解于氫氧化鉀水溶液中，二者質(zhì)量g :體積mL比為1:10 ;然后置入容器中加熱至120°C，保溫25-28小時，用濾紙過濾出沉淀物，并以去離子水洗凈4-6次；然后將沉淀物以高溫爐加熱至400°C保溫Ih得到產(chǎn)物A待用； 將硅溶膠與硝酸水溶液和乙醇混合后攪拌，直至形成均勻混合溶液，其中硅溶膠、硝酸水溶液、乙醇三者體積比1:4 16 ;然后將上述混合溶液滴加到由正庚烷和正丁醇形成的混合物中，在超聲頻率為50kHz、功率為400W條件下于50-55°C超聲攪拌O. 5h，滴加質(zhì)量百分比濃度10%氨水，出現(xiàn)膠體B，其中所述混合溶液、正庚烷、正丁醇、氨水三者的體積比為50 200 10 :4。
3.將產(chǎn)物A、膠體B和(Na,Ca) (Mn，F(xiàn)e，Mg，Al) [ (Si，Al) 206]粉體三者按質(zhì)量比I 1 O. 8-1.1 混合，其中(Na，Ca) (Mn，F(xiàn)e，Mg，Al) [ (Si,Al) 206]粉體的粒徑為 60_80nm ;在超聲頻率50kHz，功率400W下于50-55°C超聲攪拌O. 5h ;然后用正硅酸乙酯的乙醇溶液在70°C下浸泡5h后，再于100°C下常壓干燥5h，即得到納米級(Na7Ca) (Mn，F(xiàn)e，Mg，Al) [ (Si,Al) 206]復合粉體；其中正硅酸乙酯和乙醇的體積比為1: 4; 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄鋼消失模用材料，其特征在于，納米級(Na, Ca) (Mn, Fe, Mg,Al) [(Si, Al) 206]復合粉體的制備過程如下 所用原料的重量百分比為鄰苯二酸二辛酯5%、正庚醇O. 2%，乙醇3%、聚乙烯醇7%、過硫酸鉀O. 15-0. 19%，3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯25-26%，乙酸乙烯酯20_23%，余量為水； 將鄰苯二酸二辛酯與丁醇混合，攪拌使其溶解，形成溶液甲待用；在容器中加入水，加熱至80°C，在攪拌下加入聚乙烯醇，升溫至95°C，保溫至全部溶解；待溶解后，停止加熱使溫度降至68 70°C，在攪拌下加入3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯，形成溶液乙待用；將溶液甲和溶液乙混合，加入過硫酸甲，攪拌混合均勻，升溫到65 70°C之間，停留I小時，得到3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯復合溶液。
4.一種鑄鋼用消失模鑄造材料的制備方法，該方法包括以下步驟 O 納米級(Na, Ca) (Mn，F(xiàn)e，Mg，Al) [(Si，Al) 206]復合粉體的準備 將氫氧化招Al (OH)3溶解于氫氧化鉀水溶液中，二者質(zhì)量g :體積mL比為1:10 ;然后置入容器中加熱至120°C，保溫25-28小時，用濾紙過濾出沉淀物，并以去離子水洗凈4-6次；然后將沉淀物以高溫爐加熱至400°C保溫Ih得到產(chǎn)物A待用；將硅溶膠與硝酸水溶液和乙醇混合后攪拌，直至形成均勻混合溶液，其中硅溶膠、硝酸水溶液、乙醇三者體積比1:4 16 ;然后將上述混合溶液滴加到由正庚烷和正丁醇形成的混合物中，在超聲頻率為50kHz、功率為400W條件下于50-55°C超聲攪拌O. 5h，滴加質(zhì)量百分比濃度10%氨水，出現(xiàn)膠體B，收集待用，其中所述混合溶液、正庚烷、正丁醇、氨水三者的體積比為 50 :200 :10 :4 ;； 將產(chǎn)物A、膠體B和(Na, Ca) (Mn，F(xiàn)e，Mg，Al) [(Si，Al) 206]粉體三者按質(zhì)量比I 1 O. 8-1.1 混合，其中(Na，Ca) (Mn，F(xiàn)e，Mg，Al) [ (Si,Al) 206]粉體的粒徑為 60_80nm ;在超聲頻率50kHz，功率400W下于50-55°C超聲攪拌O. 5h ;然后用正硅酸乙酯的乙醇溶液在70°C下浸泡5h后，再于100°C下常壓干燥5h，即得到納米級(Na7Ca) (Mn，F(xiàn)e，Mg，Al) [ (Si,Al) 206]復合粉體；其中正硅酸乙酯和乙醇的體積比為1: 4; 2)3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯復合溶液的準備 所用原料的重量百分比為鄰苯二酸二辛酯5%、正庚醇O. 2%，乙醇3%、聚乙烯醇7%、過硫酸鉀O. 15-0. 19%，3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯25-26%，乙酸乙烯酯20_23%，余量為水； 將鄰苯二酸二辛酯與丁醇混合，攪拌使其溶解，形成溶液甲待用；在容器中加入水，加熱至80°C，在攪拌下加入聚乙烯醇，升溫至95°C，保溫至全部溶解；待溶解后，停止加熱使溫度降至68 70°C，在攪拌下加入3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯，形成溶液乙待用；將溶液甲和溶液乙混合，加入過硫酸甲，攪拌混合均勻，升溫到65 70°C之間，停留I小時，得到3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯復合溶液，待用； 3)鑄鋼消失模用材料的制備其中各成份的重量百分比為上述納米級(Na，Ca)(Mn，F(xiàn)e，Mg，Al) [(Si，Al) 206]復合粉體20-23%，爐渣粉體3_8%，十二烷基苯磺酸鈉O. 4-0. 8%，鋰基膨潤土 6-8%，上述3-甲基-2- 丁烯-1-醇乙酸酯復合溶液29-31%，其余棕剛玉粉，將各成份混合攪拌均勻即得。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述鑄鋼用消失模鑄造材料的制備方法，其特征在于，步驟I)中所述硝酸水溶液的質(zhì)量百分比濃度為5%。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鑄鋼消失模用材料及其制備方法該材料中各成分的重量百分比為納米級(Na，Ca)(Mn，F(xiàn)e，Mg，Al)[(Si，Al)2O6]復合粉體20-23%，爐渣粉體3-8%，十二烷基苯磺酸鈉0.4-0.8%，鋰基膨潤土6-8%，3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯復合溶液29-31%，其余為棕剛玉粉；其中爐渣成分的重量百分比為CaO15-20%，Al2O319-25%，MgO2-5%，F(xiàn)eO0.3-0.5%，其余為SiO2。
文檔編號B22C3/00GK103056287SQ20131002934
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月25日
發(fā)明者趙浩峰, 王玲, 陶兆靈, 陳曉玲, 邱奕婷, 陸陽平, 鄭澤昌, 柯維雄, 趙佳玉, 王冰, 胡志鴻, 侯少杰, 王明一, 張 林 申請人:南京信息工程大學