一種鈦及鈦合金鑄造用涂料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鈦及鈦合金鑄造用涂料及其制備方法。一種鈦及鈦合金鑄造用涂料，包含以下組分和各組分的相對質(zhì)量比例關(guān)系為：碳酸鋯銨：耐火骨料粉：表面活性劑=18～22：75～80：0.6～0.8，所述耐火骨料粉為二氧化鋯或二氧化鋯與二氧化鉿的混合物，所述表面活性劑由氧化鈉、三氧化二鐵和二氧化硅組成，所述表面活性劑中氧化鈉、三氧化二鐵和二氧化硅的質(zhì)量比為8～10：1～2：6～10。該涂料組分簡單、性能穩(wěn)定、不易出現(xiàn)膠凝、使用壽命長且生產(chǎn)成本低。
【專利說明】一種鈦及鈦合金鑄造用涂料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種涂料，具體涉及一種鈦及鈦合金鑄造用涂料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國際上可作為鈦合金熔模精鑄工藝的黏結(jié)劑有三種:醋酸鋯、碳酸鋯銨和釔溶膠。其中醋酸鋯從20世紀(jì)60年代就開始用于澆注鈦及鈦合金鑄件，迄今已近70年了，工藝比較成熟。但它存在的最大的問題是:首先是涂料漿不穩(wěn)定，尤其是醋酸鋯-氧化釔料漿極易膠凝，經(jīng)常在配置過程中就發(fā)生膠凝，即使不發(fā)生膠凝，料漿配置好后必須馬上用完，要想使它不發(fā)生膠凝，必須立即冷凍保存，即便如此，也只能保存2?3天；其次是醋酸鋯不具有抗水性，它與氧化釔或氧化鋯粉配置的料漿涂層不像硅酸乙酯和硅溶膠的涂層那樣穩(wěn)定、結(jié)實(shí)，它干燥后遇水，還會發(fā)生回溶，導(dǎo)致涂層脫落、鼓漲。這現(xiàn)象嚴(yán)重影響了涂料的工藝過程和型殼質(zhì)量。為此，國外從20世紀(jì)90年代初，開始尋找新的替代黏結(jié)劑，經(jīng)過幾年努力，找到了碳酸鋯銨和釔溶膠。但是國外的碳酸鋯銨與氧化釔和氧化鋯粉配制的料漿也極易膠凝，常常在配制過程中膠凝，無法使用。后來經(jīng)過改進(jìn)，使用性能和穩(wěn)定性獲得了改善。21世紀(jì)初碳酸鋯銨被引進(jìn)臺灣，目前臺灣的一些廠商在使用。2010年臺灣碳酸鋯銨的供應(yīng)商，為了推銷該黏結(jié)劑，帶著它到河北衡水武邑Kimet精鑄有限公司進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果以失敗告終，根本無法澆注出合格鑄件，澆鑄成形率很低，只有5%-10%，鑄件表面呈黑褐色，而且使用過程中需不斷添加氨水調(diào)節(jié)和穩(wěn)定涂料漿，工作環(huán)境及其惡劣。
[0003]目前國內(nèi)生產(chǎn)化工閥門和泵體為主的企業(yè)大多采用機(jī)加工石墨型生產(chǎn)，這種鑄型制造成本高、生產(chǎn)周期長、且鑄件的質(zhì)量和性能難以保證，污染環(huán)境。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種鈦及鈦合金鑄造用涂料及其制備方法。該涂料組分簡單、性能穩(wěn)定、不易出現(xiàn)膠凝、使用壽命長且生產(chǎn)成本低。
[0005]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:一種鈦及鈦合金鑄造用涂料，包含以下組分和各組分的相對質(zhì)量比例關(guān)系為:
碳酸鋯銨:耐火骨料粉:表面活性劑=18?22:75?80:0.6?0.8，所述耐火骨料粉為二氧化鋯或二氧化鋯與二氧化鉿的混合物，所述表面活性劑由氧化鈉、三氧化二鐵和二氧化硅組成，所述表面活性劑中氧化鈉、三氧化二鐵和二氧化硅的質(zhì)量比為8?10:1?2:6 ?10。
[0006]一種鈦及鈦合金鑄造用涂料，包含以下組分和各組分的相對質(zhì)量比例關(guān)系為:碳酸鋯銨:耐火骨料粉:表面活性劑=19.5: 79.7:0.75。
[0007]所述表面活性劑中氧化鈉、三氧化二鐵和二氧化硅的質(zhì)量比為8:1:6。
[0008]一種鈦及鈦合金鑄造用涂料的制備方法，包括以下工藝步驟: a首先計(jì)量好碳酸鋯銨、耐火骨料粉和表面活性劑；
b然后將碳酸鋯銨倒入涂料桶中，邊攪拌，邊加入耐火骨份料；C攪拌均勻后加入表面活性劑，并持續(xù)攪拌2-4小時，然后在25°C條件下測定涂料黏度，黏度控制在Il-HcPs范圍內(nèi)，則涂料制備完成。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:碳酸鋯銨具有抗水性，涂層干燥后遇水不易發(fā)生回溶，可獲得內(nèi)表面緻密光滑的型殼和質(zhì)量優(yōu)良的鈦及鈦合金鑄件。同時該涂漿具有性能穩(wěn)定，使用壽命長的優(yōu)點(diǎn)。且碳酸鋯銨相對于其他黏結(jié)劑，價(jià)格較為便宜，使本產(chǎn)品在市場上具有更好的競爭力。而制備該涂漿的方法簡單、環(huán)保無污染。
【具體實(shí)施方式】
[0010]實(shí)例一
涂料的制備:a首先稱量195g碳酸鋯銨、700g 二氧化鋯、97g 二氧化鉿、4g氧化鈉、0.5g三氧化二鐵和3g 二氧化硅；
b然后將195g碳酸鋯銨倒入涂料桶中，邊攪拌，邊加入700g 二氧化鋯和97g 二氧化鉿；c攪拌均勻后加入4g氧化鈉、0.5g三氧化二鐵和3g 二氧化硅，并持續(xù)攪拌2小時，在25°C條件下測定涂料黏度在12.7cPs，涂料制備完成。
[0011]型殼制備:涂料制備好后，將清洗后的蠟?zāi)Ｍ繏烀嫱繉印Ｍ苛铣浞指稍锖陀不?，再進(jìn)行背層涂掛，背層通常涂掛8-12次，最后一次只粘涂料漿，不撒砂。背層干燥到80%-90%時，采用電熱法脫蠟，脫蠟過程中盡可能的讓型腔中的蠟流凈，以避免在后面高溫焙燒后，型殼中殘存多的灰份和殘?jiān)?。將己脫蠟的型殼放入高溫烘培爐內(nèi)焙燒，溫度不低于900°C，在最高溫度下的保溫時間在2-2.5小時，保溫結(jié)束后斷電隨爐冷卻，當(dāng)溫度降到350°C以下時，即可出爐 ，取出型殼準(zhǔn)備熔煉澆注。熔煉澆注在真空自耗電極電弧凝殼爐中進(jìn)行，鑄件組澆注后，在 爐內(nèi)隨爐冷卻，當(dāng)溫度降低到400°C以下時，即可開爐取出鑄件組，并進(jìn)行鑄件清理和精整，得到成品鑄件。
[0012]正常情況下碳酸鋯銨以陰離子羥基化鋯聚合物形式存在，而該涂料在涂層干燥過程中，水分蒸發(fā)，陰離子羥基化鋯聚合物分子變得不穩(wěn)定，發(fā)生分解、聚合，最后成溶膠形成長鏈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)分子，與耐火骨料粉膠凝在一起，從而達(dá)到抗水黏結(jié)的效果，涂層干燥后遇水不易發(fā)生回溶，可獲得內(nèi)表面緻密光滑的型殼和質(zhì)量優(yōu)良的鈦及鈦合金鑄件。
[0013]制備的鈦及鈦合金鑄造用涂料，在配制和使用過程中無需添加氨水，用過之后，只需及時加蓋密封防止其中的氨揮發(fā)損失就可以，涂料性能非常穩(wěn)定，不會發(fā)生膠凝，涂層也不會發(fā)生回溶，可不必定期檢查它的固體總含量，而且使用壽命達(dá)到20天以上。該涂料的物理性質(zhì):25°C條件下，黏度為12.7cPs，密度為3.2g/cm3，外觀為無色或淺黃色透明液體。由此可見，該涂料漿具有性能穩(wěn)定，使用壽命長的優(yōu)點(diǎn)，前述三種黏結(jié)劑與氧化鋯配制料漿壽命的比較見表1，三種黏結(jié)劑的價(jià)格比較見表2。。
[0014]表1 三種黏結(jié)劑與氧化鋯配制料漿壽命的比較
【權(quán)利要求】
1.一種鈦及鈦合金鑄造用涂料，其特征在于:包含以下組分和各組分的相對質(zhì)量比例關(guān)系為: 碳酸鋯銨:耐火骨料粉:表面活性劑=18?22:75?80:0.6?0.8，所述耐火骨料粉為二氧化鋯或二氧化鋯與二氧化鉿的混合物，所述表面活性劑由氧化鈉、三氧化二鐵和二氧化硅組成，所述表面活性劑中氧化鈉、三氧化二鐵和二氧化硅的質(zhì)量比為8?10:1?2:6 ?10。
2.如權(quán)利要求1所述一種鈦及鈦合金鑄造用涂料，其特征在于:包含以下組分和各組分的相對質(zhì)量比例關(guān)系為: 碳酸鋯銨:耐火骨料粉:表面活性劑=19.5:79.7:0.75。
3.如權(quán)利要求1或2所述一種鈦及鈦合金鑄造用涂料，其特征在于:所述表面活性劑中氧化鈉、三氧化二鐵和二氧化硅的質(zhì)量比為8:1:6。
4.一種權(quán)利要求1所述鈦及鈦合金鑄造用涂料的制備方法，其特征在于:包括以下工藝步驟: a首先計(jì)量好碳酸鋯銨、耐火骨料粉和表面活性劑； b然后將碳酸鋯銨倒入涂料桶中，邊攪拌，邊加入耐火骨份料； c攪拌均勻后加入表面活性劑，并持續(xù)攪拌2-4小時，然后在25°C條件下測定涂料黏度，黏度控制在Il-HcPs范圍內(nèi)，則涂料制備完成。
【文檔編號】B22C3/00GK103962501SQ201310033445
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月29日
【發(fā)明者】王美聰, 謝成木, 張孝祥, 王小云, 王星, 張孝友 申請人:溫州宏鈿鈦制品有限公司