本發(fā)明屬于鑄造領(lǐng)域，具體涉及一種環(huán)保型的鑄造用涂料及其制備方法、使用方法。
背景技術(shù)：
消失模鑄造技術(shù)是一種在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用的精確成型技術(shù)。涂料是消失模鑄造工藝的關(guān)鍵技術(shù)之一，涂料質(zhì)量的好壞直接影響該工藝的成敗。許多文獻(xiàn)中披露，消失模鑄造工藝成功與否50%取決于模樣，30%取決于涂料，20%取決于其他工藝因素，所以國(guó)內(nèi)外鑄造工作者對(duì)消失模鑄造技術(shù)中所使用的鑄造涂料非常重視。在我國(guó)，由于鑄造涂料的商品化程度不高，大部分消失模鑄造廠家對(duì)涂料的配方和性能缺乏系統(tǒng)深入的研究，在實(shí)際生產(chǎn)中一般都在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)自配自用，導(dǎo)致鑄件質(zhì)量問(wèn)題較多，直接削弱了消失模鑄造精確生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)，極大地限制了消失模鑄造技術(shù)的發(fā)展。因此，深入系統(tǒng)的研究并有效地控制消失模鑄造涂料對(duì)提高整體消失模鑄造工藝過(guò)程的穩(wěn)定性具有重大而深遠(yuǎn)的意義。
鑄造用涂料除了需要滿足對(duì)隔熱性能、強(qiáng)度的要求，還需要該涂料在涂裝的過(guò)程中實(shí)用且利于儲(chǔ)存，除此之外還需要考慮到該涂料的環(huán)保性能、經(jīng)濟(jì)性能等多種因素?，F(xiàn)有技術(shù)中，鑄造涂料往往偏重于滿足實(shí)際使用過(guò)程的涂裝型能，往往忽視了其他需要滿足的性能，如申請(qǐng)?zhí)枮?01310609022.3的名為《一種鑄造涂料》的中國(guó)專利，該方案公開了一種包括原砂、粘結(jié)劑、固化劑和潤(rùn)滑劑的鑄造涂料，該涂料也能用于鑄造，然而在該方案中對(duì)涂料除了涂裝性能以外的性質(zhì)并未投入過(guò)多關(guān)注。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)近年來(lái)一直提倡的環(huán)保化生產(chǎn)理念，本發(fā)明中提供了一種環(huán)保型的鑄造用涂料，該涂料不僅具備隔熱性能好、強(qiáng)度高、低發(fā)氣量、流變性能、懸浮性能好等優(yōu)點(diǎn)，而且環(huán)保無(wú)毒，同時(shí)在制備該涂料的過(guò)程中，對(duì)原料的選擇進(jìn)行了精心的篩選，采用經(jīng)濟(jì)性的回收陶瓷粉和鐵礦尾礦砂作為原料進(jìn)行制備，兼具環(huán)保性與經(jīng)濟(jì)性。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)以下步驟予以實(shí)現(xiàn)：
鑄造涂料可由多種原料配制而成，通常要包括耐火材料、載液、粘結(jié)劑、懸浮劑和助劑等成分。耐火材料是形成涂層的主體部分，是決定涂層強(qiáng)度、穩(wěn)定性、發(fā)氣性的最重要的組成部分，本發(fā)明的組分A中選用多種不同的礦物材料相互配合制成了隔熱性能好且強(qiáng)度高的原料。本發(fā)明中選用回收陶瓷粉、鐵礦尾礦砂、硅藻土組成了耐火材料的主要成分，這三種粉末材料耐火性好，但是與涂料中其他成分之間的結(jié)合能力不足，當(dāng)與其他原料相混合，在載液中沉降，故在組分A中還添加有一定含量的較為輕質(zhì)的白炭黑和次石墨，白炭黑質(zhì)量輕、顆粒表面極性強(qiáng)，次石墨原礦是一種獨(dú)特的球形碳化物矩陣結(jié)構(gòu)的殘存復(fù)合礦物，微觀上是一種合成超離散碳化硅粉的現(xiàn)成的片巖，將次石墨粉末應(yīng)用于耐火材料中，取其孔隙率高（超過(guò)5%）、壓縮強(qiáng)度大（大于10kt/mm2）、導(dǎo)熱系數(shù)小、展開相表面積大的特點(diǎn)，不僅次石墨材料本身耐高溫性能好，而且能夠與其他的粉末原料相結(jié)合，形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)組成，提升組分A的整體穩(wěn)定性。
本發(fā)明的組分B中采用異丙醇、2-丁氧基乙醇作為載液、二亞芐基山梨醇和氫化蓖麻油作為活性調(diào)節(jié)劑、酚醛樹脂及偶聯(lián)劑作為粘結(jié)劑。本發(fā)明的組分C中選用二氧化硅氣凝膠和硫酸鋇作為活性成分添加劑，有助于增加粘結(jié)效果，同時(shí)有助于涂料內(nèi)部原料的分散。
本發(fā)明中選擇的回收陶瓷粉可包括各類陶瓷，在實(shí)踐中，以氧化物陶瓷為宜，一方面是氧化物陶瓷，如氧化鋁陶瓷，便宜易得，產(chǎn)量大，易回收，同時(shí)，氧化物陶瓷相對(duì)硬度低，易于進(jìn)行破碎、粉碎等機(jī)械加工處理。本發(fā)明中選用的鐵礦尾礦砂優(yōu)選采選完鐵礦后，完全沒(méi)有利用價(jià)值的尾礦砂，其顆粒粒度不大于0.1mm，SiO2含量超過(guò)65%。鐵礦尾礦砂便宜易得，經(jīng)過(guò)破碎采選后往往粒度均一，且表面活性較高，非常適合作為本發(fā)明中耐火材料的原料粉體。
本發(fā)明中提供的鑄造用涂料組成及重量份為：
所述添加劑包括組分A、組分B、組分C，其中三者質(zhì)量份為：
組分A 90-100份
組分B 110-125份
組分C 10-15份
其中，組分A及組分A內(nèi)各組成重量份為：
回收陶瓷粉 20-30份
鐵礦尾礦砂 15-20份
硅藻土 15-20份
白炭黑 10-15份
次石墨 5-8份
組分A中回收陶瓷粉和鐵礦尾礦砂粒度為140-280μm。
進(jìn)一步優(yōu)選，可將硅藻土表面進(jìn)行活化，組分A中硅藻土采用表面酸浸活化后的硅藻土，進(jìn)一步提升硅藻土的表面活性。
組分B及組分B內(nèi)各組成重量份為：
異丙醇 65-80份
2-丁氧基乙醇 10-15份
二亞芐基山梨醇 5-8份
氫化蓖麻油 6-12份
酚醛樹脂 25-28份
偶聯(lián)劑 0.6-0.8份
組分B中的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑或者鈦酸酯偶聯(lián)劑。
組分C及組分C內(nèi)各組成重量份為：
二氧化硅氣凝膠 15-20份
硫酸鋇 2-4份
組分C中二氧化硅氣凝膠比表面積為450-480m2/g，密度為55-70kg/m3。
進(jìn)一步地，本發(fā)明中的涂料密度為1.75-1.88g/cm3。
本發(fā)明還提供一種制備上述鑄造用涂料的方法，包括如下步驟：
步驟一，將組分A中的各原料破碎、混合均勻后在250-300℃溫度下烘烤6-8小時(shí)，烘烤后研磨至固體顆粒粒度小于20μm，制得組分A；
優(yōu)選地，組分A原料破碎后粒度為30-50μm。
優(yōu)選地，組分A研磨完畢后在250-300℃溫度下繼續(xù)烘烤4-8小時(shí)。
步驟二，將組分B中的各原料混合，在800-1500r/min條件下分散25-45min，制得組分B；
步驟三，將組分C中的各原料混合均勻后研磨至固體顆粒粒度小于20μm，制得組分C；
步驟四，將上述步驟中制得的組分A、B、C混合后，在55-65℃溫度條件下研磨至固體顆粒粒度小于10μm即得所需涂料。
本發(fā)明中的鑄造用涂料耐火性能好、流動(dòng)性佳，尤其適用于應(yīng)用于有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的鑄型表面。
本發(fā)明具有如下有益效果：
1、本發(fā)明中制備的鑄造用涂料對(duì)原料的選擇進(jìn)行了精心的篩選，采用經(jīng)濟(jì)性的回收陶瓷粉和鐵礦尾礦砂作為原料進(jìn)行制備，兼具環(huán)保性與經(jīng)濟(jì)性。
2、本發(fā)明中的鑄造用涂料隔熱性能好，在高溫環(huán)境下穩(wěn)定性佳，使用過(guò)程中不產(chǎn)生有毒有害氣體，對(duì)操作人員和操作環(huán)境無(wú)影響。
3、本發(fā)明中的鑄造用涂料能降低金屬型所受的熱沖擊，提高其使用壽命，可調(diào)節(jié)系統(tǒng)熱阻、控制冷卻速度，以保證鑄件的組織和性能達(dá)到要求。
4、本發(fā)明中的鑄造用涂料具有低的發(fā)氣量，避免因氣體排出造成的教主不完全、氣孔、夾渣和碳黑等缺陷。
5、本發(fā)明中的鑄造用涂料流變性能好，耐儲(chǔ)存、易清理。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行進(jìn)一步的描述。
實(shí)施例1
1、成分配比
組分A及組分A內(nèi)各組成重量份為：
回收陶瓷粉 20份
鐵礦尾礦砂 15份
硅藻土 15份
白炭黑 10份
次石墨 5份
組分A中回收陶瓷粉為回收的氧化鋁陶瓷，鐵礦尾礦砂為市售產(chǎn)品，其中SiO2含量為70%左右，產(chǎn)地為遼寧鞍山。
組分B及組分B內(nèi)各組成重量份為：
異丙醇 65份
2-丁氧基乙醇 10份
二亞芐基山梨醇 5份
氫化蓖麻油 6份
酚醛樹脂 25份
硅烷偶聯(lián)劑 0.6份
組分C及組分C內(nèi)各組成重量份為：
二氧化硅氣凝膠 15份
硫酸鋇 2份
其中，組分A中回收陶瓷粉和鐵礦尾礦砂粒度為174μm。
硅藻土采用表面酸浸活化后的硅藻土，本實(shí)施例中采用鹽酸酸浸活化硅藻土，活化后清洗硅藻土至硅藻土礦漿pH為6.5-7，烘干即得所需硅藻土。
組分C中二氧化硅氣凝膠比表面積為465m2/g，密度為68kg/m3。
組分A、組分B、組分C質(zhì)量份為：
組分A 90份
組分B 110份
組分C 10份
2、涂料的制備
步驟一，將組分A中的各原料破碎至30μm、混合均勻后在280℃溫度下烘烤8小時(shí)，烘烤后研磨至固體顆粒粒度小于20μm，然后在300℃溫度下繼續(xù)烘烤8小時(shí)，制得組分A；
步驟二，將組分B中的各原料混合，在1500r/min條件下分散45min，制得組分B；
步驟三，將組分C中的各原料混合均勻后研磨至固體顆粒粒度小于20μm，制得組分C；
步驟四，將上述步驟中制得的組分A、B、C混合后，在65℃溫度條件下研磨至固體顆粒粒度小于10μm即得所需涂料。
實(shí)施例2
本實(shí)施例中采用的原料與實(shí)施例1相同，制備方法也與實(shí)施例1相同。
組分A及組分A內(nèi)各組成重量份為：
回收陶瓷粉 25份
鐵礦尾礦砂 17份
硅藻土 16份
白炭黑 12份
次石墨 6.5份
組分B及組分B內(nèi)各組成重量份為：
異丙醇 70份
2-丁氧基乙醇 14份
二亞芐基山梨醇 6份
氫化蓖麻油 6.5份
酚醛樹脂 27份
硅烷偶聯(lián)劑 0.6份
組分C及組分C內(nèi)各組成重量份為：
二氧化硅氣凝膠 16份
硫酸鋇 3份
組分A、組分B、組分C質(zhì)量份為：
組分A 95份
組分B 120份
組分C 14份
實(shí)施例3
本實(shí)施例中采用的原料與實(shí)施例1相同，制備方法也與實(shí)施例1相同。
組分A及組分A內(nèi)各組成重量份為：
回收陶瓷粉 22份
鐵礦尾礦砂 19份
硅藻土 19.5份
白炭黑 13份
次石墨 6份
組分B及組分B內(nèi)各組成重量份為：
異丙醇 72份
2-丁氧基乙醇 14份
二亞芐基山梨醇 7份
氫化蓖麻油 9份
酚醛樹脂 26份
硅烷偶聯(lián)劑 0.75份
組分C及組分C內(nèi)各組成重量份為：
二氧化硅氣凝膠 17.5份
硫酸鋇 3份
組分A、組分B、組分C質(zhì)量份為：
組分A 96份
組分B 123份
組分C 14份
實(shí)施例4
本實(shí)施例中采用的原料與實(shí)施例1相同，制備方法也與實(shí)施例1相同。
組分A及組分A內(nèi)各組成重量份為：
回收陶瓷粉 30份
鐵礦尾礦砂 20份
硅藻土 20份
白炭黑 15份
次石墨 8份
組分B及組分B內(nèi)各組成重量份為：
異丙醇 80份
2-丁氧基乙醇 15份
二亞芐基山梨醇 8份
氫化蓖麻油 12份
酚醛樹脂 28份
硅烷偶聯(lián)劑 0.8份
組分C及組分C內(nèi)各組成重量份為：
二氧化硅氣凝膠 20份
硫酸鋇 4份
組分A、組分B、組分C質(zhì)量份為：
組分A 100份
組分B 125份
組分C 13.7份
將實(shí)施例1、2、3、4中制得的鑄造用涂料用自動(dòng)噴涂設(shè)備涂裝于鑄型表面，測(cè)試涂料密度、懸浮性、條件粘度、觸變性和發(fā)氣性。
涂料密度的測(cè)量方法采用通用的量筒稱量法。
涂料懸浮性是涂料抵抗固體耐火粉料分層和沉淀的能力，用懸浮率%表示。對(duì)懸浮性的測(cè)試采用具塞量筒測(cè)量法，將配置好的涂料將拌均勻后立即倒入準(zhǔn)備好的具塞量筒中，使其液面達(dá)到100ml標(biāo)高處，在靜止?fàn)顟B(tài)下，將涂料試樣放置一定時(shí)間后，觀察涂料沉淀情況，以非沉淀物占原涂料溶劑的百分比表示該涂料的懸浮性。
涂料的條件粘度由流杯法測(cè)定。
涂料的觸變性能采用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)試。
涂料的發(fā)氣性在智能發(fā)氣性測(cè)試儀上進(jìn)行測(cè)定，測(cè)試方法為：將待測(cè)涂料置于烘干箱中，升溫至150℃，保溫3h，冷卻至室溫，研磨成粉末備用。測(cè)試時(shí)，將測(cè)試儀升溫至850℃，保持恒定溫度，取涂料試樣1g置于瓷舟中，然后將瓷舟放入高溫爐的瓷管中，并迅速推入至爐子的石英管紅熱部分，用塞子將管口封閉，使試樣在極熱的條件下加熱，同時(shí)發(fā)氣性測(cè)試儀的記錄部分開始工作，記錄發(fā)氣量。
測(cè)試結(jié)果如下：
通過(guò)上述測(cè)試結(jié)果和在使用過(guò)程中的實(shí)踐看來(lái)，實(shí)施例中的鑄造用涂料密度適中，耐儲(chǔ)存、流變觸變性能好、發(fā)氣量低（對(duì)比普通鑄造用涂料發(fā)氣量超過(guò)30ml/g），在實(shí)際使用過(guò)程中強(qiáng)度高、耐熱性能好，與現(xiàn)有的鑄造用涂料相比，具有明顯的性能優(yōu)勢(shì)。
最后需要說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案而非對(duì)其進(jìn)行限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而這些修改或者等同替換亦不能使修改后的技術(shù)方案脫離本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。