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，所以國內(nèi)外鑄造工作者對消失模鑄造技術(shù)中所使用的鑄造涂料非常重視。在我國，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涂料的配方和性能缺乏系統(tǒng)深入的研究，在實際生產(chǎn)中一般都在生產(chǎn)現(xiàn)場自配自用，導(dǎo)致鑄件質(zhì)量問題較多，直接削弱了消失模鑄造精確生產(chǎn)的優(yōu)勢，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提高整體消失模鑄造工藝過程的穩(wěn)定性具有重大而深遠的意義。
鑄造用涂料除了需要滿足對隔熱性能、強度的要求，還需要該涂料在涂裝的過程中實用且利于儲存。進一步地，由于該涂料應(yīng)用于高溫環(huán)境，還需要考慮該涂料對操作人員是否存在不利的影響，該涂料環(huán)保型是否達到要求等多種問題?，F(xiàn)有技術(shù)中，鑄造涂料往往偏重于滿足實際使用過程的涂裝型能，往往忽視了其他需要滿足的性能，如申請?zhí)枮?01410740217.6的名為《一種鑄造涂料》的中國專利，該方案公開了一種包括原砂、粘結(jié)劑、固化劑和潤滑劑的鑄造涂料，該涂料也能用于鑄造，然而在該方案中對涂料除了涂裝性能以外的性質(zhì)并未投入過多關(guān)注。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對近年來一直提倡的環(huán)?；a(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、強度高、低發(fā)氣量、流變性能、懸浮性能好等優(yōu)點，而且環(huán)保無毒，在其制造和使用過程中不產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)，對鑄造流程中的操作人員以及大氣環(huán)境都有很好的保護作用。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題通過以下步驟予以實現(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度高的原料。本發(fā)明中選用次石墨、粉煤灰、高嶺土、活性氧化鋅、膨潤土成分組成了耐火材料組分。次石墨原礦是一種獨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5%）、壓縮強度大（大于10kt/mm2）、導(dǎo)熱系數(shù)小、展開相表面積大的特點，不僅次石墨材料本身耐高溫性能好，而且能夠與粉煤灰、高嶺土、活性氧化鋅和膨潤土的粉末相結(jié)合，形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)組成，提升組分A的整體耐火性能。另外，組分A中選用粉煤灰、高嶺土、活性氧化鋅和膨潤土的混合粉末也有利于提升涂料固體結(jié)構(gòu)組成的熵值，使涂料體系活性更高。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、活性炭、羧甲基纖維素、粉煤灰?；⒅榈慕M合物，一方面，該組合物有助于增加粘結(jié)效果，另一方面，該組合物有助于涂料內(nèi)部原料的分散。
本發(fā)明的選擇的原料皆為環(huán)保型原料，而且在使用過程中相適配，遇到高溫性質(zhì)穩(wěn)定，涂料成膜過程中無有毒害的氣體產(chǎn)生，對操作人員和操作環(huán)境都沒有損害。
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 100-120份
組分B 130-150份
組分C 15-25份
其中，組分A及組分A內(nèi)各組成重量份為：
次石墨 20-30份
粉煤灰 5-10份
高嶺土 15-20份
活性氧化鋅 10-14份
膨潤土 6-8份
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 20-25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
活性炭 2-4份
羧甲基纖維素 5-8份
粉煤灰?；⒅? 8-12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。組分C中納米二氧化鈦粒徑范圍為50-100nm。
進一步地，本發(fā)明中的涂料密度為1.55-1.70g/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150-180℃溫度下烘烤8-12小時，烘烤后研磨至固體顆粒粒度小于10μm，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150-180℃溫度下繼續(xù)烘烤4-8小時。
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8μm即得所需涂料。
本發(fā)明中的鑄造用涂料耐火性能好、流動性佳，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，使用過程中不產(chǎn)生有毒有害氣體，對操作人員和操作環(huán)境無影響。
2、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到要求。
3、本發(fā)明中的鑄造用涂料強度高，具有一定的附著強度和內(nèi)聚強度，可防止金屬液在離心力的作用下沖刷涂層。
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，耐儲存、易清理。
具體實施方式
下面通過實施例對本發(fā)明的內(nèi)容進行進一步的描述。
實施例1
1、成分配比
組分A及組分A內(nèi)各組成重量份為：
次石墨 20份
粉煤灰 5份
高嶺土 15份
活性氧化鋅 10份
膨潤土 6份
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 20份
鈦酸酯偶聯(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
活性炭 2份
羧甲基纖維素 5份
粉煤灰?；⒅? 8份
其中，組分C中二氧化硅氣凝膠比表面積為450m2/g，密度為55kg/m3。組分C中納米二氧化鈦粒徑為50nm。
組分A、組分B、組分C質(zhì)量份為：
組分A 100份
組分B 130份
組分C 15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155℃溫度下烘烤12小時，烘烤后研磨至固體顆粒粒度小于10μm，研磨完畢后在160℃條件下繼續(xù)烘烤8h至水分完全被烘干，制得組分A；
步驟二，將組分B中的各原料混合，在800r/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60℃溫度條件下研磨至固體顆粒粒度小于8μm即得所需涂料。
實施例2
1、成分配比
組分A及組分A內(nèi)各組成重量份為：
次石墨 25份
粉煤灰 7.5份
高嶺土 18份
活性氧化鋅 12份
膨潤土 7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 12份
二亞芐基山梨醇 6.5份
氫化蓖麻油 9份
酚醛樹脂 22份
鈦酸酯偶聯(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份
活性炭 3份
羧甲基纖維素 6.5份
粉煤灰玻化微珠 10份
其中，組分C中二氧化硅氣凝膠比表面積為465m2/g，密度為66kg/m3。組分C中納米二氧化鈦粒徑范圍為80nm。
組分A、組分B、組分C質(zhì)量份為：
組分A 110份
組分B 140份
組分C 20份
2、涂料的制備
步驟一，將組分A中的各原料破碎至40μm、混合均勻后在170℃溫度下烘烤12小時，烘烤后研磨至固體顆粒粒度小于10μm，研磨完畢后在170℃條件下繼續(xù)烘烤8h至水分完全被烘干，制得組分A；
步驟二，將組分B中的各原料混合，在1200r/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8μm即得所需涂料。
實施例3
1、成分配比
組分A及組分A內(nèi)各組成重量份為：
次石墨 22份
粉煤灰 6份
高嶺土 16.5份
活性氧化鋅 11份
膨潤土 6.8份
組分B及組分B內(nèi)各組成重量份為：
異丙醇 77份
2-丁氧基乙醇 14份
二亞芐基山梨醇 8份
氫化蓖麻油 8份
酚醛樹脂 25份
鈦酸酯偶聯(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 15份
活性炭 4份
羧甲基纖維素 7份
粉煤灰?；⒅? 10份
其中，組分C中二氧化硅氣凝膠比表面積為465m2/g，密度為66kg/m3。組分C中納米二氧化鈦粒徑范圍為60nm。
組分A、組分B、組分C質(zhì)量份為：
組分A 100份
組分B 120份
組分C 18份
2、涂料的制備
制備方法與實施例1相同。
實施例4
1、成分配比
組分A及組分A內(nèi)各組成重量份為：
次石墨 30份
粉煤灰 10份
高嶺土 20份
活性氧化鋅 14份
膨潤土 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 25份
鈦酸酯偶聯(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
活性炭 4份
羧甲基纖維素 8份
粉煤灰?；⒅? 12份
其中，組分C中二氧化硅氣凝膠比表面積為480m2/g，密度為68kg/m3。組分C中納米二氧化鈦粒徑范圍為100nm。
組分A、組分B、組分C質(zhì)量份為：
組分A 120份
組分B 150份
組分C 25份
2、涂料的制備
涂料的制備方法與實施例1相同。
將實施例1、2、3、4中制得的鑄造用涂料用自動噴涂設(shè)備涂裝于鑄型表面，測試涂料密度、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。對懸浮性的測試采用具塞量筒測量法，將配置好的涂料將拌均勻后立即倒入準備好的具塞量筒中，使其液面達到100ml標高處，在靜止狀態(tài)下，將涂料試樣放置一定時間后，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定。
涂料的觸變性能采用旋轉(zhuǎn)粘度計測試。
涂料的發(fā)氣性在智能發(fā)氣性測試儀上進行測定，測試方法為：將待測涂料置于烘干箱中，升溫至150℃，保溫3h，冷卻至室溫，研磨成粉末備用。測試時，將測試儀升溫至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，同時發(fā)氣性測試儀的記錄部分開始工作，記錄發(fā)氣量。
測試結(jié)果如下：
通過上述測試結(jié)果和在使用過程中的實踐看來，實施例中的鑄造用涂料密度適中，耐儲存、流變觸變性能好、發(fā)氣量低（對比普通鑄造用涂料發(fā)氣量超過30ml/g），在實際使用過程中強度高、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。
最后需要說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案而非對其進行限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明實施例進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解依然可以對本發(fā)明實施例的技術(shù)方案進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)明實施例技術(shù)方案的范圍。