阅读说明：本技术 一种高强高韧铸钢消失模涂料及其制备方法 (High-strength high-toughness cast steel lost foam coating and preparation method thereof ) 是由 付璐伟 付卫东 张建 于 2020-05-26 设计创作，主要内容包括：本发明涉及铸造涂料技术领域,尤其涉及一种高强高韧铸钢消失模涂料及其制备方法,各成分按重量配比为：耐火骨料100份、助烧剂2～4份、悬浮剂2～4份、粘结剂3～5份、增稠剂0.5～1.5份、消泡剂：0.5～0.8份、聚丙烯纤维0.1～0.5份、无机晶须0.5～3份、分散剂0.1～0.7份,其中,无机晶须为碳化硅晶须或石英纤维中的一种或多种,助烧剂为氧化铝微粉或气相二氧化硅中的一种或多种,本发明利用聚丙烯纤维和无机晶须对涂料进行复合,使得该消失模涂料具有较高的高中低温强度、较高的透气性、良好的蜡模润湿性和粘附性,同时落砂时涂层易剥落,可以批量使用于中小型铸钢件,同时利用其高强高韧的特性,可以运用于造型复杂的消失模铸钢件。(The invention relates to the technical field of casting coatings, in particular to a high-strength high-toughness cast steel lost foam coating and a preparation method thereof, wherein the high-strength high-toughness cast steel lost foam coating comprises the following components in parts by weight: 100 parts of refractory aggregate, 2-4 parts of sintering aid, 2-4 parts of suspending agent, 3-5 parts of binder, 0.5-1.5 parts of thickening agent and defoaming agent: 0.5-0.8 part of polypropylene fiber, 0.1-0.5 part of polypropylene fiber, 0.5-3 parts of inorganic whisker and 0.1-0.7 part of dispersing agent, wherein the inorganic whisker is one or more of silicon carbide whisker or quartz fiber, and the sintering aid is one or more of alumina micropowder or fumed silica.)

一种高强高韧铸钢消失模涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及铸造涂料技术领域，特别是涉及一种高强高韧铸钢消失模涂料及其制备方法。

背景技术

消失模铸造，是将与铸件尺寸形状相似的石蜡或泡沫模型（以下统称为蜡模）粘结组合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在型砂中振动造型，震实后，不需要起模即可进行浇注。浇注时，由于蜡模在高温金属液作用下可以全部气化、烧失变成气体,液态金属可取代蜡模的位置,冷却凝固后形成铸件。其中使用的涂料称为消失模涂料。

对于该涂料有较高要求，要求透气性高、耐火度高、耐铁水冲刷，同时在铸件冷却后，又能与金属分离。目前市场上的铸钢用涂料，只是在铸件和铸型中间起到阻挡隔离作用，达到防粘砂目的。其中普通铸钢用消失模涂料对蜡模附着力差、强度低、耐火差、发气量大，容易造成铸件产生粘砂、砂眼、气孔、碳渣等缺陷，大多需要经过多次涂覆，使涂层达到一定厚度后，才能保证其高温强度，但是当涂层过厚时，涂层的透气性会变差，在型砂中浇入铁水后，蜡模受高温燃烧或汽化，气体体积瞬间增大，如果涂层透气性不足，气体会冲破涂层，使得涂层开裂，易造成铸件出现沾砂，夹涂料皮等缺陷。因此一款涂层薄且强度高，透气性好的高强高韧性铸钢用消失模是目前研发关注的方向。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，而提供一种高强高韧铸钢消失模涂料及其制备方法，其具有较高的高中低温强度、较高的透气性、良好的蜡模润湿性和粘附性，同时落砂时涂层易剥落，可以批量使用于中小型铸钢件。同时利用其高强高韧的特性，可以运用于造型复杂的消失模铸钢件。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高强高韧铸钢消失模涂料，各成分按重量配比为：耐火骨料100份、助烧剂2～4份、悬浮剂2～4份、粘结剂3～5份、增稠剂0.5～1.5份、消泡剂：0.5～0.8份、聚丙烯纤维0.1～0.5份、无机晶须0.5～3份、分散剂0.1～0.7份，其中，无机晶须为碳化硅晶须或石英纤维中的一种或多种，助烧剂为氧化铝微粉或气相二氧化硅中的一种或多种。

优选的，所述碳化硅晶须的长度为3～30um，长径比5～20。

优选的，所述石英纤维直径50～200um，长度0.3～0.7mm。

优选的，所述氧化铝微粉的目数为1600目；所述气相二氧化硅的规格为D50=0.5um。

优选的，所述耐火骨料为锆英粉、刚玉、莫来石中的一种或多种。

优选的，所述锆英粉为70～85份，刚玉5～20份，莫来石5～10份，其中，锆英粉的硅酸锆含量＞85%，目数为140～200目；刚玉的氧化铝含量＞97%，目数为50～270目；莫来石的氧化铝含量＞70%，目数为100～150目。

优选的，所述悬浮剂为膨润土、凹凸棒土中的一种或多种；所述粘结剂为聚乙烯醇、白乳胶、硼砂、改性淀粉中的一种或多种；增稠剂为羧甲基纤维素钠、粘土中的一种或多种；消泡剂为聚乙烯醇用消泡剂、磷酸酯类消泡剂中的一种或多种；所述分散剂为木质素磺酸钠、亚甲基双萘磺酸钠（NNO）中的一种或多种。

优选的，所述聚乙烯醇为常温可溶于水的改性聚乙烯醇；改性淀粉为羧甲基淀粉。

优选的，该消失模涂料还包括防腐剂0.1份、颜色料0～0.5份，其中，防腐剂为百里酚。

优选的，所述的高强高韧铸钢消失模涂料的制备方法，包括：步骤1、无机晶须和聚丙烯纤维预处理：将无机晶须在0.01mol/L的稀酸中在常温下浸泡24h，然后抽干洗净烘干备用；将聚丙烯纤维放入稀释后的表面活性剂中在40～55℃下浸泡24h，然后抽干洗净烘干备用；步骤2：将所有材料放入搅拌机中，搅拌1小时后，加入水，混合搅拌3～5小时。

本发明的有益效果是：一种高强高韧铸钢消失模涂料及其制备方法，其各成分按重量配比为：耐火骨料100份、助烧剂2～4份、悬浮剂2～4份、粘结剂3～5份、增稠剂0.5～1.5份、消泡剂：0.5～0.8份、聚丙烯纤维0.1～0.5份、无机晶须0.5～3份、分散剂0.1～0.7份，其中，无机晶须为碳化硅晶须或石英纤维中的一种或多种，助烧剂为氧化铝微粉或气相二氧化硅中的一种或多种，本发明利用聚丙烯纤维和无机晶须对涂料进行复合，使得该消失模涂料具有较高的高中低温强度、较高的透气性、良好的蜡模润湿性和粘附性，同时落砂时涂层易剥落，可以批量使用于中小型铸钢件，同时利用其高强高韧的特性，可以运用于造型复杂的消失模铸钢件。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围限制于此。

实施例一。

本实施例的一种高强高韧铸钢消失模涂料，各成分按重量配比为：

a)耐火骨料：锆英粉75～80份、刚玉10～20份、莫来石5～15份；其中，锆英粉的硅酸锆含量＞85%，目数为140～200目；刚玉的氧化铝含量＞97%，目数为200～270目；莫来石的氧化铝含量＞70%，目数为100～120目；

b)助烧剂：氧化铝微粉2～3份；氧化铝微粉的目数为1600目；

c)悬浮剂：膨润土2～2.5份、凹凸棒土0.5～1份；

d)粘结剂：聚乙烯醇1.3～2份，白乳胶0.5～1.2份；所述聚乙烯醇为常温可溶于水的改性聚乙烯醇；

e)增稠剂：粘土1～1.3份；

f)消泡剂：聚乙烯醇用消泡剂0.5份；

g)聚丙烯纤维：0.1～0.3份；

h)无机晶须：碳化硅晶须1～2份；碳化硅晶须的长度为3～30um，长径比5～20；

i)分散剂：2-萘磺酸甲醛聚合物钠盐0.1份；

j)防腐剂：0.1份；防腐剂为百里酚；

k)颜色料：铁黄0.3份。

将上述成分按照如下步骤进行加工：

步骤1、无机晶须和聚丙烯纤维预处理：将无机晶须在0.01mol/L的稀酸中在常温下浸泡24h，然后抽干洗净烘干备用；将聚丙烯纤维放入稀释后的表面活性剂中在40～55℃下浸泡24h，然后抽干洗净烘干备用。

步骤2：将所有材料放入搅拌机中，搅拌1小时后，加入水，混合搅拌3～5小时。加入的水重量为分料重量的60～75%。

得到的消失模涂料按照按照JB/T9226-2008标准进行测试，测试结果见表1。

实施例二。

本实施例中各成分按重量配比为：

a)耐火骨料：锆英粉83份、刚玉12份、莫来石5份；其中，锆英粉的硅酸锆含量＞85%，目数为200目；刚玉的氧化铝含量＞97%，目数为200目；莫来石的氧化铝含量＞70%，目数为100目；

b)助烧剂：氧化铝微粉2.5份、气相二氧化硅0.2份；气相二氧化硅的规格为D50=0.5um；

c)悬浮剂：膨润土2份、凹凸棒土2份；

d)粘结剂：硼砂1份、改性淀粉3份；改性淀粉为羧甲基淀粉；

e)增稠剂：粘土1份、羧甲基纤维素钠0.5份；

f)消泡剂：磷酸酯1份；

g)聚丙烯纤维：0.4份；

h)无机晶须：石英晶须1.5份；

i)分散剂：木质素磺酸钠0.7份；

j)防腐剂：0.1份；防腐剂为百里酚；

k)颜色料：铁红0.5份。

将上述成分按照如下步骤进行加工：

步骤1、无机晶须和聚丙烯纤维预处理：将无机晶须在0.01mol/L的稀酸中在常温下浸泡24h，然后抽干洗净烘干备用；将聚丙烯纤维放入稀释后的表面活性剂中在40～55℃下浸泡24h，然后抽干洗净烘干备用。

步骤2：将所有材料放入搅拌机中，搅拌1小时后，加入水，混合搅拌3～5小时。加入的水重量为分料重量的55～65%。

得到的消失模涂料按照按照JB/T9226-2008标准进行测试，测试结果见表1。

实施例三。

本实施例中各成分按重量配比为：

a)耐火骨料：锆英粉70份、刚玉20份、莫来石10份；其中，锆英粉的硅酸锆含量＞85%，目数为140目；刚玉的氧化铝含量＞97%，目数为200目；莫来石的氧化铝含量＞70%，目数为150目；

b)助烧剂：氧化铝微粉4份；

c)悬浮剂：膨润土2份、凹凸棒土1份；

d)粘结剂：聚乙烯醇1份、改性淀粉1.5份；改性淀粉为羧甲基淀粉；

e)增稠剂：粘土1份、羧甲基纤维素钠0.5份；

f)消泡剂：聚乙烯醇用消泡剂1份；

g)聚丙烯纤维：0.2份；

h)无机晶须：碳化硅晶须2份，石英晶须1份；

i)分散剂：木质素磺酸钠0.3份；

j)防腐剂：0.1份；防腐剂为百里酚；

按照实施例一的步骤进行加工。

得到的消失模涂料按照按照JB/T9226-2008标准进行测试，三个实施例的测试结果见表1。

表1

本发明中加入的颜色料，如铁红、铁黄等，主要作用是调整涂料颜色，降低施工时的视觉疲劳。

本发明是加入了聚丙烯纤维和无机晶须，其中，聚丙烯纤维可以提高涂层的低温区强度和韧性，避免在搬运震实过程中，涂层出现开裂，脱落等现象。同时在受到金属液作用下，聚丙烯纤维迅速燃烧，形成排气通道增加了涂料的透气性。

而无机晶须不同于传统的无机粉体，因其独特的形貌（纤维状，内部结构完整，缺陷极少），使其具有较高的强度、韧性、耐磨性等优异性能。在高温下，无机晶须可以有效的支撑涂层强度。同时，无机晶须可以提高耐磨性，有效的抵抗金属液的冲刷。在聚丙烯纤维被烧失后，仍然能有效保持涂层稳定性。

本发明将两者有机结合起来加入到涂料当中，可以有效的提高单层涂层强度，因此在保持一定高温强度的基础上，可以减少施工次数，降低成本。使得开发出的铸钢用消失模涂料，具有较高的高中低温强度，较高的透气性，良好的蜡模润湿性和粘附性，同时落砂时涂层易剥落，可以批量使用于中小型铸钢件，同时利用其高强高韧的特性，可以运用于造型复杂的消失模铸钢件，市场前景良好。克服了现有技术中涂料层烧结温度高，中低温强度不足，在浇注中容易出现涂层裂纹，开裂，脱落等现象。造成铸件沾砂，变形，夹渣等缺陷，也避免了现有技术中为提高涂层的强度，增加施工次数，使涂层增厚，从而导致的透气性会明显下降，在浇注后，气体不能及时排出，容易导致涂层开裂等缺陷。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。