灰铸铁用消失模涂料及其制备方法.pdf

本发明公开了一种灰铸铁用消失模涂料及其制备方法，消失模涂料包括骨料，粘结剂，悬浮剂，表面活性剂，消泡剂，水和防腐剂，其中，采用回收清丸粉尘作为骨料中的一部分，使得最终制得的涂料透气性能好，针对厚壁铸件在浇注时能使高温气体迅速地、几乎不变量地排出涂层，将炭黑、气孔缺陷降至最少，另外还得确保不产生粘砂缺陷。提供的制备方法能够使消失模涂料混合均匀，利于后期的使用。本发明适用于消失模涂料的制备。

权利要求书
1.  一种灰铸铁用消失模涂料，其特征在于以重量计它包括如下原料：
骨料         99～100份，粘结剂   1.04～1.3份，悬浮剂   2.48～2.5份，
表面活性剂  1.46～1.5份，消泡剂  0.009～0.1份，防腐剂  0.072份～0.08份。

2.  根据权利要求1所述的灰铸铁用消失模涂料，其特征在于：所述的骨料以重量计，包括以下原料：
石英粉  76～84份，云母粉  6～8份，蛭石粉  2-4份，
凹凸棒土  4～6份，回收清丸粉尘  4～6份。

3.  根据权利要求2所述的灰铸铁用消失模涂料，其特征在于：所述的骨料的制备方法按照以下步骤顺序进行：
首先将石英粉、云母粉、蛭石粉、凹凸棒土、清丸回收粉尘按其重量份数依次加入搅拌提升机中，进行三次自动提升与搅拌，每次自动提升与搅拌的时间为10～12min，最终制得骨料。

4.  根据权利要求1所述的灰铸铁用消失模涂料，其特征在于：所述的粘结剂由乳胶粉和糊精组成，它们的重量比为5:8。

5.  根据权利要求1所述的灰铸铁用消失模涂料，其特征在于：所述的悬浮剂由羧甲基纤维素钠和钠基膨润土组成，它们的重量比为1:1.5。

6.  根据权利要求1所述的灰铸铁用消失模涂料，其特征在于：所述的表面活性剂由六偏磷酸钠和三聚磷酸钠组成，它们的重量比为1:2。

7.  根据权利要求1所述的灰铸铁用消失模涂料，其特征在于：所述的消泡剂为有机硅。

8.  根据权利要求1所述的灰铸铁用消失模涂料，其特征在于：所述的防腐剂由氧化锌和苯甲酸钠组成，它们的重量比为1:3。

9.  一种如权利要求1～8中任一项所述的灰铸铁用消失模涂料的制备方法，其特征在于它按照以下步骤顺序进行：
（1）将骨料置于搅拌提升机中后，将消泡剂、防腐剂和表面活性剂加入搅拌机中心搅拌10min；
（2）将悬浮剂和粘结剂依次加入搅拌提升机中，经过三次搅拌与提升工序，每次自动提升与搅拌的时间为8～10min，充分地将加入搅拌机的物料混合均匀，最终制得消失模涂料。

说明书灰铸铁用消失模涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于铸造领域，涉及一种涂料及其制备方法，具体涉及一种灰铸铁用消失模涂料及其制备方法。
背景技术
消失模铸造（又称实型铸造）是将与铸件形状相同的泡沫模型﹙或几件粘结组合成模型簇﹚刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振动造型，在负压下浇注，使模型气化，液体金属占据模型位置，凝固冷却后形成铸件的新型铸造方法。
现有技术中灰铸铁用消失模涂料大都由石英粉、石墨粉、钠基膨润土、水溶性酚醛树脂、羧甲基纤维素钠、聚醋酸乙烯乳液、OP-10、正辛醇和水组成，其制备方法是先将钠基膨润土及羧甲基纤维素钠用适量水浸泡24h，然后依次把石英粉、石墨粉、水溶性酚醛树脂、聚醋酸乙烯乳液及溶剂水加入搅拌机中搅拌30min,再将浸泡好的钠基膨润土和羧甲基纤维素钠、OP-10、正辛醇及补充水一同加入，搅拌60min后放入容器中静置待用。通过上述配方及制备方法所制得的消失模涂料在使用中存在铸件粘砂现象、特别是在壁厚部位。另外，铸件碳缺陷部位较多，尤其是出现在壁厚部位及铸件顶部。
因此，研究一种能够解决现有技术不足的消失模涂料是具有重要意义的。
发明内容
本发明要解决的技术问题，是提供一种灰铸铁用消失模涂料及其制备方法，采用回收清丸粉尘作为骨料中的一部分，使得最终制得的涂料透气性能好，针对厚壁铸件在浇注时能使高温气体迅速地、几乎不变量地排出涂层，将炭黑、气孔缺陷降至最少，另外还得确保不产生粘砂缺陷。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种灰铸铁用消失模涂料，以重量计，包括如下原料：
骨料   99～100份，粘结剂  1.04～1.3份，悬浮剂  2.48～2.5份，
表面活性剂  1.46～1.5份，消泡剂  0.009～0.1份，防腐剂  0.072～0.08份。
作为本发明的一种限定，所述的骨料以重量计，包括如下原料：
石英粉  76～84份，云母粉  6～8份，蛭石粉  2-4份，凹凸棒土  4～6份，回收清丸粉尘  4～6份。
其中，回收清丸粉尘是一种回收涂料骨料，主要成分是石英粉，是一种可回收利用的物质，该物质回收后经水洗、烘干、筛选等工序处理，即可再次使用。由于经过高温及机械作用其外观与相变都发生了变化，微观观察棱角很少，体积相变也趋于平稳，所以将它作为骨料加入涂料中，用量少但作用大，其原理在于它较其它骨料表面光滑，聚苯乙烯高温气体穿过时涂挂性小，空隙通道畅通可以使大量气体通过，相对地炭黑缺陷机率就低。另外，由于它相变稳定，受热时颗粒之间位移很小，加之它镶嵌于其它骨料之间，故高温金属液不能通过涂料层渗入型砂，起到防粘砂作用。
作为上述限定的进一步限定，所述的骨料的制备方法按照以下步骤顺序进行：
首先将石英粉、云母粉、蛭石粉、凹凸棒土、清丸回收粉尘按其重量份数依次加入搅拌提升机中，进行三次自动提升与搅拌，每次自动提升与搅拌的时间为10～12min，最终制得骨料。
作为本发明的另一种限定，所述的粘结剂由乳胶粉和糊精组成，它们的重量比为5:8。
粘接剂使用乳胶粉和糊精，两者配合使用方能达到最佳的工艺与工作性能，如果其比例发生变化，都会引起性能变化，如模型浸涂后表面开裂或浇注时塌箱等。
作为本发明的另一种限定，所述的悬浮剂由羧甲基纤维素钠和钠基膨润土组成，它们的重量比为1:1.5。
羧甲基纤维素钠和钠基膨润土，这两种物质按其比例配合使用可使悬浮作用达到最佳状态。羧甲基纤维素钠在20～45℃下，粘结作用迅速上升，此范围符合工作温度，也就是操作者适应在20～38℃环境工作。钠基膨润土除了具有悬浮作用外，还具有高温粘结辅助的作用。上述两种物质配伍是依据各自性质先确定比例，然后经过多次试验得到最佳效果才确定的，若更改任一物质的比例，要么搅拌后的涂料表层有水，要么就是涂料太黏无法浸涂（或刷涂）。
作为本发明的另一种限定，所述的表面活性剂由六偏磷酸钠和三聚磷酸钠组成，它们的重量比为1:2。
其中的三聚磷酸钠Na5P3O10符合GB1034-1036-91食品级标准，六偏磷酸钠和三聚磷酸钠这两种食品级别添加剂物质是依据亲油基和亲水基的比例以及酸碱度进行理论计算的。在实际操作过程中受到其它因素的干扰，经过多次试验调整，最后确定的比例份数。如果两者的比例发生变化就会出现所制得的涂料在使用过程中涂挂不上，或出现涂料流淌太多的现象。
作为本发明的另一种限定，所述的消泡剂为有机硅。
作为本发明的另一种限定，所述的防腐剂由氧化锌和苯甲酸钠组成，它们的重量比为1:3。
本发明还提供了上述消失模涂料的制备方法，它按照以下步骤顺序进行：
（1）将骨料置于搅拌提升机中，后将防腐剂和表面活性剂按其重量份数加入搅拌机中心搅拌10min；
（2）将悬浮剂和粘结剂按其重量份数依次加入搅拌提升机重，经过三次搅拌与提升工序，每次自动提升与搅拌的时间为8～10min，充分地将加入搅拌机的物料混合均匀，最终制得消失模涂料。
在使用时，将消失模涂料与水按照重量比为1∶0.75～0.9的比例加入到涂料搅拌机中，搅拌时间为60～90min，即可直接使用。
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，所取得的技术进步在于：
本发明将回收清丸粉尘添加做骨料，使其在制备过程中经过高温及机械作用外观与相变都发生了变化，微观观察棱角很少，体积相变也趋于平稳，将它作为骨料加入涂料中，用量少但作用大，其原理在于它较其它骨料表面光滑，聚苯乙烯高温气体穿过时涂挂性小，空隙通道畅通可以使大量气体通过，相对地炭黑缺陷机率就低。另外，由于它相变稳定，受热时颗粒之间位移很小，加之它镶嵌于其它骨料之间，故高温金属液不能通过涂料层渗入型砂，起到防粘砂作用。
本发明所提供的灰铸铁用消失模涂料为水基涂料，较现有技术中使用的醇基涂料更加环保，并且成本降低，醇基涂料所用辅料大部分为有机物，单就有机膨润土而言，它的价位是无机普通膨润土价位的12～15倍，且来源有限；除此之外，有机物增多无疑给浇注带来许多问题，比如呛火、铸件气孔、滴瘤等，另外搅拌后的涂料必须在短期内用完，这样一来对模型浸涂操作工的素质要求较高，无形中增加了人力资源的成本且限制了择工的范围。水基涂料相比之下只是增加烘干工序，运作成本以能够容纳15吨铸件模型的100M3烘干室为例，日平均耗电120度，电均价1.1元／度，日烘干成本132元，3次即可完工，每吨铸件平均烘干成本26.4元。这里只是冬天完全按烘干计算，遇春、夏、秋三个季节，模型浸涂后风干，只是组装后再烘干一次，其成本只是原来的三分之一，即9元左右。全年平均日烘干成本12.3元，而醇基涂料中的有机醇溶剂的使用成本就远高于本发明，综合比较本发明的成本较醇基涂料有大幅度的降低。
本发明所制得的灰铸铁用消失模涂料对厚壁铸件在浇注时，能使高温气体迅速地、几乎不变量地排出涂层，将炭黑、气孔缺陷降至最少，另外还杜绝了粘砂缺陷的发生。
本发明适用于灰铸铁用消失模涂料的制备。
本发明下面将结合具体实施例作进一步详细说明。
具体实施方式
实施例１    一种灰铸铁用消失模涂料及其制备方法
一种灰铸铁用消失模涂料，它包括如下原料：
石英粉  84 kg，云母粉  6 kg，蛭石粉  2 kg，凹凸棒土  4 kg，
回收清丸粉尘  4 kg，乳胶粉  0.5 kg，糊精0.8 kg，
羧甲基纤维素钠  1.0 kg，钠基膨润土1.5 kg，六偏磷酸钠0.5 kg，
三聚磷酸钠1.0 kg，有机硅  0.1 kg，氧化锌0.02 kg，苯甲酸钠0.06 kg。
其制备方法按照以下步骤顺序进行：
（1）骨料的制备：首先将石英粉、云母粉、蛭石粉、凹凸棒土、清丸回收粉尘依次加入搅拌提升机中，进行三次自动提升与搅拌，每次自动提升与搅拌的时间为12min，最终制得骨料。
（2）将骨料滞在搅拌提升机中，后将氧化锌、苯甲酸钠、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠加入搅拌机中心搅拌10min；
（3）将羧甲基纤维素钠、钠基膨润土、乳胶粉、糊精依次加入搅拌提升机中，经过三次搅拌与提升工序，每次自动提升与搅拌的时间为8min，充分地将加入搅拌机的物料混合均匀。
在使用时，将灰铸铁用消失模涂料与水按照重量比为1∶0.8的比例加入到涂料搅拌机中，搅拌时间为60min，即可直接使用。所制得的灰铸铁用消失模涂料对厚壁铸件在浇注时，能使高温气体迅速地、几乎不变量地排出涂层，将炭黑、气孔缺陷降至最少，另外还确保了不产生粘砂的缺陷。
实施例2-6   灰铸铁用消失模涂料及其制备方法
实施例2-6分别为一种灰铸铁用消失模涂料及其制备方法，与实施例1的原料与制备方法相似，不同之处仅在于原料的用量及制备方法中所涉及的制备参数不同，具体如下表所示：
表1   实施例2-6中骨料的原料组成及制备方法中所涉及的技术参数

表2    实施例2-6中原料的用量及制备方法中所涉及的制备参数

实施例2-6所制得的灰铸铁用消失模涂料对厚壁铸件在浇注时，能使高温气体迅速地、几乎不变量地排出涂层，将炭黑、气孔缺陷降至最少，另外还确保了不产生粘砂的缺陷。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述技术内容作为启示加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作出的简单修改，等同变化与改型，仍属于本发明权利要求的保护范围。