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1、(10)申请公布号 CN 103302238 A (43)申请公布日 2013.09.18 CN 103302238 A *CN103302238A* (21)申请号 201310252785.7 (22)申请日 2013.06.24 B22C 3/02(2006.01) B22C 9/04(2006.01) (71)申请人 朱小英 地址 315181 浙江省宁波市鄞州区横街镇横 街东路 50 号 (72)发明人 朱小英 (54) 发明名称 一种低成本、 高性能消失模铸造涂料的制备 方法 (57) 摘要 本发明公开了一种低成本、 高性能的消失模 铸造涂料的制备方法， 本发明以石英粉 20-25。
2、， 铝矾土 20-25和炼钢废渣 50-60组成复合耐 火骨料， 并配合悬浮剂、 粘接剂和其他辅料制备成 消失模耐火涂料， 上述各组份之间的作用达到协 同。在降低了耐火骨料成本进而降低涂料整体成 本的情况下， 获得了高耐火度、 高悬浮性、 高透气 性能的高性能消失模铸造涂料。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 (10)申请公布号 CN 103302238 A CN 103302238 A *CN103302238A* 1/1 页 2 1. 一种低成本、 高性能的消失模铸造涂料的制备。
3、方法， 其特征在于， 该涂料以重量份计 由下列组份组成 ： 耐火骨料100份， 其中-160-+320目石英粉占20-25， -160-+320目铝矾 土占 20-25， -160-+320 目炼钢废渣占 50-60， 其余组份均以耐火骨料 100 份计， 其中聚 乙酸乙烯乳液 4-5 份， 硫酸铝 3.5-4.5 份， 硅藻土 1.5-2 份， 磷酸氢二钠 0.4-0.6 份， 钙基膨 润土 8-10 份， 苯甲酸钠 0.4-0.6 份， 正辛醇 0.05-0.1 份， 羧甲基纤维素钠 1.6-2.0 份， 乙酸 乙酯 0.05-0.08 份， 聚乙烯烷基醇醚 0.04-0.06 份和水 3。
4、2-38 份， 所述制备方法包括下列步 骤 ： 1) 将石英粉、 铝矾土和炼钢废渣按上述比例放入球磨机中球磨 1-2 小时， 混合均匀， 然 后过筛， 得到 -160-+320 目的混合耐火骨料 ； 2) 将水加入反应釜中， 开启反应釜， 搅拌速度为 ： 130-150r/min， 在搅拌状态下向反应 釜中加入羧甲基纤维素钠， 加热， 将反应釜的温度缓慢升至 70-80， 恒温搅拌 5-8min， 在 搅拌状态下向反应釜中加入硫酸铝， 搅拌 2-3min 后依次向反应釜中加入磷酸氢二钠、 苯甲 酸钠、 钙基膨润土、 硅藻土 ； 继续搅拌 15-20min， 制得混合溶液 ； 3) 将第 1) 。
5、步制备的混合耐火骨料加入第 2) 步制备的混合溶液中， 提高转速至 800-1000 转 / 分， 搅拌 20-30 分钟 ； 4) 然后依次向反应釜中加入聚乙烯烷基醇醚、 聚乙酸乙烯乳液、 正辛醇、 乙酸乙酯， 再 搅拌 12-18min 后出料。 权 利 要 求 书 CN 103302238 A 2 1/4 页 3 一种低成本、 高性能消失模铸造涂料的制备方法 技术领域 0001 本发明涉及铸造领域， 特别涉及消失模铸造技术领域。 背景技术 0002 消失模铸造是将与铸件尺寸形状完全相同的塑料泡沫模型与相同材质制成的浇 冒口系统粘结组合成模型簇， 刷涂消失模涂料并干燥后， 埋在专用砂箱的干。
6、砂中振动紧实 造型， 用真空设备接上专用砂箱抽真空， 在铸型内保持一定负压的条件下浇注高温金属液， 使模型熔融和气化， 分解产物通过涂料 / 铸型界面逸出， 液态金属占据模型位置， 凝固冷却 后形成铸件的一种铸造方法。消失模铸造具有铸件尺寸精度高、 污染少、 成本低等突出优 点， 被誉为 “21 世纪的铸造技术” 和 “铸造工业的绿色革命” 。 0003 与一般砂型铸造涂料不同， 消失模铸造用涂料不是涂覆在铸型型腔上， 而是涂覆 在泡沫塑料模型上。 当泡沫塑料模型被液态金属置换时， 涂层实际上起到的是铸型作用， 因 而有 “涂料即是铸型” 之说。浇注时， 泡沫塑料热分解产生的大量气体要通过耐火。
7、涂料和干 砂间空隙方能排出铸型外。耐火涂料对消失模模样的气化、 金属液充填和铸件的形成等起 着十分重要的作用。 0004 涂料是消失模铸造能否成功地用于生产的三大关键工艺因素之一， 它是保证铸件 表面质量和防止出现各种缺陷的关键措施。涂料的性质不仅影响模样的气化和气体的迁 移， 而且与铸件表面质量、 表面缺陷、 铸件精度乃至铸件内在质量等都密切相关。有研究者 认为消失模铸造技术用于大批量生产成功与否， 30取决于涂料 ( 消失模技术的应用及其 展望 ， 作者 ： 王忠祥， 期刊信息 ：科技信息 ， 2007， (7) ： 39)。目前国内有 60的消失模铸 件的废品与涂料质量有关。 0005 。
8、虽然消失模铸造工艺自问世以来得到较快发展， 但涂料技术一直困扰着铸件成品 率难以较大的提高， 其主要原因是由于涂料的质量不能满足消失模铸造工艺的要求。消失 模铸造涂料主要由耐火粉料、 粘接剂、 溶剂、 悬浮剂以及特殊附加物所组成。耐火粉料是涂 料的重要组分， 其性质决定了涂料的性质。铸造涂料在选择耐火粉料时， 要考虑到许多性 质， 如耐火度、 热膨胀系数、 高温下化学稳定性以及原材料来源、 价格和对人及环境的影响 程度等。中国专利申请号 201110392557.0 公开了一种消失模铸造涂料的制备方法， 其以锆 英粉、 高岭土和刚玉粉作为涂料的耐火骨料， 然而， 锆英粉耐火性能优良， 但大量依。
9、赖进口， 价格居高不下， 涂料成本很高 ； 另外， 锆英粉的伴生矿粉具有放射性。刚玉粉是良好的耐火 材料， 但资源短缺， 价格昂贵， 不利于推广使用。 此外， 消失模涂料还要求具有较高的悬浮性 能和常温、 高温透气性能， 这与涂料的耐火骨料和悬浮剂具有一定的关系。 随着技术的发展 和节能环保要求的提高以及降低成本的要求， 上述专利的涂料虽然性能较好， 但不利于推 广使用， 并且个别性能指标仍有待提高 发明内容 0006 针对现有技术的不足， 本发明的目的之一在于提供一种低成本、 高性能的消失模 说 明 书 CN 103302238 A 3 2/4 页 4 铸造涂料的制备方法。 0007 为实现。
10、上述目的， 本发明采用的技术方案如下 ： 0008 一种低成本、 高性能的消失模铸造涂料的制备方法， 该涂料以重量份计由下列组 份组成 ： 耐火骨料 100 份， 其中 -160-+320 目石英粉占 20-25， -160-+320 目铝矾土占 20-25， -160-+320 目炼钢废渣占 50-60， 其余组份均以耐火骨料 100 份计， 其中聚乙酸 乙烯乳液 4-5 份， 硫酸铝 3.5-4.5 份， 硅藻土 1.5-2 份， 磷酸氢二钠 0.4-0.6 份， 钙基膨润土 8-10 份， 苯甲酸钠 0.4-0.6 份， 正辛醇 0.05-0.1 份， 羧甲基纤维素钠 1.6-2.0 份。
11、， 乙酸乙酯 0.05-0.08 份， 聚乙烯烷基醇醚 0.04-0.06 份和水 32-38 份， 所述制备方法包括下列步骤 ： 0009 1) 将石英粉、 铝矾土和炼钢废渣按上述比例放入球磨机中球磨 1-2 小时， 混合均 匀， 然后过筛， 得到 -160-+320 目的混合耐火骨料 ； 0010 2) 将水加入反应釜中， 开启反应釜， 搅拌速度为 ： 130-150r/min， 在搅拌状态 下向反应釜中加入羧甲基纤维素钠， 加热， 将反应釜的温度缓慢升至 70-80， 恒温搅拌 5-8min， 在搅拌状态下向反应釜中加入硫酸铝， 搅拌 2-3min 后依次向反应釜中加入磷酸氢 二钠、 苯。
12、甲酸钠、 钙基膨润土、 硅藻土 ； 继续搅拌 15-20min， 制得混合溶液 ； 0011 3) 将第 1) 步制备的混合耐火骨料加入第 2) 步制备的混合溶液中， 提高转速至 800-1000 转 / 分， 搅拌 20-30 分钟 ； 0012 4) 然后依次向反应釜中加入聚乙烯烷基醇醚、 聚乙酸乙烯乳液、 正辛醇、 乙酸乙 酯， 再搅拌 12-18min 后出料。 0013 本发明的有益效果是 ： 0014 以下技术效果主要针对中国专利申请号 201110392557.0 的技术方案进行对比， 以下将其简称为 “比较例” 。 0015 (1) 与比较例相比， 本发明不采用锆英粉、 高岭土。
13、和刚玉粉这些价格相对昂贵的 耐火骨料， 取而代之的采用石英粉、 铝矾土和转炉废渣， 这些材料来源广泛， 且价格低廉 ； 其 中， 转炉废渣主要由氧化钙、 氧化铁、 氧化硅等组成， 耐火度高， 我国转炉废渣综合利用率较 低， 利用水平相对比较落后， 大多属于初级利用， 通常用于筑路、 生产水泥、 回填工程材料及 返回烧结等， 剩余的仍然作为废物遗弃， 继续堆积， 将其用于消失模铸造涂料的耐火骨料还 没有见到报道， 因此， 以转炉废渣作为耐火骨料的主要成分， 既可以节省涂料成本， 又可以 废物利用， 解决转炉废渣遗弃问题， 根据测算， 本发明的耐火骨料的成本比比较例的复合耐 火骨料的成本低 30-。
14、40。 0016 (2) 本发明三种耐火骨料的耐火度达到协同， 取得了 1+1 大于 2 的技术效果， 如下 表所示 ： 0017 材料石英粉铝矾土炼钢废渣本申请耐火骨料比较例耐火骨料 耐火度，16901790约 17501820-18501720-1760 0018 (3)本发明涂料具有良好的悬浮性能， 放置72小时后悬浮率为98.3-99.2， 而比 较例的涂料放置 72 小时后悬浮率 96-97.5。 0019 (4) 本发明涂料具有较高的常温和高温透气性能， 涂层的常温透气性高于 13cm2(kPamin)-1， 高温透气性大于 24cm2(kPamin)-1。而比较例的涂料的常温透气。
15、 说 明 书 CN 103302238 A 4 3/4 页 5 性为 7-9cm2(kPamin)-1， 高温透气性为 16-18cm2(kPamin)-1。 0020 (5) 此外， 本发明涂料触变率为 15 -17 ； 涂料的涂刷指数、 滴淌量和滴淌时间 分别约为 6.0， 0.3g 和 12s。本发明制备的涂料的常温强度和高温强度高 ； 采用该涂料生产 铸件， 铸件表面光滑、 无冷隔、 不粘砂 ； 适于各种钢的消失模铸造。 0021 (6) 本发明的制备方法先将耐火骨料进行球磨混合， 保证其混合均匀度， 为三种骨 料之间的协同效果起到保证作用， 并使得制备的涂料的得以最大程度的发挥。 具。
16、体实施方式 0022 实施例一 0023 一种低成本、 高性能的消失模铸造涂料的制备方法， 该涂料以重量份计由下列 组份组成 ： 耐火骨料 100 份， 其中 -160-+320 目石英粉占 20， -160-+320 目铝矾土占 20， -160-+320 目炼钢废渣占 60， 其余组份均以耐火骨料 100 份计， 其中聚乙酸乙烯乳 液 4 份， 硫酸铝 4.5 份， 硅藻土 1.5 份， 磷酸氢二钠 0.6 份， 钙基膨润土 8 份， 苯甲酸钠 0.6 份， 正辛醇 0.05 份， 羧甲基纤维素钠 2.0 份， 乙酸乙酯 0.05 份， 聚乙烯烷基醇醚 0.06 份和 水 32 份， 所述。
17、制备方法包括下列步骤 ： 0024 1) 将石英粉、 铝矾土和炼钢废渣按上述比例放入球磨机中球磨 1 小时， 混合均匀， 然后过筛， 得到 -160-+320 目的混合耐火骨料 ； 0025 2) 将水加入反应釜中， 开启反应釜， 搅拌速度为 ： 130r/min， 在搅拌状态下向反应 釜中加入羧甲基纤维素钠， 加热， 将反应釜的温度缓慢升至 80， 恒温搅拌 5min， 在搅拌状 态下向反应釜中加入硫酸铝， 搅拌 3min 后依次向反应釜中加入磷酸氢二钠、 苯甲酸钠、 钙 基膨润土、 硅藻土 ； 继续搅拌 15min， 制得混合溶液 ； 0026 3) 将第 1) 步制备的混合耐火骨料加入第。
18、 2) 步制备的混合溶液中， 提高转速至 800 转 / 分， 搅拌 30 分钟 ； 0027 4) 然后依次向反应釜中加入聚乙烯烷基醇醚、 聚乙酸乙烯乳液、 正辛醇、 乙酸乙 酯， 再搅拌 12min 后出料。 0028 该实施例制备的涂料的耐火度为 1820， 悬浮率为 98.5， 常温透气性为 13cm2(kPamin)-1， 高温透气性为 25cm2(kPamin)-1。触变率为 15 ； 涂料的涂刷指 数、 滴淌量和滴淌时间分别约为 6.0， 0.3g 和 12s。 0029 实施例二 0030 一种低成本、 高性能的消失模铸造涂料的制备方法， 该涂料以重量份计由下列 组份组成 ： 。
19、耐火骨料 100 份， 其中 -160-+320 目石英粉占 25， -160-+320 目铝矾土占 25， -160-+320 目炼钢废渣占 50， 其余组份均以耐火骨料 100 份计， 其中聚乙酸乙烯乳 液5份， 硫酸铝3.5份， 硅藻土2份， 磷酸氢二钠0.4份， 钙基膨润土10份， 苯甲酸钠0.4份， 正辛醇 0.1 份， 羧甲基纤维素钠 1.6 份， 乙酸乙酯 0.08 份， 聚乙烯烷基醇醚 0.04 份和水 38 份， 所述制备方法包括下列步骤 ： 0031 1) 将石英粉、 铝矾土和炼钢废渣按上述比例放入球磨机中球磨 2 小时， 混合均匀， 然后过筛， 得到 -160-+320 。
20、目的混合耐火骨料 ； 0032 2) 将水加入反应釜中， 开启反应釜， 搅拌速度为 ： 150r/min， 在搅拌状态下向反应 釜中加入羧甲基纤维素钠， 加热， 将反应釜的温度缓慢升至 70， 恒温搅拌 8min， 在搅拌状 说 明 书 CN 103302238 A 5 4/4 页 6 态下向反应釜中加入硫酸铝， 搅拌 2min 后依次向反应釜中加入磷酸氢二钠、 苯甲酸钠、 钙 基膨润土、 硅藻土 ； 继续搅拌 20min， 制得混合溶液 ； 0033 3) 将第 1) 步制备的混合耐火骨料加入第 2) 步制备的混合溶液中， 提高转速至 1000 转 / 分， 搅拌 20 分钟 ； 0034 。
21、4) 然后依次向反应釜中加入聚乙烯烷基醇醚、 聚乙酸乙烯乳液、 正辛醇、 乙酸乙 酯， 再搅拌 18min 后出料。 0035 该实施例制备的涂料的耐火度为 1835， 悬浮率为 98.9， 常温透气性为 14cm2(kPamin)-1， 高温透气性为 24cm2(kPamin)-1。触变率为 16 ； 涂料的涂刷指 数、 滴淌量和滴淌时间分别约为 6.0， 0.3g 和 12s。 0036 实施例三 0037 一种低成本、 高性能的消失模铸造涂料的制备方法， 该涂料以重量份计由下列 组份组成 ： 耐火骨料 100 份， 其中 -160-+320 目石英粉占 22.5， -160-+320 目。
22、铝矾土占 22.5， -160-+320 目炼钢废渣占 55， 其余组份均以耐火骨料 100 份计， 其中聚乙酸乙烯 乳液 4.5 份， 硫酸铝 4 份， 硅藻土 1.8 份， 磷酸氢二钠 0.5 份， 钙基膨润土 9 份， 苯甲酸钠 0.5 份， 正辛醇 0.08 份， 羧甲基纤维素钠 1.8 份， 乙酸乙酯 0.07 份， 聚乙烯烷基醇醚 0.05 份和 水 35 份， 所述制备方法包括下列步骤 ： 0038 1) 将石英粉、 铝矾土和炼钢废渣按上述比例放入球磨机中球磨 1.5 小时， 混合均 匀， 然后过筛， 得到 -160-+320 目的混合耐火骨料 ； 0039 2) 将水加入反应釜。
23、中， 开启反应釜， 搅拌速度为 ： 140r/min， 在搅拌状态下向反应 釜中加入羧甲基纤维素钠， 加热， 将反应釜的温度缓慢升至 75， 恒温搅拌 6min， 在搅拌状 态下向反应釜中加入硫酸铝， 搅拌 3min 后依次向反应釜中加入磷酸氢二钠、 苯甲酸钠、 钙 基膨润土、 硅藻土 ； 继续搅拌 18min， 制得混合溶液 ； 0040 3) 将第 1) 步制备的混合耐火骨料加入第 2) 步制备的混合溶液中， 提高转速至 900 转 / 分， 搅拌 25 分钟 ； 0041 4) 然后依次向反应釜中加入聚乙烯烷基醇醚、 聚乙酸乙烯乳液、 正辛醇、 乙酸乙 酯， 再搅拌 15min 后出料。。
24、 0042 该实施例制备的涂料的耐火度为 1850， 悬浮率为 99.2， 常温透气性为 15cm2(kPamin)-1， 高温透气性为 26cm2(kPamin)-1。触变率为 17 ； 涂料的涂刷指 数、 滴淌量和滴淌时间分别约为 6.0， 0.3g 和 12s。 0043 申请人声明， 本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程， 但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程， 即不意味着本发明必须依赖上述详细 工艺设备和工艺流程才能实施。 所属技术领域的技术人员应该明了， 对本发明的任何改进， 对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、 具体方式的选择等， 均落在本发明的 保护范围和公开范围之内。 说 明 书 CN 103302238 A 6 。