釩鐵渣-硼泥消失模鑄造涂料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于消失模鑄造涂料領(lǐng)域，尤其涉及一種釩鐵渣-硼泥消失模鑄造涂料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]消失模鑄造技術(shù)是鑄造行業(yè)中新興的一種鑄造工藝方法，消失模鑄造工藝是指用泡沫塑料(EPS、ETMMA或EPMMA)制作成與所需鑄件形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小完全相同的模樣，涂刷耐火涂料后烘干，埋入特殊砂箱干砂(一般使用石英砂)中造型，在保持一定負(fù)壓狀態(tài)下進(jìn)行澆注，模樣受熱氣化分解，金屬熔液不斷占據(jù)模型位置后最終成型。消失模鑄造在國(guó)內(nèi)主要稱為干砂實(shí)型鑄造、負(fù)壓實(shí)型鑄造，國(guó)外簡(jiǎn)稱EPC鑄造。
[0003]目前最為成熟的消失模鑄造工藝是用于汽車鑄件的批量生產(chǎn)，所生產(chǎn)的產(chǎn)品有鋁合金鑄件(如進(jìn)氣管、缸體、缸蓋等)和鑄鐵件(如曲軸、缸蓋、變速器殼體、排氣管等)。國(guó)內(nèi)外實(shí)踐證明，消失模鑄造在生產(chǎn)汽車鑄件方面具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α．?dāng)前，我國(guó)的汽車工正處在發(fā)展時(shí)期，預(yù)計(jì)在今后的一段時(shí)期內(nèi)汽車鑄件產(chǎn)量會(huì)有較大幅度的增加，同時(shí)對(duì)汽車鑄件質(zhì)量的要求將會(huì)更加嚴(yán)格。汽車工業(yè)的發(fā)展，為我國(guó)鑄造行業(yè)帶來了機(jī)遇與挑戰(zhàn)，也為在我國(guó)推廣和發(fā)展消失模鑄造技術(shù)帶來了新的契機(jī)。
[0004]消失模鑄造用于大批量生產(chǎn)成功與否，50%取決于模樣，30%取決于涂料，20%取決于其它工藝因素。毋庸置疑，涂料是獲得優(yōu)質(zhì)鑄件必不可少的工藝環(huán)節(jié)，科研和生產(chǎn)都已證實(shí)，對(duì)于消失模鑄造工藝，涂料可使其獲得成功的潛力大大增加。國(guó)外對(duì)消失模鑄造涂料的研究起步較早，己經(jīng)有一些商品性的涂料，但是價(jià)格偏貴，導(dǎo)致生產(chǎn)成本提高，在一定程度上限制了消失模鑄造工藝的發(fā)展。目前，中國(guó)已有多家高校和研究單位開展針對(duì)消失模鑄造的模樣材料、成型工藝、涂料技術(shù)、工裝設(shè)備等各個(gè)環(huán)節(jié)的研究開發(fā)工作，取得一定的成就，但與國(guó)外相比仍有較大差距，例如涂料的商品化程度很差。因此，為促進(jìn)消失模鑄造這一先進(jìn)制造技術(shù)的推廣應(yīng)用，結(jié)合國(guó)內(nèi)資源情況，從研究涂料的各組分種類和加入量對(duì)涂料性能的影響入手，研制適合我國(guó)國(guó)情的成本低、質(zhì)量好的消失模鑄造涂料，實(shí)現(xiàn)消失模鑄造涂料的國(guó)產(chǎn)化是非常必要的。
[0005]釩是鋼鐵材料中重要的合金添加劑，被稱為鋼里的“維生素”。目前釩產(chǎn)品主要有五氧化二釩、三氧化二釩、氮化釩、釩鐵合金等。在傳統(tǒng)的釩產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生大量廢渣，如提釩尾渣、釩鐵渣、廢硫酸鈉等，堆放處理對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生很大危害。如何對(duì)釩產(chǎn)品生產(chǎn)廢渣綜合利用，對(duì)保護(hù)環(huán)境，增加經(jīng)濟(jì)效益具有重要的意義。
[0006]硼泥是生產(chǎn)硼酸、硼砂等產(chǎn)品產(chǎn)生的廢渣，為灰白色、黃白色粉狀固體，呈堿性，含氧化硼和氧化鎂等組分，俗稱“硼泥”。硼泥的堆存處置不僅占用大量土地，而且會(huì)使堆場(chǎng)附近的土壤堿化并引起硼的迀移轉(zhuǎn)化，造成環(huán)境污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種能克服上述缺陷，利用釩鐵渣-硼泥生產(chǎn)使用性能優(yōu)良、生產(chǎn)成本低的消失模鑄造涂料，以達(dá)到綜合回收利用釩鐵渣-硼泥并降低生產(chǎn)消失模鑄造涂料成本的目的。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種釩鐵渣-硼泥消失模鑄造涂料，其特征在于，所述消失模鑄造涂料由以下重量份的原料組成:
釩鐵渣30-36份硼泥28-34份鎂砂18-23份膨潤(rùn)土7-10份碳化娃6-8份鋯石4~6份云母粉2-4份凸棒粘土2-5份玻璃微珠2-4份氟硅酸鈉2~4份
T -甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷4-6份
單烷氧基三(二辛基磷酰氧基)鈦酸酯6-8份
聚酰亞胺改性聚醚醚酮樹脂3-4份
聚丙二醇二縮水甘油醚0.3-0.6份
丙二醇甲醚醋酸酯0.4-0.7份
聚乙酸乙烯乳液0.5-0.7份硅酸鋁纖維2~3份二甲基硅油1~3份木質(zhì)素磺酸鈉2~3份季戊四醇1-3份乙醇22-30份水6-13份；
所述釩鐵渣的化學(xué)成分為:Al20378-83 wt%，CaO 10-17 wt%，MgO 1-2.5 wt%，F(xiàn)e2O30.2—0.8 wt%，S12 0.6-0.8 wt%，VOx 1.3-4 wt% ；
所述硼泥的化學(xué)成分為 S12 25.4wt%, Al2O3 8wt%，CaO 1.8wt%, Fe2O3 4.7wt%，MgO33.5wt% ；
所述鎂砂中氧化鎂含量多95wt% ;
所述鋯石的化學(xué)成分為:Zr02 6 3.24 wt %，S12 30.56 wt %。
[0009]所述的釩鐵渣-硼泥消失模鑄造涂料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
1)將30-36份釩鐵渣、28-34份硼泥、18-23份鎂砂、7_10份膨潤(rùn)土、6_8份碳化硅、4~6份鋯石、2-4份云母粉、2-5份凸棒粘土、2-4份玻璃微珠、2-4份氟硅酸鈉放入球磨機(jī)中球磨2小時(shí)，混合均勻，然后過篩，得到200目以下的混合物料；
2)開啟反應(yīng)釜，將4-6份γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、6-8份單烷氧基三(二辛基磷酰氧基)鈦酸酯、22-30份乙醇、6-13份水加入到反應(yīng)釜中，在攪拌下進(jìn)行水解反應(yīng)，轉(zhuǎn)速為1200r/min，反應(yīng)溫度為80°C，攪拌時(shí)間為30min，得到偶聯(lián)劑的醇水溶液；
3)將步驟I)所得混合物料加入到步驟2)中偶聯(lián)劑的醇水溶液中，在80°C下攪拌2小時(shí)；然后再將3-4份聚酰亞胺改性聚醚醚酮樹脂、0.3-0.6份聚丙二醇二縮水甘油醚、
0.4-0.7份丙二醇甲醚醋酸酯、0.5-0.7份聚乙酸乙烯乳液、2~3份硅酸鋁纖維、1~3份二甲基硅油、2~3份木質(zhì)素磺酸鈉、1-3份季戊四醇加入到反應(yīng)釜中，繼續(xù)攪拌30min，即制得釩鐵渣-硼泥消失模鑄造涂料。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)為:
1)在制備涂料過程中利用了釩鐵渣、硼泥等工業(yè)固體廢棄物制備消失模鑄造涂料，大大降低了耐火材料的制造成本；
2)并用γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷和單烷氧基三(二辛基磷酰氧基)鈦酸酯對(duì)釩鐵渣、硼泥、鎂砂、膨潤(rùn)土、碳化硅、鋯石、云母粉、凸棒粘土、玻璃微珠、氟硅酸鈉進(jìn)行了表面改性處理，提高了材料與基料的粘結(jié)性和分散性，使得消失模鑄造涂料在高溫下結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，大大提高了消失模鑄造涂料耐火極限。
【具體實(shí)施方式】
[0011]實(shí)施例1
一種釩鐵渣-硼泥消失模鑄造涂料，其特征在于，所述消失模鑄造涂料由以下重量份的原料組成:
釩鐵渣30份硼泥28份鎂砂18份膨潤(rùn)土7份碳化娃6份鋯石4份云母粉2份凸棒粘土