一種消失模鑄造專用冷卻涂料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鑄造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種消失模鑄造專用冷卻涂料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]消失模鑄造，又稱實(shí)型鑄造，是將與鑄件尺寸形狀相似的石蠟或泡沫模型粘結(jié)組合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振動(dòng)造型，在負(fù)壓下澆注，使模型氣化，液體金屬占據(jù)模型位置，凝固冷卻后形成鑄件的新型鑄造方法。消失模鑄造技術(shù)具有鑄件精度高、設(shè)計(jì)靈活、無傳統(tǒng)砂芯、生產(chǎn)清潔、成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)，因而，近20年來在全世界范圍內(nèi)得到了迅速的發(fā)展。
[0003]消失模鑄造技術(shù)中的涂料是其關(guān)鍵技術(shù)之一，涂料的性能直接影響鑄件的質(zhì)量。與傳統(tǒng)砂型鑄造用涂料有明顯不同:傳統(tǒng)砂型鑄造用涂料的主要目的是防止鑄件空腔產(chǎn)生機(jī)械粘砂和化學(xué)粘砂，而消失模鑄造用涂料除上述兩個(gè)作用外，還具有形成和保持鑄件空腔的重要作用。因此，消失模鑄造用涂料必須具有較高的常溫強(qiáng)度、高溫強(qiáng)度和適宜的高溫透氣性，這也是本領(lǐng)域技術(shù)人員致力于不斷完善的工藝提升點(diǎn)。
[0004]然而，僅從以上性能入手還未能實(shí)質(zhì)突破，生產(chǎn)過程中依然存在產(chǎn)品不良率偏高的問題。因而，要適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)不斷提出的高標(biāo)準(zhǔn)和嚴(yán)要求，尚需積極進(jìn)取，持續(xù)創(chuàng)新。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明人悉心研究，不斷努力，發(fā)現(xiàn):由于消失模本體形狀不甚規(guī)則，使各處對(duì)稱性差，進(jìn)而導(dǎo)致澆注之后鑄件胚料局部冷卻過慢，溫度不均衡，導(dǎo)致不良率不夠理想。
[0006]針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供一種消失模鑄造專用冷卻涂料，其浸潤(rùn)性好、涂刷性好、高溫透氣性適宜，尤其是熱量傳遞速度快，在冷卻較慢處的消失模本體(耐火涂料)外表涂覆本發(fā)明冷卻涂料，能使金屬熔液在該停留位置的冷卻速度加快，進(jìn)而使鑄件溫度均衡下降，顯著降低產(chǎn)品不良率。
[0007]為解決上述問題，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種消失模鑄造專用冷卻涂料，以重量份計(jì)，由以下原料制成:改性鋯英粉20?30份、改性沸石粉9?12份、改性凹凸棒土 12?15份、改性膨潤(rùn)土 2?4份、白油18?21份、浮石砂7?15份、偏高嶺土 6?8份、生石灰2?4份、聚異丁稀1?3份、聚乙稀醇1?3份、鉻酸鋅2?4份。
[0008]優(yōu)選的，以重量份計(jì)，該冷卻涂料由以下原料制成:改性鋯英粉25份、改性沸石粉10份、改性凹凸棒土 14份、改性膨潤(rùn)土 3份、白油20份、浮石砂12份、偏高嶺土 7份、生石灰3份、聚異丁烯2份、聚乙烯醇2份、鉻酸鋅3份。
[0009]優(yōu)選的，所述改性鋯英粉由以下步驟制成:
(1)將鋯英粉過篩后，用水洗以除去其表面浮塵和雜質(zhì)，至洗滌液pH為7?8;
(2)將所得鋯英粉與磷酸溶液以重量比1:4混合均勻，然后，常溫下浸泡24h，所述磷酸溶液的質(zhì)量百分比濃度為15% ;
(3)對(duì)浸泡液進(jìn)行固液分離，干燥所得固料，即得改性鋯英粉。本方法采用特定濃度的磷酸溶液對(duì)鋯英粉進(jìn)行改性，磷酸最終以偏磷酸的形式滯留在鋯英粉中，可使鋯英粉產(chǎn)生豐富的孔結(jié)構(gòu)，有助于鋯英粉結(jié)構(gòu)的改善及熱量傳遞的加快。
[0010]優(yōu)選的，所述改性凹凸棒土由以下步驟制成:將凹凸棒土用去離子水浸沒，并加入適量的NaCl，混合均勻后，進(jìn)行超聲處理5分鐘，超聲波頻率為70KHz，然后過濾、烘干，得到改性凹凸棒土 ；所述凹凸棒土、去離子水、NaCl之間的重量比為1:6:0.09。本方法通過高頻超聲波的空化作用，產(chǎn)生劇烈能量，不僅能將鈉離子送入凹凸棒土的內(nèi)部通道(鈉離子化)，還能除去凹凸棒土表面粘著成分，避免給涂料中帶入過多雜質(zhì)。本方法將凹凸棒土改性后，使其表面具有更大的比表面積，更進(jìn)一步提高其熱傳遞性能。
[0011]優(yōu)選的，所述改性沸石粉由以下步驟制成:
(1)將一定量的待改性沸石粉以200轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?分鐘，再以400轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?2分鐘；
(2)按沸石粉重量的0.2%、0.5%分別稱取γ-氨丙基三乙氧基硅烷和甲醇，將二者混合均勻后加入沸石粉中，以200轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?分鐘，再以400轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?2分鐘；以提高其涂刷性、浸潤(rùn)性，當(dāng)用作涂料原料時(shí)可排除氣泡，使表面光滑；
(3)按沸石粉重量的0.08%加入硬脂酸，以400轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?分鐘，進(jìn)一步增加其懸浮、分散性能，即得改性沸石粉。本發(fā)明改性處理有利于沸石粉與部分高分子原料的親和，并使沸石粉更易于分散懸浮。本方法所得改性沸石粉具有獨(dú)特的格架狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部孔隙具有巨大的內(nèi)表面能；該改性沸石粉和偏高嶺土中含有大量的活性S1jP A1 203，可與少量石灰水化的Ca (0H) 2發(fā)生火山灰反應(yīng)，使得材料更為密實(shí)，產(chǎn)物(低鈣硅比的C-S-H凝膠)更為穩(wěn)定，使得涂料抵抗高溫性能佳。
[0012]優(yōu)選的，所述改性膨潤(rùn)土由以下步驟制備而成:將膨潤(rùn)土原礦浸泡于質(zhì)量濃度10%的NaOH水溶液中5h后，進(jìn)行過濾，再與丙烯酸、羧甲基纖維素、N-N亞甲基雙丙烯酰胺混合，混合后在球磨機(jī)中球磨2h，以球磨法為手段促進(jìn)吸水性丙烯酸和羧甲基纖維素在膨潤(rùn)土層間的插入，然后加入引發(fā)劑過硫酸銨，在60°C水浴中加熱0.5h，使丙烯酸和羧甲基纖維素在膨潤(rùn)土結(jié)構(gòu)層間聚合，最后在65°C真空干燥箱內(nèi)干燥，即得改性膨潤(rùn)土。所述膨潤(rùn)土原礦、丙烯酸、羧甲基纖維素、N-N亞甲基雙丙烯酰胺、過硫酸銨之間的重量比為500:50:50:0.03:1，丙烯酸和羧甲基纖維素的插入并在原位聚合，利用聚合時(shí)放出的大量熱量，克服膨潤(rùn)土層間的庫侖力，使膨潤(rùn)土產(chǎn)生層間剝離，以提高材料的高溫透氣性能。
[0013]所述聚異丁烯型號(hào)為PB2400或PB2300，可顯著提高涂料的高溫性能，滿足極端條件下的使用需要。鉻酸鋅可增加材料的耐熱作用。所用聚乙烯醇為低聚合度聚乙烯醇，具有良好粘性，且其溶液容易成膜，且成膜后具有獨(dú)特的強(qiáng)力粘接性、耐磨性，以提高冷卻涂料在消失模本體穩(wěn)定的附著力。
[0014]本發(fā)明還提供了所述消失模鑄造專用冷卻涂料的制備方法，具體為:將以上所述各原料混合均勻，加入膠體磨乳化即得，膠體磨間隙為1?2_。
[0015]本發(fā)明的積極有益效果:
本發(fā)明消失模鑄造專用冷卻涂料，設(shè)計(jì)科學(xué)、組配合理，其熱量傳遞速度快、浸潤(rùn)性好、涂刷性好、高溫透氣性適宜(由于冷卻涂料不直接與鑄件接觸，并不要求其強(qiáng)度和脫落性能)；在冷卻較慢處的消失模本體(耐火涂料)外表再涂覆本發(fā)明冷卻涂料，能使金屬熔液在該停留位置的冷卻速度加快，進(jìn)而使鑄件溫度均衡下降，顯著降低產(chǎn)品不良率。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0017]實(shí)施例1
本實(shí)施例消失模鑄造專用冷卻涂料，以重量份計(jì)，由以下原料制成:改性鋯英粉25份、改性沸石粉10份、改性凹凸棒土 14份、改性膨潤(rùn)土 3份、白油20份、浮石砂12份、偏高嶺土 7份、生石灰3份、PB2400聚異丁烯2份、低聚合度聚乙烯醇2份、鉻酸鋅3份。該消失模鑄造專用冷卻涂料的制備方法為:將以上所述各原料混合均勻，加入膠體磨乳化即得，膠體磨間隙為2mm。
[0018]所述改性鋯英粉由以下步驟制成:
(1)將鋯英粉過篩后，用水洗以除去其表面浮塵和雜質(zhì)，至洗滌液pH為7?8;
(2)將所得鋯英粉與磷酸溶液以重量比1:4混合均勻，然后，常溫下浸泡24h，所述磷酸溶液的質(zhì)量百分比濃度為15% ;
(3)對(duì)浸泡液進(jìn)行固液分離，干燥所得固料，即得改性鋯英粉。
[0019]所述改性凹凸棒