树脂砂型用防渗透粘砂醇基铸造涂料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种树脂砂型用防渗透粘砂醇基铸造涂料及其制备方法。它的原料按照重量百分比由以下组分组成：混合目铬刚玉7.3～48.8%，200目铬刚玉8.1～38.9%，325目铬刚玉7.7～22.5%，325目白刚玉7.5～29.1%，海泡石0.72～1.5%，钠基膨润土1.5～3%，聚乙烯醇缩丁醛0.3～0.5%，酚醛树脂0.36～0.97%，325目石灰石粉0.72～1.62%，水0.36～0.75%，乙醇12.1～21.8%。本发明铸造涂料不含锆英粉，与锆英粉相比有明显的价格优势，原材料资源广泛，性价比高。本发明涂料悬浮性非常好，涂层致密性较高，透气性良好，有很强的抵御钢水渗透能力。

说明书

技术领域

本发明涉及树脂砂型醇基铸造涂料，具体地指一种树脂砂型用 防渗透粘砂醇基铸造涂料及其制备方法。

背景技术

近些年来，树脂砂型铸造可以提高铸件表面质量，使其应用越 来越广泛。在树脂砂型铸造中，应用广泛且使用效果最好的铸造涂 料是锆英粉涂料。但是，在铸造时，尤其是高合金钢、不锈钢或大 型铸钢件等的铸造，很容易产生粘砂或严重的渗透粘砂现象。而且， 锆英粉在我国资源极少，主要靠进口，价格十分昂贵。

目前，为了降低涂料成本，锆英粉涂料中加入全部或部分替代 材料。但应用表明，涂料耐火度降低，涂料抗粘砂效果很差，造成 铸件表面质量很不理想，不仅增加了铸件清理的辅助工时，也提高 了工人劳动强度，反而间接地提高了成本。

发明内容

本发明的目的就是要克服现有技术所存在的不足，提供一种涂 层致密、透气性好、烧结性能好、易剥离、低成本的树脂砂型用防 渗透粘砂醇基铸造涂料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明的树脂砂型用防渗透粘砂醇基铸造涂 料，它的原料按照重量百分比由以下组分组成：

本发明中，所述混合目铬刚玉按照重量百分比由以下粒度的粉 料组成：

70目铬刚玉4～10%，    100目铬刚玉3～14%，

140目铬刚玉18～25%，  200目铬刚玉22～31%，

270目铬刚玉16～29%，  320目铬刚玉8～20%。

本发明中，所述铬刚玉选用杂质含量较高的铬刚玉，其中，杂 质氧化钠为1～5%，杂质氧化铁为1～5%。

本发明中，所述聚乙烯醇缩丁醛的流出时间为130～150秒。流 出时间，即，在一定温度条件下，测量定量试样从规定直径的孔全 部流出的时间，通常用涂-4杯来测量涂料及其它相关产品的粘度。

本发明还提供了上述树脂砂型用防渗透粘砂醇基铸造涂料的 制备方法，包括以下步骤：

第一步，按比例将混合目铬刚玉与200目铬刚玉、325目铬刚 玉、325目白刚玉混合，得到耐火粉料，备用；

第二步，取海泡石，加入与海泡石重量相等的乙醇分散，再按 比例加入水进行充分搅拌，得到膏状物，待用；

第三步，将所得到的膏状物与按比例加入的钠基膨润土、聚乙 烯醇缩丁醛、石灰石粉、酚醛树脂以及占乙醇总用量18～50%的乙 醇混合搅拌，搅拌时间为2小时，得涂料助剂，待用；

第四步，将第一步所得的耐火粉料和第三步所得的涂料助剂混 合，再将剩余乙醇加入，混碾2～3小时，即得树脂砂型用防渗透粘 砂醇基铸造涂料。

本发明中，所述混合目铬刚玉是将粒度为1～2mm铬刚玉砂破 碎成混合目的粉料。

本发明使用的主体耐火骨料选用一种低成本的刚玉，其主要成 分是氧化铝，氧化铬，还有其他杂质。为了降低其杂质的影响，对 粒度的控制十分重要。一般涂料使用的粉料粒度为325目，由于低 熔点杂质主要分布在晶界处，粉料越细，杂质从晶界处被破碎成更 小的颗粒，进入粉料，其危害越大，因此适当提高粉料的粒度，或 部分提高粉料的粒度，将其破碎成部分颗粒大于325目的，就可以 将杂质保留在晶界处，降低其对耐火度的影响。同时粗细颗粒混合， 使涂层更加致密，涂料颗粒更加容易接触，容易烧结成致密涂料层， 增强其抵抗钢水渗透的能力，阻止钢水的渗透，起到防粘砂的作用。 另外，加入部分高纯净度白刚玉以稀释杂质的影响。

但涂料骨料的粗细搭配也会带来下列问题：一是粗颗粒骨料将 严重降低涂料的悬浮性；二是不同粒度骨料搭配还会降低涂层透气 性，在树脂砂上的涂料，既要有良好的附着力，又要有好的透气性， 当铸型表面树脂砂中树脂粘结剂经高温钢水作用时，会瞬间产生大 量气体，需要透过涂料层排出，当涂料透气性很差时，气体会很快 在涂层背面聚集，压力迅速提高，气体最终从局部突破，使涂层产 生变形，甚至冲掉涂层，变形的结果是在铸件表面形成水波纹或凹 坑缺陷，涂层脱落则造成铸件粘砂缺陷；三是粗细搭配骨料，其涂 料层中骨料颗粒相互靠近更紧，致密度高，受到高温作用时，涂层 的膨胀无法被涂层吸收，造成涂层变形甚至开裂或脱落，从而严重 影响铸件表面质量。

本发明采用钠基膨润土与高膨胀性硅酸铝镁复合盐的混合物 做悬浮剂，增稠剂选择高粘度的聚乙烯醇缩丁醛，以此解决悬浮性 问题；在涂料中加入在高温下容易产生挥发性的物质，以增加涂料 的疏松性，挥发性物质留下的空间很小，不会造成钢水的渗透，以 解决涂层透气性差及容易变形的问题。

本发明采用钠基膨润土与遇水膨胀的海泡石混合物做悬浮剂， 增稠剂选择高粘度的聚乙烯醇缩丁醛，以此解决悬浮性问题；在涂 料中加入在高温下容易产生挥发性的石灰石粉，挥发性物质留下的 空间很小，增加了涂料层的透气性，但不会造成钢水的渗透，以解 决涂层透气性差及容易变形开裂的问题。

本发明的有益效果在于：本发明的涂料具备非常好的悬浮性， 较高的涂层致密性，良好的透气性，有很强的抵御钢水渗透的能力， 应用在树脂砂型上，适用于浇注大型厚壁铸钢、铸铁件，也适用于 浇注不锈钢，耐热钢，高合金铸铁，高锰钢等。浇注后涂料形成易 剥离的涂层，铸件表面光洁，粗糙度低，铸件尺寸精度高。本发明 铸造涂料不含锆英粉，与锆英粉相比具有明显的价格优势，原材料 资源广泛，性价比高，产品具有广阔的应用前景。

具体实施方式

为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例对本发明作进一 步的详细说明，但它们不对本发明构成限定。

实施例1

配制涂料100公斤。

第一步：将粒度为1～2mm铬刚玉砂破碎成含有70目铬刚玉 0.35kg、100目铬刚玉0.46kg、140目铬刚玉1.5kg、200目铬刚玉 2kg、270目铬刚玉2kg、320目铬刚玉0.99kg的混合目铬刚玉7.3Kg， 将混合目铬刚玉与200目铬刚玉21.8Kg，325目铬刚玉14.5Kg， 325目白刚玉29.1Kg混合，得到耐火粉料，备用；

第二步：取海泡石0.72Kg，加入乙醇0.72Kg一起混匀分散， 再加入水0.36Kg，充分搅拌，搅拌时间为20分钟，得到高度膨化 膏状物，待用；

第三步：将上述所得到的高度膨化膏状物与钠基膨润土3Kg， 聚乙烯醇缩丁醛0.34Kg、酚醛树脂0.36Kg、325目石灰石粉0.72 Kg、乙醇5.08Kg混合，高速搅匀约2小时即得涂料助剂，待用；

第四步：将第一步所得的耐火粉料和第三步所得的涂料助剂一 起加入混碾机中，将剩余16Kg乙醇加入，搅拌时间3小时，即得 树脂砂型用防渗透粘砂醇基铸造涂料。

取上述制备所得的涂料5个试样，检测2小时悬浮率，然后取 平均值，在呋喃树脂砂条件下，涂料用于浇注10吨重、壁厚250mm 的大型铸钢件，其防粘砂及表面光洁情况，涂层烧结剥落情况如表 1所示。

表1 实施例1的检测结果

2小时悬浮率，% 铸件表面质量 涂层烧结剥落性 100 光洁，不粘砂 铸件表面涂层呈块状剥落

实施例2

配制涂料100公斤。

第一步：将粒度为1～2mm铬刚玉砂破碎成含有70目铬刚玉 1.05kg、100目铬刚玉1.5kg、140目铬刚玉3kg、200目铬刚玉3.6kg、 270目铬刚玉3.75kg、320目铬刚玉2.1kg的混合目铬刚玉15Kg， 将混合目铬刚玉与200目铬刚玉30Kg，325目铬刚玉22.5Kg，325 目白刚玉7.5Kg混合，得到耐火粉料，备用；

第二步：取海泡石1.2Kg，加入乙醇1.2Kg一起混匀分散，再 加入水0.5Kg，充分搅拌，搅拌时间为20分钟，得到高度膨化膏 状物，待用；

第三步：将上述所得到的高度膨化膏状物与钠基膨润土2.7 Kg、聚乙烯醇缩丁醛0.3Kg、酚醛树脂0.5Kg、325目石灰石粉1.1 Kg、乙醇3.5Kg混合，高速搅匀约2小时即得涂料助剂，待用；

第四步：将将第一步所得的耐火粉料和第三步所得的涂料助剂 一起加入混碾机中，将剩余14Kg乙醇加入，搅拌时间3小时，即 得树脂砂型用防渗透粘砂醇基铸造涂料。

取上述制备所得的涂料5个试样，检测2小时悬浮性，然后取 平均值，在呋喃树脂砂条件下，涂料用于浇注10吨重，壁厚250mm 的大型铸钢件，其防粘砂及表面光洁情况，涂层烧结剥落情况如表 2所示。

表2 实施例2的检测结果

2小时悬浮率，% 铸件表面质量 涂层烧结剥落性 98 光洁，不粘砂 铸件表面涂层呈块状剥落

实施例3

配制涂料100公斤。

第一步：将粒度为1～2mm铬刚玉砂破碎成含有70目铬刚玉 2.1kg、100目铬刚玉2.1kg、140目铬刚玉5kg、200目铬刚玉5.7kg、 270目铬刚玉6.4kg、320目铬刚玉2.5kg的混合目铬刚玉23.8Kg， 将混合目铬刚玉与200目铬刚玉38.9Kg，325目铬刚玉7.7Kg，325 目白刚玉7.7Kg混合，得到耐火粉料，备用；

第二步：取海泡石1.5Kg，加入乙醇1.5Kg一起混匀分散，再 加入水0.75Kg，充分搅拌，搅拌时间为20分钟，得到高度膨化膏 状物，待用；

第三步：将上述所得到的高度膨化膏状物与钠基膨润土1.5 Kg、聚乙烯醇缩丁醛0.4Kg、酚醛树脂0.75Kg、325目石灰石粉 1.5Kg、乙醇5Kg混合，高速搅匀约2小时即得涂料助剂，待用；

第四步：将第一步所得的耐火粉料和第三步所得的涂料助剂一 起加入混碾机中，将剩余乙醇9Kg加入搅拌3小时，即得树脂砂 型用防渗透粘砂醇基铸造涂料。

取上述制备所得的涂料5个试样，检测2小时悬浮性，然后取 平均值，在呋喃树脂砂条件下，涂料用于浇注10吨重，壁厚250mm 的大型铸钢件，其防粘砂及表面光洁情况，涂层烧结剥落情况如表 3所示。

表3 实施例3的检测结果

2小时悬浮率，% 铸件表面质量 涂层烧结剥落性 97 光洁，不粘砂 铸件表面涂层呈块状剥落

实施例4

配制涂料100公斤。

第一步：将粒度为1～2mm铬刚玉砂破碎成含有70目铬刚玉 2.5kg、100目铬刚玉3.9kg、140目铬刚玉11.7kg、200目铬刚玉 13.6kg、270目铬刚玉10.7kg、320目铬刚玉6.4kg的混合目铬刚玉 48.8Kg，将混合目铬刚玉与200目铬刚玉8.1Kg，325目铬刚玉8.1 Kg，325目白刚玉16.2Kg混合，得到耐火粉料，备用；

第二步：取海泡石0.81Kg，加入乙醇0.81Kg一起混匀分散， 再加入水0.4Kg，充分搅拌，搅拌时间为20分钟，得到高度膨化 膏状物，待用；

第三步：将上述所得到的高度膨化膏状物与钠基膨润土2.4 Kg、聚乙烯醇缩丁醛0.5Kg、酚醛树脂0.97Kg、325目石灰石粉 1.62Kg、乙醇6Kg混合，高速搅匀约2小时即得涂料助剂，待用；

第四步：将第一步所得的耐火粉料和第三步所得的涂料助剂一 起加入混碾机中，将剩余5.29Kg乙醇加入，搅拌3小时，即得树 脂砂型用防渗透粘砂醇基铸造涂料。

取上述制备所得的涂料5个试样，检测2小时悬浮性，然后取 平均值，在呋喃树脂砂条件下，涂料用于浇注10吨重，壁厚250mm 的大型铸钢件，其防粘砂及表面光洁情况，涂层烧结剥落情况如表 4所示。

表4 实施例4的检测结果

2小时悬浮率，% 铸件表面质量 涂层烧结剥落性 96 光洁，不粘砂 铸件表面涂层呈块状剥落