一种改善奥氏体球铁铸件内流道片状石墨层的涂料及方法

摘要

本发明公开了一种改善奥氏体球铁铸件内流道片状石墨层的涂料，其成分及各成分的重量百分比如下：锆英粉：50-60%；钠基膨润土3-5%；防腐剂2-3%；消泡剂1-2%；海藻酸钠0.5-2%；α-淀粉1-2%；水玻璃粘结剂1-2%；水30-40%。还提供了一种改善奥氏体球铁铸件内流道片状石墨层的方法，将砂芯浸泡在涂料内，取出之后进行烘干再进行浇注。本发明能阻止树脂中挥发处的还原气体氧化铁水中的球化元素，确保铁水得到有效球化，对硫具有屏蔽、吸收或置换作用，使硫不能扩散进入铁水中，防止铸件表面出现片状石墨，大大提高奥氏体球铁铸件的表面质量。

说明书

技术领域

本发明涉及铸造辅料技术领域，具体涉及一种改善奥氏体球铁铸件内流道片状石墨层的涂料及方法。

背景技术

在奥氏体球铁生产过程中，铸件内腔表层面与中间断面区球化级别别较大，中间断面2-3级，内腔表层面出现5-6级，使产品造成报废，给企业造成较大损失。通过对铸件金相进行分析，发现铸件片层石墨一般出现在铸件上表面及下表面，表层中不仅出现了片状石墨，而且在片状石墨与球状石墨之间存在一极薄的过渡区，呈蠕虫状石墨，片层深度一般1～2mm。奥氏体球墨铸铁排气歧管的内流道表面便会出现这种片状石墨缺陷，在冷却过程中，其结晶条件与其内部不同，产生了与内部不同的组织和性能的层，特别是在流道交汇处、管壁厚薄变化明显的热节处及带凹坑的拐角处，在片状石墨与球状石墨之间有一极薄的过渡区，在金相显微镜下观察可以看出是蠕虫状石墨，片状石墨层厚度一般在0.025-0.035mm之间，最严重处可达1mm，在拐角处形成灰斑，使零件的力学性能变坏。通过对铸件进行成分分析，发现球铁中边界层0.25mm深处出现片墨层，此区含硫量0.056%，残余镁量0.013%，铸件表层深0.5-3mm，平均含硫量0.036%，残余镁量0.035%，铸件中心含硫量0.018%，残余镁量0.046%，证明铸件表面含硫量偏高。在实际生产中为了避免此类情况的发生，往往采用在砂芯或者内芯上涂上涂料，使得其能够来形成一层保护层来防止减少石墨层的产生，但是现有的涂料会阻碍铸件内表面的球化反应，效果并不好。

申请号为201410443366.6的发明公开了一种树脂砂生产球墨铸铁涂料及制备方法，由锆英粉、石墨粉、钠基膨润土、氧化铁红粉、硅铁粉、氧化镁、糊精组成，配比成本低，制备方法简便，能够防止铸件表面出现片状石墨，提高铸件成品率。该发明对于铸件外表面的片状石墨非常有效，但是对于铸件复杂结构的内表面却难以涂抹，使用起来不方便。

申请号为201410493153.4的发明公开了一种改善精密铸件内表面石墨层厚度的涂料，所述涂料包括有机溶剂与溶质，所述有机溶剂为乙醇，所述溶质包括铝矾土60-65份，电解铈3-6份，钠基膨润土1-3份，石墨3-7份，分散剂1-1.5份，所述涂料的波美度为62-68；本发明采用200-300目的铝矾土、石墨、钠基膨润土和电解铈，其在耐火材料中加入了活泼的电解铈，使得基质能够具备很好的高温强度以及稳定性，而且电解铈能够促进高镍奥氏体球铁球墨化进展，减少层状石墨层的形成。该发明可以适应铸件复杂的结构对片状石墨的消除，但是该涂料的悬浮稳定性和粘结性略有不足，在实际生产过程中残次品出现概率略高。

发明内容

本发明是为克服上述现有技术存在的不足，提供了一种改善奥氏体球铁铸件内流道片状石墨层的涂料及方法，能阻止树脂中挥发处的还原气体氧化铁水中的球化元素，确保铁水得到有效球化，对硫具有屏蔽、吸收或置换作用，使硫不能扩散进入铁水中，防止铸件表面出现片状石墨，大大提高奥氏体球铁铸件的表面质量。

本发明采用的技术方案为：

一种改善奥氏体球铁铸件内流道片状石墨层的涂料，其成分及各成分的重量百分比如下：锆英粉：50-60%；钠基膨润土3-5%；防腐剂2-3%；消泡剂1-2%；海藻酸钠0.5-2%；α-淀粉1-2%；水玻璃粘结剂1-2%；水30-40%。

进一步的，所述防腐剂采用NordesC15杀菌防腐剂。

进一步的，所述消泡剂采用水性粘合剂用消泡剂。

进一步的，所述钠基膨润土的粒度为260-400目。

一种改善奥氏体球铁铸件内流道片状石墨层的方法，包括如下步骤：

1）按照涂料成分及各成分的重量百分比配置涂料，并搅拌均匀；

2）把制作好的树脂砂芯缓慢浸到配制好的涂料溶液中，待完全浸涂后取出，并轻轻摇甩；

3）将浸涂好涂料的树脂砂芯放置在晾架上，放置时避免磕碰划伤树脂砂芯表层涂料层，等树脂砂芯表层不再滴流涂料后转入烘干箱进行烘干；

4）最后把烘干好的树脂砂芯下到型腔中，浇注铁水成型。

进一步的，所述涂料采用真空搅拌机进行搅拌。

进一步的，所述涂料搅拌均匀后用波美度比重仪测量涂料溶液的波美度，保证涂料的波美度为65-70。

进一步的，烘干好的树脂砂芯表面涂料层的厚度为0.1-0.8mm。

进一步的，所述烘干箱对树脂砂芯烘干时设定温度为150-200℃，烘干时间为20-40分钟。

本发明采用锆英粉是一种良好的制壳耐火材料，添入本发明涂料中悬浮稳定性好，具有优良的触变性和流动性，有机物含量低，发气量小，涂层强度高，对铸件有较强的激冷能力，抗粘砂性好，可有效防止铸件表面缺陷，铸件表面光洁易清理，且其导热性较好，在浇筑时方便铸件的热传导，锆英粉可迅速使铸件表面冷却且对铸件表面与空气进行隔离，屏蔽树脂中挥发的还原气体和含硫气体，防止铸件表面产生片状石墨层和避免还原气体氧化了铁水中的球化元素，使铁水得不到有效球化，保证球墨铸铁表面球化良好，提高冷却速度，降低浇注温度。钠基膨润土粒度为260-400目，分散在水基溶液当中，起到悬浮剂的作用，使得涂料的其它成分可以均匀分散在涂料内，使得涂料制备之后不会产生分层沉淀现象，提高了涂料的稳定性。防腐剂对涂料内的细菌微生物进行消除，采用NordesC15杀菌防腐剂，该防腐剂是水基型产品，与涂料等水性体系相容性好，能完全溶解于水中，确保涂料细腻程度的情况下，保证涂料在存放过程中不受细菌及藻类的侵害。消泡剂采用水性粘合剂用消泡剂，降低涂料表面张力，达到不错的消泡剂效果，该消泡剂消泡、抑泡力强，破泡速度快，抑泡长不返弹，彻底消除各种大小泡，提高涂料的质量，且耐热性好，化学性稳定，无腐蚀、无毒、无不良副作用，不燃不爆，利于在高温环境下使用。海藻酸钠作为分散剂加入涂料内，有助于颗粒粉碎并阻止已碎颗粒凝聚而保持分散体稳定，对锆英粉和钠基膨润土的分散效果较好，确保涂料的稳定性。α-淀粉即预糊化淀粉，淀粉粒中有序及无序（晶质与非晶质）态的淀粉分子之间的氢键断开，分散在水中成为胶体溶液，粘结力强、粘韧性高，利于涂料的黏性增加容易附着在砂芯表面，可以对砂芯表面的涂料厚度进行控制。水玻璃是硅酸钠的水合物，粘结力强、强度较高，耐酸性、耐热性好，可以提高涂料与砂芯的粘结性，利于涂料在砂芯表面的粘结。

采用本发明涂料，涂料的稳定性和粘结性较好，长久放置不容易变质，涂料的流通性能好，对砂芯的浸涂效果好，可以很好的附着在砂芯的表面，能够对附着的涂料层厚度进行控制。在浇注过程中，能阻止树脂中挥发处的还原气体氧化铁水中的球化元素，确保铁水得到有效球化，对硫具有屏蔽、吸收或置换作用，使硫不能扩散进入铁水中，防止铸件表面出现片状石墨，大大提高奥氏体球铁铸件的表面质量，减少了残次品的出现几率，使得铸造的成功率很高且稳定保持，为企业创造巨大的收益。

本发明方法对涂料进行真空搅拌，真空搅拌机由搅拌桶、搅拌盖、搅拌动力头(含两组低速搅拌桨、两组高速分散器及一组刮壁桨)、温控装置、升降装置、锁桶装置及控制系统等组成，能够对涂料进行类似真空环境下的搅拌，可以减少气泡的产生。砂芯完全浸涂取出轻轻摇甩，可以使树脂砂芯上附着的涂料均匀，避免砂芯表面涂料堆积和出现流痕现象，提高涂料在砂芯表面的附着质量。砂芯在晾置过程中避免碰触表面涂料层，导致涂料层厚度不均或涂料被碰掉，致使铸件表面出现片状石墨层。烘干箱温度为150-200℃，烘干时间为20-40分钟，具体需要考虑涂层的厚度，温度设定这个范围内可以保证涂料的烘干效果且不止于涂料层发生干裂等现象，可以加快涂料的凝固速度，加快生产的过程。采用本方法对砂芯进行处理，可使得涂料的浸涂效果更好，涂料层厚薄均匀，保证铸件表面的光滑度，大大减小了片状石墨层的厚度。

具体实施方式

下面通过实施例一至实施例八对本发明做进一步说明。

实施例一

本实施例提供了一种改善奥氏体球铁铸件内流道片状石墨层的涂料，其成分及各成分的重量百分比如下：锆英粉：51%；钠基膨润土3.5%；防腐剂2%；消泡剂1%；海藻酸钠0.5%；α-淀粉1%；水玻璃粘结剂1%；其余为水。

所述防腐剂采用NordesC15杀菌防腐剂。

所述消泡剂采用水性粘合剂用消泡剂。

所述钠基膨润土的粒度为350目。

其改善奥氏体球铁铸件内流道片状石墨层的方法，包括如下步骤：

1）按照涂料成分及各成分的重量百分比配置涂料，并搅拌均匀；

2）把制作好的树脂砂芯缓慢浸到配制好的涂料溶液中，待完全浸涂后取出，并轻轻摇甩；

3）将浸涂好涂料的树脂砂芯放置在晾架上，放置时避免磕碰划伤树脂砂芯表层涂料层，等树脂砂芯表层不再滴流涂料后转入烘干箱进行烘干；

4）最后把烘干好的树脂砂芯下到型腔中，浇注铁水成型。

所述涂料采用真空搅拌机进行搅拌。

所述涂料搅拌均匀后用波美度比重仪测量涂料溶液的波美度，保证涂料的波美度为65-70。

烘干好的树脂砂芯表面涂料层的厚度为0.2mm。

所述烘干箱对树脂砂芯烘干时设定温度为150-200℃，烘干时间为20-40分钟。

实施例二

本实施例提供了一种改善奥氏体球铁铸件内流道片状石墨层的涂料，其成分及各成分的重量百分比如下：锆英粉：52%；钠基膨润土3.8%；防腐剂2.3%；消泡剂1.2%；海藻酸钠0.8%；α-淀粉1.2%；水玻璃粘结剂1.2%；其余为水。

所述防腐剂采用NordesC15杀菌防腐剂。

所述消泡剂采用水性粘合剂用消泡剂。

所述钠基膨润土的粒度为350目。

其改善奥氏体球铁铸件内流道片状石墨层的方法，包括如下步骤：

1）按照涂料成分及各成分的重量百分比配置涂料，并搅拌均匀；

2）把制作好的树脂砂芯缓慢浸到配制好的涂料溶液中，待完全浸涂后取出，并轻轻摇甩；

3）将浸涂好涂料的树脂砂芯放置在晾架上，放置时避免磕碰划伤树脂砂芯表层涂料层，等树脂砂芯表层不再滴流涂料后转入烘干箱进行烘干；

4）最后把烘干好的树脂砂芯下到型腔中，浇注铁水成型。

所述涂料采用真空搅拌机进行搅拌。

所述涂料搅拌均匀后用波美度比重仪测量涂料溶液的波美度，保证涂料的波美度为65-70。

烘干好的树脂砂芯表面涂料层的厚度为0.3mm。

所述烘干箱对树脂砂芯烘干时设定温度为150-200℃，烘干时间为20-40分钟。

实施例三

本实施例提供了一种改善奥氏体球铁铸件内流道片状石墨层的涂料，其成分及各成分的重量百分比如下：锆英粉：53%；钠基膨润土3.8%；防腐剂2.5%；消泡剂1.2%；海藻酸钠0.8%；α-淀粉1.2%；水玻璃粘结剂1.2%；其余为水。

所述防腐剂采用NordesC15杀菌防腐剂。

所述消泡剂采用水性粘合剂用消泡剂。

所述钠基膨润土的粒度为350目。

其改善奥氏体球铁铸件内流道片状石墨层的方法，包括如下步骤：

1）按照涂料成分及各成分的重量百分比配置涂料，并搅拌均匀；

2）把制作好的树脂砂芯缓慢浸到配制好的涂料溶液中，待完全浸涂后取出，并轻轻摇甩；

3）将浸涂好涂料的树脂砂芯放置在晾架上，放置时避免磕碰划伤树脂砂芯表层涂料层，等树脂砂芯表层不再滴流涂料后转入烘干箱进行烘干；

4）最后把烘干好的树脂砂芯下到型腔中，浇注铁水成型。

所述涂料采用真空搅拌机进行搅拌。

所述涂料搅拌均匀后用波美度比重仪测量涂料溶液的波美度，保证涂料的波美度为65-70。

烘干好的树脂砂芯表面涂料层的厚度为0.3mm。

所述烘干箱对树脂砂芯烘干时设定温度为150-200℃，烘干时间为20-40分钟。

实施例四

本实施例提供了一种改善奥氏体球铁铸件内流道片状石墨层的涂料，其成分及各成分的重量百分比如下：锆英粉：54%；钠基膨润土4%；防腐剂2%；消泡剂1.2%；海藻酸钠1.2%；α-淀粉1.4%；水玻璃粘结剂1.4%；其余为水。

所述防腐剂采用NordesC15杀菌防腐剂。

所述消泡剂采用水性粘合剂用消泡剂。

所述钠基膨润土的粒度为350目。

其改善奥氏体球铁铸件内流道片状石墨层的方法，包括如下步骤：

1）按照涂料成分及各成分的重量百分比配置涂料，并搅拌均匀；

2）把制作好的树脂砂芯缓慢浸到配制好的涂料溶液中，待完全浸涂后取出，并轻轻摇甩；

3）将浸涂好涂料的树脂砂芯放置在晾架上，放置时避免磕碰划伤树脂砂芯表层涂料层，等树脂砂芯表层不再滴流涂料后转入烘干箱进行烘干；

4）最后把烘干好的树脂砂芯下到型腔中，浇注铁水成型。

所述涂料采用真空搅拌机进行搅拌。

所述涂料搅拌均匀后用波美度比重仪测量涂料溶液的波美度，保证涂料的波美度为65-70。

烘干好的树脂砂芯表面涂料层的厚度为0.4mm。

所述烘干箱对树脂砂芯烘干时设定温度为150-200℃，烘干时间为20-40分钟。

实施例五

本实施例提供了一种改善奥氏体球铁铸件内流道片状石墨层的涂料，其成分及各成分的重量百分比如下：锆英粉：55%；钠基膨润土4.2%；防腐剂2.5%；消泡剂1.5%；海藻酸钠1.5%；α-淀粉1.6%；水玻璃粘结剂1.6%；其余为水。

所述防腐剂采用NordesC15杀菌防腐剂。

所述消泡剂采用水性粘合剂用消泡剂。

所述钠基膨润土的粒度为350目。

其改善奥氏体球铁铸件内流道片状石墨层的方法，包括如下步骤：

1）按照涂料成分及各成分的重量百分比配置涂料，并搅拌均匀；

2）把制作好的树脂砂芯缓慢浸到配制好的涂料溶液中，待完全浸涂后取出，并轻轻摇甩；

3）将浸涂好涂料的树脂砂芯放置在晾架上，放置时避免磕碰划伤树脂砂芯表层涂料层，等树脂砂芯表层不再滴流涂料后转入烘干箱进行烘干；

4）最后把烘干好的树脂砂芯下到型腔中，浇注铁水成型。

所述涂料采用真空搅拌机进行搅拌。

所述涂料搅拌均匀后用波美度比重仪测量涂料溶液的波美度，保证涂料的波美度为65-70。

烘干好的树脂砂芯表面涂料层的厚度为0.5mm。

所述烘干箱对树脂砂芯烘干时设定温度为150-200℃，烘干时间为20-40分钟。

实施例六

本实施例提供了一种改善奥氏体球铁铸件内流道片状石墨层的涂料，其成分及各成分的重量百分比如下：锆英粉：56%；钠基膨润土4.4%；防腐剂2.6%；消泡剂1.6%；海藻酸钠1.8%；α-淀粉1.8%；水玻璃粘结剂1.7%；其余为水。

所述防腐剂采用NordesC15杀菌防腐剂。

所述消泡剂采用水性粘合剂用消泡剂。

所述钠基膨润土的粒度为350目。

其改善奥氏体球铁铸件内流道片状石墨层的方法，包括如下步骤：

1）按照涂料成分及各成分的重量百分比配置涂料，并搅拌均匀；

2）把制作好的树脂砂芯缓慢浸到配制好的涂料溶液中，待完全浸涂后取出，并轻轻摇甩；

3）将浸涂好涂料的树脂砂芯放置在晾架上，放置时避免磕碰划伤树脂砂芯表层涂料层，等树脂砂芯表层不再滴流涂料后转入烘干箱进行烘干；

4）最后把烘干好的树脂砂芯下到型腔中，浇注铁水成型。

所述涂料采用真空搅拌机进行搅拌。

所述涂料搅拌均匀后用波美度比重仪测量涂料溶液的波美度，保证涂料的波美度为65-70。

烘干好的树脂砂芯表面涂料层的厚度为0.6mm。

所述烘干箱对树脂砂芯烘干时设定温度为150-200℃，烘干时间为20-40分钟。

实施例七

本实施例提供了一种改善奥氏体球铁铸件内流道片状石墨层的涂料，其成分及各成分的重量百分比如下：锆英粉：54%；钠基膨润土4%；防腐剂2%；消泡剂1.2%；海藻酸钠1.2%；α-淀粉1.4%；水玻璃粘结剂1.4%；其余为水。

所述防腐剂采用NordesC15杀菌防腐剂。

所述消泡剂采用水性粘合剂用消泡剂。

所述钠基膨润土的粒度为270目。

其改善奥氏体球铁铸件内流道片状石墨层的方法，包括如下步骤：

1）按照涂料成分及各成分的重量百分比配置涂料，并搅拌均匀；

2）把制作好的树脂砂芯缓慢浸到配制好的涂料溶液中，待完全浸涂后取出，并轻轻摇甩；

3）将浸涂好涂料的树脂砂芯放置在晾架上，放置时避免磕碰划伤树脂砂芯表层涂料层，等树脂砂芯表层不再滴流涂料后转入烘干箱进行烘干；

4）最后把烘干好的树脂砂芯下到型腔中，浇注铁水成型。

所述涂料采用真空搅拌机进行搅拌。

所述涂料搅拌均匀后用波美度比重仪测量涂料溶液的波美度，保证涂料的波美度为65-70。

烘干好的树脂砂芯表面涂料层的厚度为0.5mm。

所述烘干箱对树脂砂芯烘干时设定温度为150-200℃，烘干时间为20-40分钟。

实施例八

本实施例提供了一种改善奥氏体球铁铸件内流道片状石墨层的涂料，其成分及各成分的重量百分比如下：锆英粉：53%；钠基膨润土3.8%；防腐剂2.5%；消泡剂1.2%；海藻酸钠0.8%；α-淀粉1.2%；水玻璃粘结剂1.2%；其余为水。

所述防腐剂采用NordesC15杀菌防腐剂。

所述消泡剂采用水性粘合剂用消泡剂。

所述钠基膨润土的粒度为270目。

其改善奥氏体球铁铸件内流道片状石墨层的方法，包括如下步骤：

1）按照涂料成分及各成分的重量百分比配置涂料，并搅拌均匀；

2）把制作好的树脂砂芯缓慢浸到配制好的涂料溶液中，待完全浸涂后取出，并轻轻摇甩；

3）将浸涂好涂料的树脂砂芯放置在晾架上，放置时避免磕碰划伤树脂砂芯表层涂料层，等树脂砂芯表层不再滴流涂料后转入烘干箱进行烘干；

4）最后把烘干好的树脂砂芯下到型腔中，浇注铁水成型。

所述涂料采用真空搅拌机进行搅拌。

所述涂料搅拌均匀后用波美度比重仪测量涂料溶液的波美度，保证涂料的波美度为65-70。

烘干好的树脂砂芯表面涂料层的厚度为0.4mm。

所述烘干箱对树脂砂芯烘干时设定温度为150-200℃，烘干时间为20-40分钟。

对实施例一至实施例八的奥氏体球铁铸件内流道表面片状石墨层厚度进行检测，以及对各个实施例的涂料性能进行监测，得出如下表格：

项目涂料悬浮稳定性（24 小时悬浮性）砂芯表面涂料层厚度（mm）铸件片状石墨层厚度（mm）残次品概率（%）实施例一99.6%0.20.380.13实施例二99.3%0.30.250.15实施例三99.1%0.30.150.16实施例四99%0.40.090.12实施例五98.6%0.50.110.18实施例六98.1%0.60.150.22实施例七98.6%0.50.130.14实施例八98.8%0.40.220.13

上表可知，本发明的悬浮稳定性极佳且获得的石墨涂层厚度十分的薄，使得原本可以到达1mm的石墨层，减少至0.09mm，实施例四的效果最好，涂料悬浮稳定性较好，片状石墨层的厚度最小，铸件的质量最高，且残次品的概率最低，即涂料对砂芯表面的附着效果最好。