一种树脂砂型铸造用耐高温涂料及其制备方法

摘要

本发明提供了一种树脂砂型铸造用耐高温涂料及其制备方法，按重量份数计包括：高岭土50‑60份、石英砂12‑15份、硅藻土5‑15份、环糊精3‑5份、三聚磷酸钠1.5‑3份、小苏打2‑3份、碳酸钙2‑3份、碱土金属合金添加剂1‑2份和水50‑75份；本发明的有益效果：通过在涂料内添加了碱土金属合金，在铸造过程中，能够与砂型在高温时释放出二氧化硫发生反应，生成稳定的碱土金属硫化物，从而避免砂型释放出的二氧化硫进入到铁水中，与铁水中的镁等金属发生反应，生成金属硫化物，导致铸件中的镁等金属元素比例降低，影响铸件性能。

说明书

技术领域

本发明涉及砂型铸造技术领域，尤其涉及一种树脂砂型铸造用耐高温涂料及其制备方法。

背景技术

砂型铸造中所用的涂料，主要作用是起到屏蔽作用，在浇铸温度下能在型芯表面形成致密耐火涂层，即防止金属液渗入砂型中，也防止型砂中热分解产生的气体进入金属液，可获得表面光洁的铸件，对铸件表面质量、抵抗金属液冲刷砂型、防止铸件粘砂性等起到重要作用。随着对铸件表面质量要求的不断提高，涂料的应用显得越来越重要。

目前，传统树脂砂作为砂型在铸件和铸型中间起到阻挡隔离作用，达到防粘砂目的，以得到表面光洁的铸件。但是在起到阻隔作用的同时，还需要有一定的透气性，铸型表面树脂砂中的树脂粘结剂经高温铁水作用时，会瞬间产生大量的气体，需要透过涂料层排出，如果涂料的透气性不好，气体会很快在涂料层背面聚集，压力迅速提高，气体最终从局部突破，使涂料层产生变形，进而在铸件表面形成水波纹或凹坑缺陷，若涂层脱落还造成铸件粘砂缺陷，如果透气性过高会加剧铸件的粘砂。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种树脂砂型铸造用耐高温涂料及其制备方法。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

一种树脂砂型铸造用耐高温涂料及其制备方法，按重量份数计包括：高岭土50-60份、石英砂12-15份、硅藻土5-15份、环糊精3-5 份、三聚磷酸钠1.5-3份、小苏打2-3份、碳酸钙2-3份、碱土金属合金添加剂1-2份和水50-75份。

作为上述技术方案的改进，按重量份数计包括：高岭土60份、石英砂12份、硅藻土10份、环糊精5份、三聚磷酸钠2.5份、小苏打2份、碳酸钙2份、碱土金属合金添加剂2份和水75份。

作为上述技术方案的改进，所述碱土金属合金添加剂按质量分数包括，Mg：30％-40％、Ca：50％-60％以及Ba：0-10％。

作为上述技术方案的改进，所述碱土金属合金添加剂按质量分数包括，Mg：40％、Ca：50％以及Ba：10％。

作为上述技术方案的改进，所述环糊精采用甲基化-β-环糊精。

作为上述技术方案的改进，所述三聚磷酸钠采用低温型无水三聚磷酸钠。

作为上述技术方案的改进，还包括钼0.2-0.5份。

作为上述技术方案的改进，还包括蒙脱土2-5份。

一种树脂砂型铸造用耐高温涂料的制备方法，

S1依次称取按重量份数计的以下原料：高岭土50-60份、石英砂12-15份、硅藻土5-15份、环糊精3-5份、三聚磷酸钠1.5-3份、小苏打2-3份、碳酸钙2-3份、碱土金属合金添加剂1-2份和水50-75 份；

S2将高岭土、石英砂、硅藻土以及碳酸钙混合后进行研磨，过 400目筛网，混合均匀后得到混合粉末；

S3将环糊精、三聚磷酸钠以及水搅拌混合均匀，得到混合液；

S4向S2中得到的混合粉末、小苏打以及碱土金属合金添加剂加入至S3中得到的混合液中，搅拌混合均匀，得到涂料。

本发明的有益效果：通过在涂料内添加了碱土金属合金，在铸造过程中，能够与砂型在高温时释放出二氧化硫发生反应，生成稳定的碱土金属硫化物，从而避免砂型释放出的二氧化硫进入到铁水中，与铁水中的镁等金属发生反应，生成金属硫化物，导致铸件中的镁等金属元素比例降低，影响铸件性能。

环糊精和三聚磷酸钠作为粘接剂，提高涂料的悬浮性，防止出现沉淀分层现象，使得涂料能够长时间保存，同时三聚磷酸钠能够与碱土金属粒子形成络合物，提高涂料的稳定性，延长保存时间以及在铸造时的高温稳定性。

添加小苏打能够在砂型温度上升至200多摄氏度时分解产生二氧化碳气体，从而使得涂料层具备透气性；添加碳酸钙，使得在高达一千多度的浇铸过程中，使涂料层保持透气性；在高温状态下，碳酸钙能够与二氧化硫反应生成亚硫酸钙，从而防止二氧化硫进入铁水中，影响其铸件属性，并且亚硫酸钙具备还原性，能够抑制铸件被氧化，影响其性能。

附图说明

图1为本实施例1-11中悬浮率测试结果图；

图2为本实施例1-11中含硫量测试结果图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

实施例1

本实施例所述一种树脂砂型铸造用耐高温涂料，按重量份数计包括：高岭土50份、石英砂15份、硅藻土15份、环糊精3份、三聚磷酸钠1.5份、小苏打3份、碳酸钙3份、碱土金属合金添加剂1份和水65份。

所述碱土金属合金添加剂按质量分数包括，Mg：40％、Ca：50 ％以及Ba：10％。

所述环糊精采用甲基化-β-环糊精。

所述三聚磷酸钠采用低温型无水三聚磷酸钠；在制备涂料时，温度较低，不易水解。

一种树脂砂型铸造用耐高温涂料的制备方法，

S1依次称取按重量份数计的以下原料：高岭土50份、石英砂 15份、硅藻土15份、环糊精3份、三聚磷酸钠1.5份、小苏打3份、碳酸钙3份、碱土金属合金添加剂1份和水65份；

S2将高岭土、石英砂、硅藻土以及碳酸钙混合后进行研磨，过 400目筛网，混合均匀后得到混合粉末；

S3将环糊精、三聚磷酸钠以及水搅拌混合均匀，得到混合液；

S4向S2中得到的混合粉末、小苏打以及碱土金属合金添加剂加入至S3中得到的混合液中，搅拌混合均匀，得到涂料。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于：所述碱土金属合金添加剂按质量分数包括，Mg：40％和Ca：60％。

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于：所述碱土金属合金添加剂按质量分数包括，Mg：30％、Ca：60％以及Ba：10％。

实施例4

本实施例与实施例1的区别在于：一种树脂砂型铸造用耐高温涂料，按重量份数计包括：高岭土60份、石英砂12份、硅藻土10份、环糊精5份、三聚磷酸钠2.5份、小苏打2份、碳酸钙2份、碱土金属合金添加剂2份和水75份。

实施例5

本实施例与实施例4的区别在于：所述碱土金属合金添加剂按质量分数包括，Mg：40％和Ca：60％。

实施例6

本实施例与实施例4的区别在于：所述碱土金属合金添加剂按质量分数包括，Mg：30％、Ca：60％以及Ba：10％。

实施例7

本实施例与实施例1的区别在于：一种树脂砂型铸造用耐高温涂料，按重量份数计包括：高岭土55份、石英砂15份、硅藻土5份、环糊精4份、三聚磷酸钠2份、小苏打2份、碳酸钙2份、碱土金属合金添加剂2份和水50份。

实施例8

本实施例与实施例7的区别在于：所述碱土金属合金添加剂按质量分数包括，Mg：40％和Ca：60％。

实施例9

本实施例与实施例7的区别在于：所述碱土金属合金添加剂按质量分数包括，Mg：30％、Ca：60％以及Ba：10％。

通过在涂料内添加了碱土金属合金，在铸造过程中，能够与砂型在高温时释放出二氧化硫发生反应，生成稳定的碱土金属硫化物，从而避免砂型释放出的二氧化硫进入到铁水中，与铁水中的镁等金属发生反应，生成金属硫化物，导致铸件中的镁等金属元素比例降低，影响铸件性能。

环糊精和三聚磷酸钠作为粘接剂，提高涂料的悬浮性，防止出现沉淀分层现象，使得涂料能够长时间保存，同时三聚磷酸钠能够与碱土金属粒子形成络合物，提高涂料的稳定性，延长保存时间以及在铸造时的高温稳定性。

添加小苏打能够在砂型温度上升至200多摄氏度时分解产生二氧化碳气体，从而使得涂料层具备透气性；添加碳酸钙，使得在高达一千多度的浇铸过程中，使涂料层保持透气性；在高温状态下，碳酸钙能够与二氧化硫反应生成亚硫酸钙，从而防止二氧化硫进入铁水中，影响其铸件属性，并且亚硫酸钙具备还原性，能够抑制铸件被氧化，影响其性能。

实施例10

本实施例与实施例4的区别在于：还包括钼0.2-0.5份；金属钼能够在高温下与二氧化硫生成二硫化钼、三硫化钼和三氧化钼的共聚物，起到防氧化的作用；在高温时，共聚物中的三氧化钼颗粒随着升温而膨胀，起到了增摩作用，同时防止铁水渗入砂型；二硫化钼具备良好的分散性以及在低温下减小摩擦力的作用，能够在铸件成型取出时，防止铸件与涂层粘接，导致粘砂。

实施例11

本实施例与实施例4的区别在于：还包括蒙脱土2-5份；蒙脱土能够增加涂料的耐高温性能，避免在高温下出现开裂的情况。

悬浮率(％)是用来表征悬浮性大小的指标，铸造用涂料的悬浮率一般在95％左右，根据ASTM中悬浮百分比的测试方法对实施例 1-11测试悬浮率，得到结果如图1所示：

实施例1-11中的涂料具备良好的稳定性。

通过检测应用实施例1-11中所述涂料进行铸造前以及铸造后的涂料含硫量，得到结果如图2所示：

涂料具备对铸铁以及砂型中的S元素良好的吸收作用。

通过对实施例1-11铸造后的砂型损失情况以及铸件的粘砂情况进行比较，实施例1-9中，涂抹有实施例4所述涂料的砂型缺陷较少，铸件的粘砂情况良好，实施例10所对应的铸件表面相比于实施例4 粘砂更少，实施例11所对应的砂型涂层表面相比于实施例4开裂更少。

需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。