[發明專利]屏蔽型涂料組合物及其涂料的制備工藝

無效

• 申請號: 201010139412.5
• 申請日: 2010-03-30
• 公開（公告）號: CN101817058A
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發明（設計）人: 孫魯洪;胡昊民
• 申請（專利權）人: 深圳市景鼎現代科技有限公司
• 主分類號: B22C3/00
• 分類號: B22C3/00
• 代理公司: 深圳市精英專利事務所 44242
• 代理人: 李新林

技術領域：

本發明涉及一種鑄造造型用輔助材料，尤其是一種用于砂型鑄造的屏蔽型涂料組合物及其涂料的制備工藝。

背景技術：

砂型涂料是涂敷于砂型(芯)表面的一薄層耐火涂層，通常由耐火粉料、載體、懸浮劑、粘結劑等組分構成。其中耐火粉料是涂料的基礎，它借助于懸浮劑在涂料內懸浮，涂料被均勻地涂敷于砂型(芯)的工作表面上，載液揮發后，粘結劑使耐火粉料干結成致密涂層。使用砂型涂料可以改變和控制金屬液與砂型(芯)界面間的接觸狀態和高溫下的反應，防止多種缺陷的產生，從而顯著地改善鑄件表面品質。

采用有機粘結劑砂生產超低碳不銹鋼件，最大的問題是鑄件表面增碳，它將導致鑄件抗腐蝕及抗疲勞能力下降，并使得焊接性能變差。為解決超低碳不銹鋼件表面滲碳的問題，目前通過采用水玻璃砂造型，并在型(芯)表面涂覆普通市售鋯英粉醇基涂料，點燃干燥后再施涂普通市售鋯英粉水基涂料并烘干，但在生產中仍難以準確控制涂層質量，從而達不到防滲碳的目的。

采用呋喃樹脂-甲苯磺酸砂型生產球墨鑄鐵件時，在鑄件-砂型界面樹脂砂中的甲苯磺酸受熱分解，產生的含硫氣體將與未凝固金屬液中與硫親和力強的鎂、稀土等起反應而形成硫化物，從而導致球墨鑄鐵件表層球化不良，造成鑄件品質下降。在實際生產中所使用的普通市售鑄鐵石墨醇基涂料不能防止滲硫現象，一般通過增加球化劑用量或采用不含磺酸的固化劑來減少異常組織，但前者使生產成本大幅提升，后者會促使型砂性能變差而出現其他缺陷。

發明內容：

本發明提供的屏蔽型涂料可用于超低碳不銹鋼件或球墨鑄鐵件的砂型鑄造工藝，采用特定耐火粉料組合物制備的涂料，能吸收和屏蔽來自砂型(芯)的含硫、碳等氣體，有效防止超低碳不銹鋼鑄件表面增碳，減輕或消除球墨鑄鐵件表面球狀石墨異常，從而保證鑄件的品質。

為實現上述目的，本發明的屏蔽型涂料組合物由耐火粉料組合物、懸浮劑、粘結劑和載液組成，所述的耐火粉料組合物包含耐高溫組分和功能性組分，粉料粒度為200～325目；屏蔽型涂料的組分按以下質量比例配合：耐火粉料組合物100份、懸浮劑8～15份，粘結劑3～10份，載液30～80份。

作為本發明的技術方案，所述的耐火粉料組合物中耐高溫組分為鋯英粉，質量分數為耐火粉料組合物總質量的80％～95％；功能性組分為鉀長石、鈉長石、鋰輝石、葉蠟石中至少一種，質量分數為耐火粉料組合物總質量的5％～20％。所述的懸浮劑為鈉基膨潤土、鋰基膨潤土、累托石、海泡石、凹凸棒土中至少一種。所述的粘結劑為水玻璃、硅溶膠、硅酸乙酯或磷酸鋁中的一種。所述的載液為水。

本發明的另一種技術方案，所述的耐火粉料組合物中耐高溫組分為石墨粉，質量分數為耐火粉料組合物總質量的50％～70％；功能性組分為碳酸鈣、石灰石、白堊、氧化鈣、鎂橄欖石、鎂砂粉、滑石粉、氧化鎂中的至少一種，質量分數為耐火粉料組合物總質量的30％～50％。所述的懸浮劑為有機膨潤土、鋰基膨潤土、凹凸棒土中的至少一種。所述的粘結劑為松香、酚醛樹脂、聚乙烯醇縮丁醛中的至少一種。所述的載液為乙醇、甲醇、異丙醇中的至少一種。

本發明屏蔽型涂料的制備工藝步驟為：先分別將粘結劑和懸浮劑加入載液中，在高速分散機中攪拌分散10～15min，再加入耐火粉料組合物繼續攪拌20～30min，至涂料呈均勻的漿狀懸浮分散體系。

耐火粉料是砂型涂料中最終在金屬-砂型界面上起作用的骨干材料，即耐火粉料的性質決定了涂料的性質。本發明針對超低碳不銹鋼件和球墨鑄鐵件，選擇的耐高溫組分——鋯英粉和石墨粉均具有良好的化學穩定性和耐高溫性能，即不與金屬液發生化學反應，且耐火度高，從而有利于防止鑄件粘砂。

耐火粉料中功能性組分的選擇，則需根據不同金屬材料的特點進行取舍：

對于超低碳不銹鋼件的屏蔽型涂料，功能材料中所選擇的含堿金屬氧化物的硅酸鹽(長石、鋰輝石)，因其高溫分解出的堿金屬氧化物有較強的助熔作用，可填塞涂層孔隙，并提高其致密度；而葉蠟石組分在高溫下亦具有良好的助燒結作用。將鋯英粉與上述功能性組分優化組合，組成具有較高耐火度和較低燒結點的多元體系，促使鋯英粉顆粒在較低溫度時燒結成致密的燒結層，從而阻止了超低碳不銹鋼件表面的增碳。

對于球墨鑄鐵件的屏蔽型涂料，采用含鈣(碳酸鈣、石灰石、白堊、氧化鈣)和含鎂(鎂橄欖石、鎂砂粉、滑石粉、氧化鎂)的堿性無機化合物作為功能性組分，這是因為高溫澆注時堿性無機化合物熱分解所生成的堿金屬(Ca、Mg)氧化物與砂型(芯)中的含硫氣體反應，具有吸收含硫氣體的效果，同時所形成的致密涂層也可隔絕鑄型熱分解產生的含硫氣體與表面金屬液接觸，因此能使鑄件-砂型界面的異常組織明顯減少。