一种高强高韧铸钢消失模涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及铸造涂料技术领域，特别是涉及一种高强高韧铸钢消失模涂料及其制备方法。
背景技术
消失模铸造，是将与铸件尺寸形状相似的石蜡或泡沫模型（以下统称为蜡模）粘结组合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在型砂中振动造型，震实后，不需要起模即可进行浇注。浇注时，由于蜡模在高温金属液作用下可以全部气化、烧失变成气体,液态金属可取代蜡模的位置,冷却凝固后形成铸件。其中使用的涂料称为消失模涂料。
对于该涂料有较高要求，要求透气性高、耐火度高、耐铁水冲刷，同时在铸件冷却后，又能与金属分离。目前市场上的铸钢用涂料，只是在铸件和铸型中间起到阻挡隔离作用，达到防粘砂目的。其中普通铸钢用消失模涂料对蜡模附着力差、强度低、耐火差、发气量大，容易造成铸件产生粘砂、砂眼、气孔、碳渣等缺陷，大多需要经过多次涂覆，使涂层达到一定厚度后，才能保证其高温强度，但是当涂层过厚时，涂层的透气性会变差，在型砂中浇入铁水后，蜡模受高温燃烧或汽化，气体体积瞬间增大，如果涂层透气性不足，气体会冲破涂层，使得涂层开裂，易造成铸件出现沾砂，夹涂料皮等缺陷。因此一款涂层薄且强度高，透气性好的高强高韧性铸钢用消失模是目前研发关注的方向。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，而提供一种高强高韧铸钢消失模涂料及其制备方法，其具有较高的高中低温强度、较高的透气性、良好的蜡模润湿性和粘附性，同时落砂时涂层易剥落，可以批量使用于中小型铸钢件。同时利用其高强高韧的特性，可以运用于造型复杂的消失模铸钢件。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高强高韧铸钢消失模涂料，各成分按重量配比为：耐火骨料100份、助烧剂2～4份、悬浮剂2～4份、粘结剂3～5份、增稠剂0.5～1.5份、消泡剂：0.5～0.8份、聚丙烯纤维0.1～0.5份、无机晶须0.5～3份、分散剂0.1～0.7份，其中，无机晶须为碳化硅晶须或石英纤维中的一种或多种，助烧剂为氧化铝微粉或气相二氧化硅中的一种或多种。
优选的，所述碳化硅晶须的长度为3～30um，长径比5～20。
优选的，所述石英纤维直径50～200um，长度0.3～0.7mm。
优选的，所述氧化铝微粉的目数为1600目；所述气相二氧化硅的规格为D50=0.5um。
优选的，所述耐火骨料为锆英粉、刚玉、莫来石中的一种或多种。
优选的，所述锆英粉为70～85份，刚玉5～20份，莫来石5～10份，其中，锆英粉的硅酸锆含量＞85%，目数为140～200目；刚玉的氧化铝含量＞97%，目数为50～270目；莫来石的氧化铝含量＞70%，目数为100～150目。
优选的，所述悬浮剂为膨润土、凹凸棒土中的一种或多种；所述粘结剂为聚乙烯醇、白乳胶、硼砂、改性淀粉中的一种或多种；增稠剂为羧甲基纤维素钠、粘土中的一种或多种；消泡剂为聚乙烯醇用消泡剂、磷酸酯类消泡剂中的一种或多种；所述分散剂为木质素磺酸钠、亚甲基双萘磺酸钠（NNO）中的一种或多种。
优选的，所述聚乙烯醇为常温可溶于水的改性聚乙烯醇；改性淀粉为羧甲基淀粉。
优选的，该消失模涂料还包括防腐剂0.1份、颜色料0～0.5份，其中，防腐剂为百里酚。
优选的，所述的高强高韧铸钢消失模涂料的制备方法，包括：步骤1、无机晶须和聚丙烯纤维预处理：将无机晶须在0.01mol/L的稀酸中在常温下浸泡24h，然后抽干洗净烘干备用；将聚丙烯纤维放入稀释后的表面活性剂中在40～55℃下浸泡24h，然后抽干洗净烘干备用；步骤2：将所有材料放入搅拌机中，搅拌1小时后，加入水，混合搅拌3～5小时。
本发明的有益效果是：一种高强高韧铸钢消失模涂料及其制备方法，其各成分按重量配比为：耐火骨料100份、助烧剂2～4份、悬浮剂2～4份、粘结剂3～5份、增稠剂0.5～1.5份、消泡剂：0.5～0.8份、聚丙烯纤维0.1～0.5份、无机晶须0.5～3份、分散剂0.1～0.7份，其中，无机晶须为碳化硅晶须或石英纤维中的一种或多种，助烧剂为氧化铝微粉或气相二氧化硅中的一种或多种，本发明利用聚丙烯纤维和无机晶须对涂料进行复合，使得该消失模涂料具有较高的高中低温强度、较高的透气性、良好的蜡模润湿性和粘附性，同时落砂时涂层易剥落，可以批量使用于中小型铸钢件，同时利用其高强高韧的特性，可以运用于造型复杂的消失模铸钢件。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围限制于此。
实施例一。
本实施例的一种高强高韧铸钢消失模涂料，各成分按重量配比为：
a)耐火骨料：锆英粉75～80份、刚玉10～20份、莫来石5～15份；其中，锆英粉的硅酸锆含量＞85%，目数为140～200目；刚玉的氧化铝含量＞97%，目数为200～270目；莫来石的氧化铝含量＞70%，目数为100～120目；
b)助烧剂：氧化铝微粉2～3份；氧化铝微粉的目数为1600目；
c)悬浮剂：膨润土2～2.5份、凹凸棒土0.5～1份；
d)粘结剂：聚乙烯醇1.3～2份，白乳胶0.5～1.2份；所述聚乙烯醇为常温可溶于水的改性聚乙烯醇；
e)增稠剂：粘土1～1.3份；
f)消泡剂：聚乙烯醇用消泡剂0.5份；
g)聚丙烯纤维：0.1～0.3份；
h)无机晶须：碳化硅晶须1～2份；碳化硅晶须的长度为3～30um，长径比5～20；
i)分散剂：2-萘磺酸甲醛聚合物钠盐0.1份；
j)防腐剂：0.1份；防腐剂为百里酚；
k)颜色料：铁黄0.3份。
将上述成分按照如下步骤进行加工：
步骤1、无机晶须和聚丙烯纤维预处理：将无机晶须在0.01mol/L的稀酸中在常温下浸泡24h，然后抽干洗净烘干备用；将聚丙烯纤维放入稀释后的表面活性剂中在40～55℃下浸泡24h，然后抽干洗净烘干备用。
步骤2：将所有材料放入搅拌机中，搅拌1小时后，加入水，混合搅拌3～5小时。加入的水重量为分料重量的60～75%。
得到的消失模涂料按照按照JB/T9226-2008标准进行测试，测试结果见表1。
实施例二。
本实施例中各成分按重量配比为：
a)耐火骨料：锆英粉83份、刚玉12份、莫来石5份；其中，锆英粉的硅酸锆含量＞85%，目数为200目；刚玉的氧化铝含量＞97%，目数为200目；莫来石的氧化铝含量＞70%，目数为100目；
b)助烧剂：氧化铝微粉2.5份、气相二氧化硅0.2份；气相二氧化硅的规格为D50=0.5um；
c)悬浮剂：膨润土2份、凹凸棒土2份；
d)粘结剂：硼砂1份、改性淀粉3份；改性淀粉为羧甲基淀粉；
e)增稠剂：粘土1份、羧甲基纤维素钠0.5份；
f)消泡剂：磷酸酯1份；
g)聚丙烯纤维：0.4份；
h)无机晶须：石英晶须1.5份；
i)分散剂：木质素磺酸钠0.7份；
j)防腐剂：0.1份；防腐剂为百里酚；
k)颜色料：铁红0.5份。
将上述成分按照如下步骤进行加工：
步骤1、无机晶须和聚丙烯纤维预处理：将无机晶须在0.01mol/L的稀酸中在常温下浸泡24h，然后抽干洗净烘干备用；将聚丙烯纤维放入稀释后的表面活性剂中在40～55℃下浸泡24h，然后抽干洗净烘干备用。
步骤2：将所有材料放入搅拌机中，搅拌1小时后，加入水，混合搅拌3～5小时。加入的水重量为分料重量的55～65%。
得到的消失模涂料按照按照JB/T9226-2008标准进行测试，测试结果见表1。
实施例三。
本实施例中各成分按重量配比为：
a)耐火骨料：锆英粉70份、刚玉20份、莫来石10份；其中，锆英粉的硅酸锆含量＞85%，目数为140目；刚玉的氧化铝含量＞97%，目数为200目；莫来石的氧化铝含量＞70%，目数为150目；
b)助烧剂：氧化铝微粉4份；
c)悬浮剂：膨润土2份、凹凸棒土1份；
d)粘结剂：聚乙烯醇1份、改性淀粉1.5份；改性淀粉为羧甲基淀粉；
e)增稠剂：粘土1份、羧甲基纤维素钠0.5份；
f)消泡剂：聚乙烯醇用消泡剂1份；
g)聚丙烯纤维：0.2份；
h)无机晶须：碳化硅晶须2份，石英晶须1份；
i)分散剂：木质素磺酸钠0.3份；
j)防腐剂：0.1份；防腐剂为百里酚；
按照实施例一的步骤进行加工。
得到的消失模涂料按照按照JB/T9226-2008标准进行测试，三个实施例的测试结果见表1。
表1
本发明中加入的颜色料，如铁红、铁黄等，主要作用是调整涂料颜色，降低施工时的视觉疲劳。
本发明是加入了聚丙烯纤维和无机晶须，其中，聚丙烯纤维可以提高涂层的低温区强度和韧性，避免在搬运震实过程中，涂层出现开裂，脱落等现象。同时在受到金属液作用下，聚丙烯纤维迅速燃烧，形成排气通道增加了涂料的透气性。
而无机晶须不同于传统的无机粉体，因其独特的形貌（纤维状，内部结构完整，缺陷极少），使其具有较高的强度、韧性、耐磨性等优异性能。在高温下，无机晶须可以有效的支撑涂层强度。同时，无机晶须可以提高耐磨性，有效的抵抗金属液的冲刷。在聚丙烯纤维被烧失后，仍然能有效保持涂层稳定性。
本发明将两者有机结合起来加入到涂料当中，可以有效的提高单层涂层强度，因此在保持一定高温强度的基础上，可以减少施工次数，降低成本。使得开发出的铸钢用消失模涂料，具有较高的高中低温强度，较高的透气性，良好的蜡模润湿性和粘附性，同时落砂时涂层易剥落，可以批量使用于中小型铸钢件，同时利用其高强高韧的特性，可以运用于造型复杂的消失模铸钢件，市场前景良好。克服了现有技术中涂料层烧结温度高，中低温强度不足，在浇注中容易出现涂层裂纹，开裂，脱落等现象。造成铸件沾砂，变形，夹渣等缺陷，也避免了现有技术中为提高涂层的强度，增加施工次数，使涂层增厚，从而导致的透气性会明显下降，在浇注后，气体不能及时排出，容易导致涂层开裂等缺陷。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
