一种大型铸件用水基铸造涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种大型铸件用水基铸造涂料及其制备方法，该涂料由下列重量比的原料制成：锆英粉６５－７５％、水２０－３０％、钠基膨润土０．８－２．５％、亲水型气相二氧化硅０．１－０．６％、水性聚氨酯增稠剂０．２－０．８％、聚乙烯醇０．２－０．８％、水溶性丙烯酸树脂０．６－２％、乙二醇丁醚０．１－０．４％、磷酸三丁酯０．１－０．３％、乙二醇０．１－０．５％、异噻唑啉酮０．０５－０．４％。其采用的制备方法先进，将原料组分进行有效的复合。制得的产品各项技术指标性能优异，例如流变性、触变性、涂刷性、悬浮性、贮存性、成膜质量、可涂刷粘度，能满足大型铸件生产的技术质量要求，特别是重量超过１００吨的特大型铸件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种铸造涂料，具体的是，该涂料特别适宜重量超过100吨的特大型铸件的生产。
技术介绍
重型装备制造业作为国家的基础工业，在国民经济中起着至关重要的支柱作用。尤其在火电、水电、核电、军工、钢铁、冶金、船舶、石油、化工、国防等重型装备制造行业，大型铸件更是这些行业的核心部件，对大型铸件的质量水平要求特别高。在大型铸件生产时，在铸型(芯)工作表面上涂覆铸造涂料是一道非常重要的工序。铸造涂料是一种耐火涂层，其主要成分有耐火粉料、载液、悬浮剂、粘结剂、其它附加剂。该涂料的主要功能是阻断熔融金属液与砂型(芯)表面的直接接触，起隔离作用，消除了金属液与砂型(芯)表面发生物理或化学反应的必需要素，从而可有效防止和减少铸件表面粘砂、夹砂、砂眼等缺陷；提高铸型(芯)表面强度；控制铸件冷却速度，防止铸件产生缩孔、裂纹缺陷；使铸件表面合金化和晶粒细化，调整铸件表面成分和表面组织，提高铸件的使用性能，延长铸件使用寿命；降低铸件表面粗糙度；提高铸件落砂和清理效率，显著降低铸件清理工作量，降低铸件清理成本；改善清砂工人的作业环境。因而，铸造涂料在铸件生产中对改进铸件质量和提高经济效益两方面都具有积极的意义。 大型铸件的钢水浇铸量可达几十吨至上百吨，铸件外形尺寸大，壁厚，要求铸造涂料制得的干涂层必须达到足够的厚度才可发挥防粘砂等功能，所以，通常以涂覆多道涂料来实现涂层的厚度要求。由于生产大型铸件的砂型(芯)表面面积大，涂覆多道涂料的工序使得涂料的施涂(通常为刷涂)成为工作量较大的工作。就保证涂层质量和提高生产效率这两方面而言，大型铸件对涂料的工艺性能无疑具有更高的要求。铸造涂料的质量高低是影响铸件是否粘砂、夹砂及铸件表面光洁度、铸件尺寸精度的最直接因素。 铸造涂料根据载液的不同，分为醇基铸造涂料和水基铸造涂料两大类。醇基铸造涂料主要以乙醇(即酒精)为载液，涂覆在铸型(芯)工作表面上后一般通过点火引燃的方式获得干涂层。但醇基涂料在经过多次刷涂、多次点燃乙醇的过程中，容易出现涂层起泡，涂层与砂型(芯)表面或各道涂层间结合不良的现象，得到的干涂层较疏松，浇注时结合不良部位的涂层在金属液的持续冲刷下容易从砂型(芯)表面脱落，从而丧失防粘砂等功能。再者，醇基铸造涂料大面积刷涂后点火引燃时由于火势的瞬间蔓延存在烧伤操作人员的安全隐患。 水基铸造涂料主要以水为载液，涂覆后一般通过燃烧可燃气体(如天燃气)在湿膜表面烘烤、加热烘干等方式获得干涂层。由于水比酒精挥发速度慢得多，在刷涂过程中不会象醇基涂料那样因溶剂的快速挥发而滑爽性下降较快，阻力上升，故水基涂料的刷涂性相对优于醇基涂料。水基涂料通过烘烤、烘干等方式干燥，其热量释放较醇基涂料点火引燃后溶剂迅速燃烧温和许多，不会出现涂层起泡等缺陷，干涂层与砂型(芯)表面及涂层间结合紧密，涂层致密，浇铸时钢水不易将涂层从砂型(芯)表面冲刷掉。水基涂料不存在烧伤操作人员的安全隐患。因此对于大型铸件，水基涂料在降低刷涂劳动强度、保障铸件质量、提高生产安全性等方面均是优于醇基涂料的选择。目前，国内现有的水基涂料产品不能满足大型铸件生产的技术质量要求，尤其是重量超过100吨的特大型铸件生产。为此，国内也有众多的高校、科研所及企业在研制大型铸件生产所需的水基铸造涂料，但研制的这些水基铸造涂料产品在技术上与国外产品(例如英国福士科公司生产的HOLCOFE 110水基铸造涂料)相比，尚存在着较大差距，不能满足大型铸件生产的技术质量要求。虽然中国专利文献还公开一种名称为“醇基或水基砂粉防渗透粘砂铸造涂料”(公开号CN1666828，公开日2005年9月14日)，但其原料组分复杂多样，配料、制备程序复杂，制造成本明显偏高，且其技术性能指标仍不能满足大型铸件生产的技术质量要求，主要体现在1、刷涂工艺性能欠佳，不适宜大型铸件生产所需的大面积、多道数的刷涂作业。这是由于悬浮剂、粘结剂等组分的选材不当或各个组分的的搭配不当而使得涂料的流变性能不理想，导致刷涂等工艺性能欠佳，主要表现为涂料的触变性(指某些流体所具有的当被施予剪切力时，其粘度逐渐降低，撤去剪切力后，其粘度逐渐恢复的特性)较差，在较稠状态(较高粘度)下刷涂，涂料的粘度在刷子来回刷动时下降少，流动性仍然处于较差的状态，刷起来感觉粘滞，阻力大，大面积刷涂时相当耗费操作者的体力，刷涂效率低；停止刷动后，涂料在很短时间内即停止流动，涂膜没有足够时间进行自动流平，干涂膜刷痕重。若调低涂料的粘度刷涂，刷涂性虽有所提高，但刷子从容器中提起时所蘸得的涂料少，涂料不断从刷子上向下滴淌，滴在已刷好的涂膜上则形成滴痕；在垂直面及倾斜度稍大的面上涂料容易向下流淌，形成流痕以及上薄下厚的结构，砂型(芯)的低凹处容易出现涂料堆积；每涂一次所得的单层涂膜厚度偏薄，对同样的涂层厚度要额外增加刷涂遍数来达到，不适合在大型铸件生产中应用。2、涂料的贮存性、稳定性较差，贮存过程中粘度容易出现下降。现有水基涂料多采用羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、羟乙基纤维素、黄原胶等作增稠剂，它们均系天然有机高分子经过一定化学处理得到的产品，抗微生物侵蚀能力差，在贮存过程中(尤其在气温较高的夏、秋季节)这类有机增稠剂即使在防腐剂加入量较大时也容易被细菌等微生物腐蚀降解，使粘度发生较大幅度下降，并导致涂料的其他性能变差。 因此，开发优质水基铸造涂料，缩小差距，代替进口，提高铸造涂料及铸件的竞争力，是当前国内铸造行业所面临的一个刻不容缓的亟需解决的课题。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种大型铸件用水基铸造涂料及该涂料的制备方法，该涂料配方选用高纯度锆英粉为耐火骨料，以水为载液，选用兼容性好的无机增稠剂(钠基膨润土、亲水型气相二氧化硅)、有机增稠剂(水性聚氨酯增稠剂、聚乙烯醇)、粘结剂(聚乙烯醇、水溶性丙烯酸树脂)、触变剂(亲水型气相二氧化硅)、消泡剂(磷酸三丁酯)、防腐剂(异噻唑啉酮)、流平剂(乙二醇)经过适宜的制备方法进行有效复合，使它们协同发挥增稠、悬浮、触变、粘结的作用，因而能够提高产品的稳定性，使其在贮存性、涂刷性、流平性等性能指标方面优异，能满足大型铸件生产的技术质量要求，特别是重量超过100吨的特大型铸件。 本专利技术是采用这样的技术方案实现的 一种大型铸件用水基铸造涂料，该涂料由下列重量比的原料制成 锆英粉65-75％、水20-30％、钠基膨润土0.8-2.5％、亲水型气相二氧化硅0.1-0.6％、水性聚氨酯增稠剂0.2-0.8％、聚乙烯醇0.2-0.8％、水溶性丙烯酸树脂0.6-2％、乙二醇丁醚0.1-0.4％、磷酸三丁酯0.1-0.3％、乙二醇0.1-0.5％、异噻唑啉酮0.05-0.4％。 上述的大型铸件用水基铸造涂料，该涂料优选的是由下列重量比的原料制成 锆英粉68-71％、水24-28％、钠基膨润土1.2-2％、亲水型气相二氧化硅0.3-0.5％、水性聚氨酯增稠剂0.4-0.6％、聚乙烯醇0.4-0.6％、水溶性丙烯酸树脂1.3-2％、乙二醇丁醚0.2-0.3％、磷酸三丁酯0.2-0.3％、乙二醇0.2-0.4％、异噻唑啉酮0.15-0.3％。 所述原料要求达到如下指标 锆英粉ZrO2≥65％、平均粒度为325目。 水新鲜洁净的自来水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大型铸件用水基铸造涂料，其特征在于，该涂料由下列重量比的原料制成：锆英粉６５－７５％、水２０－３０％、钠基膨润土０．８－２．５％、亲水型气相二氧化硅０．１－０．６％、水性聚氨酯增稠剂０．２－０．８％、聚乙烯醇０．２－０．８％、水溶性丙烯酸树脂０．６－２％、乙二醇丁醚０．１－０．４％、磷酸三丁酯０．１－０．３％、乙二醇０．１－０．５％、异噻唑啉酮０．０５－０．４％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：田秀成，刘文瑞，费长正，陈展飞，刘健，陈卫红，
申请(专利权)人：德阳立达化工有限公司，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]