一种大型铸钢件防粘砂涂料及其制备方法

摘要

本申请提供了一种大型铸钢件防粘砂涂料及其制备方法，涉及铸造造型领域。该大型铸钢件防粘砂涂料，按质量百分比计，防粘砂涂料包括82.3％～85.7％铬矿砂、0.8％～1.2％耐火土、2％～2.5％膨润土、1％～2％粘结剂、2.5％～3％悬浮剂、8％～9％酒精。本申请提供的铬矿砂涂料能够增加型腔的耐火度，隔离钢水与型砂，有效防止钢水充型时渗透与冲刷，从而达到防粘砂的目的，得到表面光亮的铸件，并且遇冷会自动掉落，可通过降温去除防粘层，实现防粘层的自动脱落，节省了人工去除防粘层的步骤。

权利要求

1.一种大型铸钢件防粘砂涂料，其特征在于，按质量百分比计，所述防粘砂涂料包括

85％铬矿砂，1%凹凸棒土、2%BP‑186有机膨润土、1.5%桂林5号、2.5%40 70目的硅酸镁铝、8%~的质量浓度为95％的酒精；

所述铬矿砂为目数为150 180的单一铬矿砂；

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所述大型铸钢件防粘砂涂料的制备方法包括如下步骤：步骤一、将所述铬矿砂、凹凸棒土、BP‑186有机膨润土、桂林5号、40 70目的硅酸镁铝混~合均匀，获得混合干料，并将干料等分为两份，第一份干料加入酒精后，搅拌混匀10 20 ~min；

步骤二、加入第二份干料后，加入酒精后，搅拌混匀10 20 min，测量其浓度为50 55；

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所述第一份干料加入的酒精和第二份干料加入的酒精质量比为（3 5）:1。

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2.如权利要求1所述大型铸钢件防粘砂涂料在大型铸钢件制备过程中的应用。

3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述大型铸钢件防粘砂涂料的使用方法为：将防粘砂涂料刷制在铸造模样上3 5遍，点燃烧结，制成防粘层。

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4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述防粘层厚度为0.4 1 mm。

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说明书

一种大型铸钢件防粘砂涂料及其制备方法

技术领域

[0001] 本申请涉及铸造造型领域，具体涉及一种大型铸钢件防粘砂涂料及其制备方法。

背景技术

[0002] 一般铸钢件的冷却凝固主要在砂型中自然冷却，依靠砂型、冷铁、芯骨等介质与型外大气进行热交换，凝固、冷却至常温，对于大型的铸件也只是采取一些单一的防粘砂手段。然而大型铸钢件浇注温度一般都在1500℃以上，很容易产生表面粘砂缺陷。目前常涂刷锆英粉涂料作为防粘涂料，但由于锆英粉市场短缺，价值较为昂贵，极大地增加了生产成本。

[0003] 专利号为CN1478621A的中国专利文献提供了一种醇基及水基系列铬铁矿砂粉防渗透粘砂铸造涂料，但是其采用粒度粗于280目的铬铁矿砂粒作为铸造涂料的耐火骨料，存在涂料体系稳定性差、铸造完成后涂层难以脱落的问题，且其防粘和耐火效果仍有待提高。

发明内容

[0004] 为了解决上述问题，本申请旨在提供一种替代锆英粉涂料的、耐火性好、防粘效果好、涂料体系稳定的大型铸钢件防粘砂涂料。

[0005] 一方面，本申请提供了一种大型铸钢件防粘砂涂料，按质量百分比计，所述防粘砂涂料包括82.3％～85.7％铬矿砂、0.8％～1.2％耐火土、2％～2.5％膨润土、1％～2％粘结剂、2.5％～3％悬浮剂、8％～9％质量浓度为75％～95％的酒精。

[0006] 进一步的，按质量百分比计，所述防粘砂涂料包括85％铬矿砂，1％耐火土、2％膨润土、1.5％粘结剂、2.5％悬浮剂、8％质量浓度为75％～95％的酒精。

[0007] 进一步的，所述铬矿砂目数为150～180的单一铬矿砂或不同粒度的铬矿砂混合组成。

[0008] 本申请采用目数为150～180的铬矿砂替代现有技术中的锆英粉作为防粘涂料的主要成分，可增加型腔的耐火度，可与其他成分组成可长期保存的稳定涂料体系。

[0009] 进一步的，所述粘结剂为桂林5号，所述悬浮剂为目数为40～70目的硅酸镁铝，所述膨润土为BP‑186有机膨润土，所述耐火土为凹凸棒土，所述酒精浓度为95％。

[0010] 在一种优选的实施方式中，本申请涂料包括目数为150～180的85％铬矿砂，1％凹凸棒土、2％BP‑186有机膨润土、1.5％桂林5号、目数为40～70目的2.5％硅酸镁铝和8％的浓度为95％酒精。

[0011] 其中，耐火土采用凹凸棒土可有效防止铸件表面气孔的出现，增强型腔表面的透气性，具有表面充型脱氧的作用，防止铸件皮下气孔的出现。膨润土采用BP‑186有机膨润土可增加涂料的退让性与可塑性，在稳定高温状态下型腔发生物理化反应，从而减小型腔的发气量。粘结剂桂林5号的使用可增强涂料高温下的型腔的附着力。悬浮剂采用可溶性悬浮剂硅酸镁铝，且选用目数为40～70目左右的悬浮剂，可增强混合物的分散与漂浮，达到防沉淀的效果，以便于搅拌后涂刷和长期保存。而酒精的主要作用为方便涂刷后点燃，使混合物可以充分燃烧，在型腔烧结、结壳，粘附在型腔表面，形成光滑防粘层。

[0012] 本申请选用目数为150～180的铬矿砂作为主要成分，在其他各个组份的配合下，共同作用。本申请铬矿砂涂料制成的防粘层能够增加型腔的耐火度，隔离钢水与型砂，有效防止钢水充型时渗透与冲刷，从而达到防粘砂的目的，得到表面光亮的铸件，并且遇冷会自动掉落，可通过降温去除防粘层，实现防粘层的自动脱落，节省人工。

[0013] 另一方面，本申请还提供了上述防粘砂涂料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

[0014] 步骤一、将上述铬矿砂、耐火土、膨润土、粘结剂、悬浮剂混合均匀，获得混合干料，并将干料等分为两份，第一份干料加入酒精后，搅拌混匀10～20min；

[0015] 步骤二、加入第二份干料后，加入酒精后，搅拌混匀10～20min，测量其浓度。

[0016] 进一步的，所述第一份干料加入的酒精和第二份干料加入的酒精质量比为(3～5):1。

[0017] 优选的，所述第一份干料加入的酒精和第二份干料加入的酒精质量比为4:1。

[0018] 进一步的，所述浓度为50～55。

[0019] 在一种优选的实施方式中，本申请提供了上述防粘砂涂料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

[0020] 步骤一、将涂料干料成分(目数为150～180的85％铬矿砂，1％凹凸棒土、2％BP‑186有机膨润土、1.5％桂林5号、目数为40～70目的2.5％硅酸镁铝)混合均匀，获得混合干料，并将干料等分为两份，酒精总量占总质量的8％，后以酒精总量为100％，第一份干料加入80％酒精后，搅拌混匀15min；

[0021] 步骤二、加入第二份干料后，加入剩余20％酒精，搅拌混匀15min，用婆美比重计测量其浓度至50～55，即获得大型铸钢件防粘砂涂料。

[0022] 另一方面，本申请还提供了上述防粘砂涂料或上述的方法制备的防粘砂涂料在大型铸钢件制备过程中的应用。

[0023] 进一步的，所述防粘砂涂料的使用方法为：将防粘砂涂料刷制在铸造模样上3～5遍，点燃烧结，制成防粘层。

[0024] 进一步的，所述防粘层厚度为0.4～1mm。

[0025] 优选的，所述防粘层厚度为0.8mm。

[0026] 本发明具有如下有益效果：

[0027] 1、本申请提供的铬矿砂涂料能够增加型腔的耐火度，隔离钢水与型砂，有效防止钢水充型时渗透与冲刷，从而达到防粘砂的目的，得到表面光亮的铸件，并且遇冷会自动掉落，可通过降温去除防粘层，实现防粘层的自动脱落，节省了人工去除防粘层的步骤；

[0028] 2、本申请采用目数为150～180的铬矿砂作为涂料主要原料，原料易得，价格便宜，大大降低了生产成本，且该特定粒度的铬矿砂可与凹凸棒土、BP‑186有机膨润土、桂林5号、目数为40～70目的硅酸镁铝和浓度为95％酒精组成稳定体系，获得可长期放置的、防粘性能好、易于去除的防粘层。

具体实施方式

[0029] 为了更清楚的阐释本申请的整体构思，下面以实施例的方式进行详细说明。在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

[0030] 实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。

[0031] 其中，铬矿砂(南非进口)，目数：150～180，由灵寿县泽明矿产品加工厂公司提供；耐火土凹凸棒土由灵寿县华耀矿产品加工厂公司提供；膨润土BP‑186有机膨润土由浙江华特实业集团公司提供；粘结剂桂林五号由济宁市天狮涂料有限公司提供；悬浮剂硅酸镁铝由廊坊华欧保温工程有限公司提供；锆英粉由中谷矿产进出口(广州)有限公司提供；锆英粉涂料由洛阳凯林铸材有限公司提供；搅拌机为高速分散搅拌机，由无锡鸿远搅拌设备有限公司提供，转速为600～800r/min。

[0032] 如未特殊说明，在以下实施方式中，所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

[0033] 实施例1大型铸钢件防粘砂涂料的铬矿砂目数的筛选

[0034] 以不同目数的85％铬矿砂，1％凹凸棒土、2％BP‑186有机膨润土、1.5％桂林5号、2.5％聚羧酸盐和8％的浓度为95％酒精作为原料制备大型铸钢件防粘砂涂料。具体制备方法为：将涂料干料成分等分为两份，第一份干料加入80％酒精后，搅拌混匀15min；步骤二、加入第二份干料后，加入剩余20％酒精，搅拌混匀15min，用婆美比重计测量其浓度至50～
55，即获得大型铸钢件防粘砂涂料。

[0035] 采用标准容积称量法对上述涂料的24h悬浮稳定性进行测量，结果见表1所示。

[0036] 表1

[0037]目数 悬浮稳定性/％
150～180 ≥85
45～75 ≥69
55～100 ≥70
75～150 ≥60
200～280 ≥60

[0038] 由表1结果可见，选择目数为150～180的铬矿砂所制备的防粘砂涂料体系更加稳定。

[0039] 实施例2大型铸钢件防粘砂涂料的悬浮剂目数的筛选

[0040] 为进一步提高体系悬浮稳定性，在上述优选条件下，以悬浮剂的种类和目数作为变量进行筛选，其余实验条件和实验方法与实施例1相同。

[0041] 继续采用标准容积称量法对上述涂料的24h悬浮稳定性进行测量，结果见表2所示。

[0042] 表2

[0043]悬浮剂 目数 悬浮稳定性/％
硅酸镁铝 40～70 ≥95
硅酸镁铝 10～40 ≥62
硅酸镁铝 70～100 ≥85
聚羧酸盐 40～70 ≥85

[0044] 由表2结果可见，悬浮剂为硅酸镁铝且目数为40～70目时所制备的防粘砂涂料体系更加稳定。

[0045] 实施例3大型铸钢件防粘砂涂料的浓度的筛选

[0046] 在上述优选条件下，以涂料不同终浓度作为变量进行筛选，其余实验条件和实验方法与实施例1相同。

[0047] 用婆美比重计测量其浓度(波美度)，并根据T9226‑1999测量涂层在25℃常温下涂层强度，测量结果见表3所示。

[0048] 表3

[0049]

[0050] 由表2结果可见，涂料浓度为50～55时25℃常温下涂层强度最强。

[0051] 实施例4大型铸钢件防粘砂涂料的制备方法

[0052] 本实施例提供了一种大型铸钢件防粘砂涂料及其制备方法，制备方法包括如下步骤：

[0053] 步骤一、将涂料干料成分(目数为150～180的85％铬矿砂，1％凹凸棒土、2％BP‑186有机膨润土、1.5％桂林5号、目数为40～70目的2.5％硅酸镁铝)混合均匀，获得混合干料，并将干料等分为两份，酒精总量占总质量的8％，后以酒精总量为100％，第一份干料加入80％酒精后，搅拌混匀15min；

[0054] 步骤二、加入第二份干料后，加入剩余20％酒精，搅拌混匀15min，用婆美比重计测量其浓度至50～55，即获得大型铸钢件防粘砂涂料。

[0055] 本申请涂料成分包括目数为150～180的85％铬矿砂，1％凹凸棒土、2％BP‑186有机膨润土、1.5％桂林5号、目数为40～70目的2.5％硅酸镁铝和8％的浓度为95％酒精。

[0056] 试验例1

[0057] 本实施例提供了一种大型铸钢件防粘砂涂料及其制备方法，制备方法包括如下步骤：

[0058] 步骤一、将涂料干料成分等分为两份，以酒精总量为100％，第一份干料加入81％酒精后，搅拌混匀11min；

[0059] 步骤二、加入第二份干料后，加入剩余19％酒精，搅拌混匀19min，用婆美比重计测量其浓度至52，即获得大型铸钢件防粘砂涂料。

[0060] 本申请涂料干料包括目数为150～180的85％铬矿砂，1％凹凸棒土、2％BP‑186有机膨润土、1.5％桂林5号、目数为40～70目的2.5％硅酸镁铝，本申请涂料中还包括8％的浓度为95％酒精。

[0061] 使用时，用长羊毛刷将防粘砂涂料刷制在铸造模样上快速刷制3遍，点燃烧结，制成厚度为0.5mm防粘层，最后点燃烧结。

[0062] 试验例2

[0063] 本实施例提供了一种大型铸钢件防粘砂涂料及其制备方法，制备方法包括如下步骤：

[0064] 步骤一、将涂料干料成分等分为两份，以酒精总量为100％，第一份干料加入84％酒精后，搅拌混匀17min；

[0065] 步骤二、加入第二份干料后，加入剩余16％酒精，搅拌混匀16min，用婆美比重计测量其浓度至54，即获得大型铸钢件防粘砂涂料。

[0066] 本申请涂料干料包括目数为150～180的85％铬矿砂，1％凹凸棒土、2％BP‑186有机膨润土、1.5％桂林5号、目数为40～70目的2.5％硅酸镁铝，本申请涂料还包括8％的浓度为95％酒精。

[0067] 使用时，用长羊毛刷将防粘砂涂料刷制在铸造模样上快速刷制4遍，点燃烧结，制成厚度为0.6mm防粘层，最后点燃烧结。

[0068] 试验例3

[0069] 本实施例提供了一种大型铸钢件防粘砂涂料及其制备方法，制备方法包括如下步骤：

[0070] 步骤一、将涂料干料成分等分为两份，以酒精总量为100％，第一份干料加入80％酒精后，搅拌混匀15min；

[0071] 步骤二、加入第二份干料后，加入剩余20％酒精，搅拌混匀15min，用婆美比重计测量其浓度至55，即获得大型铸钢件防粘砂涂料。

[0072] 本申请涂料干料包括目数为150～180的85％铬矿砂，1％凹凸棒土、2％BP‑186有机膨润土、1.5％桂林5号、目数为40～70目的2.5％硅酸镁铝，本申请涂料还包括8％的浓度为95％酒精。

[0073] 使用时，用长羊毛刷将防粘砂涂料刷制在铸造模样上快速刷制5遍，点燃烧结，制成厚度为0.8mm防粘层，最后点燃烧结。

[0074] 试验例4

[0075] 与试验例1的区别仅在于防粘层厚度为0.2mm。

[0076] 试验例5

[0077] 与试验例1的区别仅在于不分批加入。

[0078] 试验例6

[0079] 与试验例1的区别仅在于第一份干料加入的酒精和第二份干料加入的酒精质量比为2:1。

[0080] 对比例1

[0081] 与试验例1的区别仅在于将铬矿砂替换为锆英粉。

[0082] 对比例2

[0083] 与试验例1的区别仅在于采用现有技术中的锆英粉涂料制作防粘层。

[0084] 实施例5涂层性能测试

[0085] 对上述试验例1～6及对比例1～2的渗透性(即涂料渗入砂型深度)、表面光洁度进行观察测量，采用上述标准容积称量法测量24h悬浮稳定性，并根据JB/T9226‑2008测量涂层1500℃高温下涂层强度，测试完成后采取水降温(约降温至5℃～10℃)的方法处理防粘涂层，观察防粘涂层脱落是否完全，测量结果见表4所示。

[0086] 表4

[0087]   渗透性/mm 悬浮稳定性/％ 高温下涂层强度/pa 表面光洁度 脱落情况5
试验例1 ≥20 ≥95 5.37×10 光洁 完全脱落
5
试验例2 ≥20 ≥95 5.55×10 光洁 完全脱落
5
试验例3 ≥20 ≥95 5.69×10 光洁 完全脱落
5
试验例4 ≥10 ≥95 2.92×10 不光洁 有部分残留
5
试验例5 ≥10 ≥70 3.33×10 不光洁 有部分残留
5
试验例6 ≥8 ≥75 3.10×10 不光洁 有部分残留
5
对比例1 ≥5 ≥67 1.38×10 不光洁 有部分残留
5
对比例2 ≥15 ≥90 4.69×10 光洁 有部分残留

[0088] 由表4结果可见，本申请方法制备的涂料(试验例1～3)相比现有技术锆英粉涂料(对比例2)悬浮稳定性更佳，高温下涂层强度更大，且铸件表面光洁符合生产标准。且在实际操作中发现，本申请铬矿砂涂料遇冷会自动掉落，可通过降温去除防粘层，实现防粘层的自动脱落，节省人工。

[0089] 以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。