專利名稱：高鋁多晶復合骨料的淺色鑄鐵涂料的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種鑄鐵件生產過程中使用的特種鑄型涂料，具體是涉及一種高鋁多晶復合骨料的淺色鑄鐵涂料。
背景技術：
近年來，隨著我國經濟建設的迅猛發展，鑄件的產量及其出口量逐年增長，我國機床行業90％的鑄造車間都采用了呋喃樹脂自硬砂工藝。由于呋喃樹脂砂在鑄鐵件上的廣泛應用，使我國鑄鐵件的質量、產量和粉塵污染有了顯著的改進。可是，至今我國幾乎所有的鑄鐵件生產廠家還是沿用傳統的黑色石墨粉涂料，嚴重的黑色污染，使鑄造企業的環保壓力越來越大；而且對于厚大鑄鐵件仍離不開鱗片石墨和鋯英粉作骨料的狀況，導致礦產資源的浪費和鑄件成本的增加。在步入21世紀的今天，隨著人們環保意識的不斷增強，我國環保法規的不斷出臺，對環保的要求也日趨嚴格，解決鑄鐵件石墨涂料的黑色污染問題已迫在眉睫。早在20世紀80年代我國就開展了鑄鐵件用淺色(白色)鑄造涂料的研究，例如1984年錢荷芳等人提出子采用燒結原理研制鑄鐵件用的白色涂料；1990年肖殿照等人，以涂料的燒結剝離理論為依據，從涂料的流變特性等主要性能出發，通過正交試驗法提出了白色涂料的主要組分和合理配比；隨后，馬金龍發表了“低成本淺色鑄造涂料的研制”的文章，提出采用多元組合含鋯系列非金屬礦物材料的適當組合，以降低耐火骨料的燒結點，達到在金屬液澆注時的高溫下涂料產生燒結，形成燒結隔離層，提高涂料層的抗粘砂性能。此外，還有迪功等人提出以鋯英粉為主要耐火骨料，加入還原阻滲劑氧化鋅和碳化硅等輔料的鑄鐵件淺色涂料和王成才開發的一種以鋁礬土為基，另加一種附加劑的耐火材料作骨料，使涂層在鐵水澆注的溫度下燒結，提高其抗粘砂的能力等。盡管從20世紀80年代以來，在我國發表了許多關于淺色(白色)涂料的報導，但是，大多數是利用傳統的一般耐火材料與助熔劑的適當配合，以降低耐火骨料的燒結點，通過骨料的燒結層，起到對鑄鐵件抗粘砂的作用。盡管傳統的一般耐火材料在助熔劑的作用下，能在較低的溫度下產生燒結，但其燒結的溫度區間太窄，不能滿足鑄鐵件生產中各種大小不一、壁厚不均的復雜鑄件高質量的要求，從而使當鑄件壁薄處出現燒結時，壁厚處的耐火骨料還沒有達到燒結溫度，導致鑄件厚壁處產生嚴重的粘砂；反之，當鑄件壁厚處產生了燒結，而薄壁處涂層流失、變薄，失去抗粘砂作用。因此，至今我國的淺色(白色)涂料還沒有真正應用于生產中。
發明內容
本發明的目的，是提供一種高鋁多晶復合骨料的淺色鑄鐵涂料。該涂料通過金屬液澆注的高溫作用，可使高鋁多晶復合材料涂料能在較寬的溫度區間內產生燒結，形成高粘度、高致密、連續的燒結陶瓷涂層；同時，在助熔劑和晶核劑等多種附加劑的協同作用下，在燒結陶瓷涂層中產生“二次晶化”，進一步強化了燒結陶瓷涂層的高溫粘度、強度和致密性，從而，較好解決了壁厚不均的復雜鑄鐵件的表面粘砂問題。
粘砂是鑄件常見的一種表面鑄造缺陷，不嚴重時一般不至于使鑄件報廢，但卻給生產帶來許多麻煩。它不僅嚴重影響鑄件的外觀質量，加速機加時刀具的磨損，而且，增加其清鏟工作量和生產成本，嚴重時還能使鑄件報廢。近年來，隨著我國出口產品的不斷增加，對鑄件的表面質量要求也越來越嚴格，防止鑄件的粘砂已引起人們的高度重視與廣泛的研究。粘砂是高溫金屬液與型、芯砂表面相互作用的結果，是一個復雜的物理與化學過程，其形成機理至今還沒有弄清楚。但我們從大量的生產實踐中可以看出，鑄件的粘砂大致可分為液態金屬滲透性粘砂、化學反應性粘砂和熱粘砂等三種主要形式。對于樹脂砂鑄件來說，最常見的是液態金屬滲透性粘砂，它是液態金屬滲入砂粒之間的空隙，冷卻凝固后將砂粒牢固黏附在鑄件表面造成的。金屬液中磷、硅或錳等元素，也能降低金屬液的表面張力和粘度，增加金屬液滲透性粘砂的傾向。化學粘砂，又可根據其與鑄件表面結合強度的大小，分為易剝離粘砂和難剝離粘砂等兩大類。實踐發現，鑄鋼件表面上的粘砂層厚且易剝離，而鑄鐵件表面上的粘砂層薄而難剝離。這說明鑄鋼件中碳含量低，脫氧能力強，在砂型與金屬液的界面存在著強烈的氧化性氣氛，這種氣氛使鋼水表面形成大量的Fe2O3、Fe3O4，這兩種氧化物對鋼水不潤濕，受熱后膨脹，使形成的粘砂層成為又厚、又松散易剝離的氧化鐵層，采用優質鋯英粉作骨料的耐高溫涂料就能得到很好的效果。然而，對于鑄鐵件來說，由于其中所含的C、Si和Mn等元素的含量較高，在高溫下可自行脫氧，導致砂型與金屬液的界面處氧化性氣氛不強，鐵水只能氧化成FeO，且氧化速度慢，形成的FeO的數量也少，導致形成一層又薄、又難剝離的粘砂層，所以，鑄鐵件為了防止化學粘砂，長期以來離不開采用石墨類的鑄型涂料，這是我國絕大多數的鑄鐵件廠采用傳統的石墨涂料的原因。可是，嚴重的黑色污染，不能不使鑄造企業承受著極大的環境壓力。就是在這種歷史背景和鑄造生產迫切需求下，我們開發了鑄鐵件用環保型無石墨的淺色鑄型涂料，所發明的涂料主要特點是淺色環保、涂層強度高、致密性好、抗粘砂能力強，可適用于各種壁厚不均、散熱條件不一的復雜鑄鐵件。
采用的技術方案是高鋁多晶復合骨料的淺色鑄鐵涂料，是由高鋁質粉20-40％、莫來石粉10-25％、鎂砂粉3-10％、超細助熔劑6-10％、晶核劑0.5-3.5％、有機粘結劑1-3％、膨潤土懸浮劑1-6％和溶劑30-40％等材料混合配制而成。
上述百分比為重量百分比；上述高鋁質粉中Al2O3的含量為70-85％；上述的超細助熔劑為超細輝石類或鑭/鍶稀土類等，粒度為100-500μm。
上述有機粘結劑為松香或樹脂。
上述晶核劑是納米級鋁、鋯、鉻等超細固體粉末材料。
上述溶劑為乙醇或異丙醇，乙醇濃度≥95％，異丙醇濃度≥98％。
高鋁多晶復合骨料的淺色鑄鐵涂料的生產方法，是將30-40％的溶劑加上1-6％的膨潤土懸浮劑，放入帶攪拌器的容器內，高速攪拌均勻，再加入樹脂或松香，繼續攪拌均勻后，依次加入超細助熔劑6-10％，0.5-3.5％的晶核劑、20-40％的高鋁質粉、10-25％的莫來石粉和3-10％的鎂砂粉后，充分攪拌均勻，即得。
上述百分比為重量百分比。
本發明采用了高鋁多晶的復合耐火材料作涂料的骨料，配以超細助熔劑、晶核劑等，在高溫金屬液的熱作用下而形成一種高粘度、高致密、連續的復合陶瓷涂層，通過耐火骨料組分的改變，可人為地控制耐火骨料的高溫燒結溫度范圍，以滿足結構復雜、壁厚不均、溫差懸殊的各種鑄鐵件實際生產的需要。特別是在助熔劑和晶核劑的協同作用下，在陶瓷燒結涂層中又能形成大量高度分散的“二次結晶相”，更進一步提高了陶瓷燒結涂層的致密性，粘稠性及高溫耐磨性，對于提高淺色涂料的抗粘砂性起了重要的作用。
本發明的涂料在一些重要的機床鑄鐵件上進行了澆注，結果表明，用上述配力的淺色涂料澆注的鑄鐵件的表面質量，明顯優于傳統的黑色石墨涂料，有力改善了作業環境。
具體實施例方式
實施例一高鋁多晶復合骨料的淺色鑄鐵涂料，是由30％的高鋁質粉、莫來石粉20％、鎂砂粉6％、超細輝石粉8％、納米級鋁粉0.5％、松香1％、膨潤土懸浮劑1％和濃度為95-98％的乙醇33.5％混合配制成。
實施例二高鋁多晶復合骨料的淺色鑄鐵涂料，是由高鋁質粉35％、莫來石粉15％、鎂砂粉3.5％、超細輝石粉7％、納米級鋯粉3.5％、酚醛樹脂2％、膨潤土懸浮劑4％和濃度為95-98％的乙醇30％混合配制成。
實施例三高鋁多晶復合骨料的淺色鑄鐵涂料，是由25％的高鋁質粉、莫來石粉10％、鎂砂粉8％、超細輝石粉6.5％、納米級鉻粉1.5％、松香3％、膨潤土懸浮劑6％和濃度為98％的乙醇40％混合配制成。
上述三個實施例中百分比為重量百分比，高鋁質粉含Al2O3為70-85％，超細輝石粉或鑭/鋁稀土粒度為100-500μm。
權利要求
1.高鋁多晶復合骨料的淺色鑄鐵涂料，其特征在于按重量百分比計是由高鋁質粉20-40％、莫來石粉10-25％、鎂砂粉3-10％、超細助熔劑6-10％、晶核劑0.5-3.5％、有機粘結劑1-3％、膨潤土懸浮劑1-6％和溶劑30-40％混合配制成；高鋁質粉含Al2O370-85％；超細助熔劑為超細輝石類或鑭/鍶稀土類，粒度為100-500μm；有機粘結劑為松香或樹脂；晶核劑是納米級鋁、鋯、鉻超細固體粉末材料；溶劑為乙醇或異丙醇，乙醇濃度≥95％，異丙醇濃度≥98％。
2.根據權利要求1所述的高鋁多晶復合骨料的淺色鑄鐵涂料，其特征是由30％的高鋁質粉、莫來石粉20％、鎂砂粉6％、超細輝石粉8％、納米級鋁粉0.5％、松香1％、膨潤上懸浮劑1％和濃度為95-98％的乙醇33.5％混合配制成。
3.根據權利要求1所述的高鋁多晶復合骨料的淺色鑄鐵涂料，其特征是由35％的高鋁質粉、莫來石粉15％、鎂砂粉3.5％、超細輝石粉7％、納米級鋯粉3.5％、酚醛樹脂2％、膨潤土懸浮劑4％和濃度為95-98％的乙醇30％混合配制成。
4.根據權利要求1所述的高鋁多晶復合骨料的淺色鑄鐵涂料，其特征是由25％的高鋁質粉、莫來石粉10％、鎂砂粉8％、超細輝石粉6.5％、納米級鉻粉1.5％、松香3％、膨潤土懸浮劑6％和濃度為98％的乙醇40％混合配制成。
全文摘要
高鋁多晶復合骨料的淺色鑄鐵涂料，按重量百分比計是由高鋁質粉20－40％、莫來石粉10－25％、鎂砂粉3－10％、超細助熔劑6－10％、晶核劑0.5－3.5％、有機粘結劑1－3％、膨潤土懸浮劑1－6％和溶劑30－40％混合配制成；高鋁質粉含Al
文檔編號B22C3/00GK101088660SQ200710012099
公開日2007年12月19日 申請日期2007年7月13日 優先權日2007年7月13日
發明者李玲, 許國宇, 呂德志, 譚銳 申請人:沈陽鑄造研究所