一種鋁合金砂型低壓鑄造用涂料及其制備方法與流程

本發(fā)明涉及一種鑄造用涂料，特別是涉及一種鋁合金砂型低壓鑄造用涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)有用于在鑄型表面以形成涂層，從而避免鑄件產(chǎn)生粘砂，提高鑄件表面質(zhì)量的涂料，已成為鑄造用輔助材料，廣泛應(yīng)用于有色金屬鑄造。李昂和吳密主編的《鑄造工藝設(shè)計技術(shù)與生產(chǎn)質(zhì)量控制實(shí)用手冊》第三篇第三章第三節(jié)中公開了有色金屬件樹脂砂型用醇基涂料，其配方如下：滑石粉71％～75％，鋁礬土16％～20％，鈉基膨潤土3％～5％，酚醛樹脂3％～5％，烏洛托品0.8％～1.5％，工業(yè)酒精適量。這種以滑石粉為主要骨料的醇基涂料用于鋁合金樹脂砂型重力澆注應(yīng)用廣泛，技術(shù)成熟度高，但不適用于鋁合金樹脂砂型低壓鑄造，一是涂料熱穩(wěn)定性較差，易出現(xiàn)涂層裂紋、剝落等，造成低壓鑄造件存在粘砂問題；二是涂層骨料顆粒排列不致密，導(dǎo)致鑄件表面粗糙度不好；三是涂料懸浮性不好，骨料易聚集結(jié)塊，涂料涂刷性不好，貯存性差。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對上述情況，本發(fā)明的目的在于提供一種鋁合金砂型低壓鑄造用涂料，其涂料具有較好的熱穩(wěn)定性、骨料顆粒排列致密性和懸浮性；而且涂層還具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和較好附著力；可有效防止涂層在高溫及一定壓力下出現(xiàn)裂紋和剝落。本發(fā)明的又一目的在于提供一種鋁合金砂型低壓鑄造用涂料的制備方法，采用于原料組分中加入促使熱穩(wěn)定性和骨料顆粒排列致密性得到提高的納米氧化鈦，促使涂料懸浮性提高、涂刷性改善及貯存期延長的穩(wěn)定劑；該組分既工藝簡單又成本低，而且應(yīng)用的涂層均勻、無裂紋，有利于獲得表面質(zhì)量較好的鋁合金低壓鑄造件，值得推廣使用。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，一種鋁合金砂型低壓鑄造用涂料，原料包括滑石粉、納米氧化鈦、鋁礬土、鈉基膨潤土、硅溶膠和穩(wěn)定劑；其原料的質(zhì)量百分比組成為，骨料：滑石粉37％～73％，納米氧化鈦10％～23％，鋁礬土8％～17％；粘結(jié)劑：鈉基膨潤土1％～6％，硅溶膠8％～17％；穩(wěn)定劑0.5％～1.0％。為了實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)、效果優(yōu)化，其進(jìn)一步的措施是：其原料的質(zhì)量百分比組成為，骨料：滑石粉55％，納米氧化鈦16.5％，鋁礬土12.5％；粘結(jié)劑：鈉基膨潤土3.5％，硅溶膠12.5％；穩(wěn)定劑0.8％。為了實(shí)現(xiàn)上述又一目的，一種鋁合金砂型低壓鑄造用涂料的制備方法，所述原料組分中包括促使熱穩(wěn)定性和骨料顆粒排列致密性得到提高的納米氧化鈦，促使涂料懸浮性提高，涂刷性改善，貯存期延長的穩(wěn)定劑。為了實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)、效果優(yōu)化，其進(jìn)一步的措施是：所述穩(wěn)定劑是選取質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～1.0％的PVB/聚乙烯醇縮丁醛，溶于酒精中制成用于配制涂料和稀釋涂料的載體液，其溶解時間為3h～12h。所述原料組分中包括加入硅溶膠和定量載體液進(jìn)行潤濕的粉狀組合物，潤濕時間為8h。所述潤濕后的粉狀組合物，用碾輪式混砂機(jī)碾壓混勻，碾壓時間為1h～5h，制成膏狀物/涂料。所述潤濕后的粉狀組合物，用碾輪式混砂機(jī)碾壓混勻，碾壓時間為4h，制成膏狀物/涂料。一種鋁合金砂型低壓鑄造用涂料及其制備方法，采用于原料組分中加入包括促使熱穩(wěn)定性和骨料顆粒排列致密性得到提高的納米氧化鈦，促使涂料懸浮性提高，涂刷性改善，貯存期延長的穩(wěn)定劑；其原料的質(zhì)量百分比組成為，骨料：滑石粉37％～73％，納米氧化鈦10％～23％，鋁礬土8％～17％；粘結(jié)劑：鈉基膨潤土1％～6％，硅溶膠8％～17％；穩(wěn)定劑0.5％～1.0％；從而獲得機(jī)械強(qiáng)度高，附著力好的鑄件表面涂層的技術(shù)方案；克服了長期存在于該行業(yè)的：a)涂料熱穩(wěn)定性較差，易出現(xiàn)涂層裂紋、剝落等，造成低壓鑄造件存在粘砂質(zhì)量問題；b)涂層骨料顆粒排列不致密，導(dǎo)致鑄件表面粗糙度不好；c)涂料懸浮性不好，骨料易聚集結(jié)塊，涂料涂刷性不好，貯存性差等缺陷。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有的有益效果：a)涂層機(jī)械強(qiáng)度高，附著力好。組分中含有納米氧化鈦，納米氧化鈦具有熱穩(wěn)定性好、粘附力強(qiáng)的特性，可防止涂層在高溫及一定壓力下出現(xiàn)裂紋和剝落。b)涂層中骨料顆粒排列致密。納米氧化鈦細(xì)度(200～400)nm，其顆粒能鑲嵌于滑石粉(細(xì)度45μm)和/或鋁礬土顆粒(細(xì)度30μm～35μm)之間，以抵御金屬液的滲入，提高鑄件表面質(zhì)量。c)涂料懸浮性好。放置2h涂料懸浮率≥98％，24h≥90％，比現(xiàn)有技術(shù)的涂料提高3％～10％。d)涂料貯存保質(zhì)期為九個月以上，比現(xiàn)有技術(shù)的涂料長三個月。e)本發(fā)明無環(huán)境污染，所用原料均為無毒物質(zhì)，使用時無刺激性氣味。f)鑄件表面質(zhì)量提高，鑄件清理勞動工時減少三分之一以上。g)本發(fā)明采用于組分中加入納米氧化鈦的技術(shù)方案，使涂料熱穩(wěn)定性和骨料顆粒排列致密性得到提高，解決了低壓鑄造件存在的粘砂問題，同時，鑄件表面質(zhì)量得到提高；加入的原料PVB使得涂料的懸浮性得到顯著提高，改善了涂料涂刷性，延長了涂料的貯存期。h)本發(fā)明組分簡單，制備方便；應(yīng)用本發(fā)明所制備的涂料，其涂層均勻、無裂紋，有利于獲得表面質(zhì)量較好的鋁合金低壓鑄造件，值得推廣使用。本發(fā)明適合用于有色金屬鑄造；特別適合鋁合金樹脂砂型低壓鑄造。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。附圖說明圖1為本發(fā)明涂料的應(yīng)用效果圖。具體實(shí)施方式一種鋁合金砂型低壓鑄造用涂料，原料包括滑石粉、納米氧化鈦、鋁礬土、鈉基膨潤土、硅溶膠和穩(wěn)定劑；其原料的質(zhì)量百分比組成為，骨料：滑石粉37％～73％，納米氧化鈦10％～23％，鋁礬土8％～17％；粘結(jié)劑：鈉基膨潤土1％～6％，硅溶膠8％～17％；穩(wěn)定劑0.5％～1.0％。為了實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)、效果優(yōu)化，其進(jìn)一步的優(yōu)選方案，其原料的質(zhì)量百分比組成為，骨料：滑石粉55％，納米氧化鈦16.5％，鋁礬土12.5％；粘結(jié)劑：鈉基膨潤土3.5％，硅溶膠12.5％；穩(wěn)定劑0.8％。一種鋁合金砂型低壓鑄造用涂料的制備方法，包括制備載體液、潤濕粉料、制取膏狀涂料。一種鋁合金砂型低壓鑄造用涂料的制備方法，原料組分中包括促使熱穩(wěn)定性和骨料顆粒排列致密性得到提高的納米氧化鈦，促使涂料懸浮性提高，涂刷性改善，貯存期延長的穩(wěn)定劑。本發(fā)明中，一種鋁合金砂型低壓鑄造用涂料的制備方法，配比包括，骨料：滑石粉55％，納米氧化鈦16.5％，鋁礬土12.5％；粘結(jié)劑：鈉基膨潤土3.5％，硅溶膠12.5％；載體液適量/其中懸浮穩(wěn)定劑PVB為0.5％～1.0％。本發(fā)明中，一種鋁合金砂型低壓鑄造用涂料的制備方法，具體操作如下：a)制備載體液將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～1.0％的PVB(聚乙烯醇縮丁醛)溶于工業(yè)酒精中制成載體液，其溶解時間為8h，以液面上無懸浮的PVB為最佳，載體液用于配制和稀釋涂料。b)潤濕粉料人工混勻滑石粉、納米氧化鈦、鋁礬土、鈉基膨潤土制成粉狀涂料后，加入硅溶膠和適量載體液潤濕，潤濕時間為8h。c)制取膏狀涂料將潤濕后的粉狀涂料用碾輪式混砂機(jī)碾壓混勻，碾壓時間為4h，制成膏狀涂料。為了提高鑄件的整體質(zhì)量，進(jìn)一步的技術(shù)措施：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的不同之處，是采用在組分中加入熱穩(wěn)定性好、粘附力強(qiáng)的納米氧化鈦。加入16.5％的氧化鈦能大大增強(qiáng)涂層的機(jī)械強(qiáng)度和附著力，防止涂層在高溫及一定壓力下出現(xiàn)裂紋和剝落；同時納米氧化鈦細(xì)度(200～400)nm，其顆粒能鑲嵌于滑石粉(細(xì)度45μm)和/或鋁礬土顆粒(細(xì)度30μm～35μm)之間，使涂層中骨料顆粒排列致密，以抵御金屬液的滲入，從而獲得較高的鑄件表面質(zhì)量。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的另一個不同之處，是采用在組分中加入PVB，由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～1.0％的PVB和工業(yè)酒精制成的載體液，涂料粘度可提高1倍以上，是一種最有效的醇基涂料懸浮劑。結(jié)合圖/表，對實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)措施與特征，達(dá)成目的與功效，作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。涂料配比實(shí)施例采用正交實(shí)驗(yàn)研發(fā)涂料配比，涂料由滑石粉、納米氧化鈦、鋁礬土、鈉基膨潤土、硅溶膠組成。四個因素：納米氧化鈦、鋁礬土、鈉基膨潤土、硅溶膠。每個因素取三個水平納米氧化鈦(A因素)：10.0％、16.5％、23.0％；鋁礬土(B因素)：8.0％、12.5％、17.0％；鈉基膨潤土(C因素)：1.0％、3.5％、6.0％；硅溶膠(D因素)：8.0％、12.5％、17.0％；滑石粉質(zhì)量百分?jǐn)?shù)＝100％－納米氧化鈦質(zhì)量百分?jǐn)?shù)－鋁礬土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)－鈉基膨潤土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)－硅溶膠質(zhì)量百分?jǐn)?shù))。實(shí)驗(yàn)條件見表1。表1因素水平表實(shí)驗(yàn)指標(biāo)為試樣抗高溫開裂性和致密性，試樣抗高溫開裂性1級表示性能最好，5級表示性能最差，試樣致密性1級表示性能最好，5級表示性能最差，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。表12正交表L9(34)從表2可以看出，A2B1C1D2為試樣抗高溫開裂性指標(biāo)的優(yōu)化水平組合；A2B2C2D2為試樣致密性指標(biāo)的優(yōu)化水平組合。對于B因素，可取B1或B2，取B2時，試樣抗高溫開裂性比取B1增加了22％，而試樣抗拉強(qiáng)度也增加了22％，考慮其他性能，故B因素取B2。同理可分析C因素取C2，優(yōu)組合為A2B2C2D2。即得出最佳配比為：納米氧化鈦16.5％，鋁礬土12.5％；鈉基膨潤土3.5％，硅溶膠12.5％，滑石粉55％。載體液制備實(shí)施例通過實(shí)驗(yàn)找出PVB在工業(yè)酒精中的溶解時間，將1kgPVB加入到50kg工業(yè)酒精中，觀察液面上有無懸浮物，結(jié)果見表3。表3PVB在工業(yè)酒精中的溶解情況由上述實(shí)驗(yàn)得，溶解時間8h為最佳工藝。粉料潤濕實(shí)施例通過實(shí)驗(yàn)找出粉料潤濕的時間，粉狀涂料制成后，加入硅溶膠和適量載體液潤濕，觀察粉料潤濕情況，結(jié)果見表4。表4粉料潤濕情況由上述實(shí)驗(yàn)得，濕潤時間8h為最佳工藝。制取膏狀涂料實(shí)施例通過實(shí)驗(yàn)找出制取膏狀涂料的最佳碾壓時間，工藝要求將膏狀涂料調(diào)成條件粘度(流杯)為19s～22s的涂料，其攪拌時間不多于5min，結(jié)果見表5。表5涂料碾壓時間與涂料攪拌時間的關(guān)系碾壓時間/h11.522.533.545攪拌時間/min86.5654.53.52.52.5由上述實(shí)驗(yàn)得，制取膏狀涂料的碾壓時間4h為最佳工藝。箱體生產(chǎn)應(yīng)用實(shí)施例箱體材料為ZL101A，澆注方法為低壓鑄造，砂型、砂芯用呋喃樹脂自硬砂制造，箱體外型和48個砂芯均采用本發(fā)明所述的涂料?，F(xiàn)配制100㎏本發(fā)明所述的涂料，涂料制備過程如下：一、原料準(zhǔn)備1.滑石粉稱量55㎏滑石粉。2.納米氧化鈦稱量16.5㎏納米氧化鈦。3.鋁礬土稱量12.5㎏鋁礬土。4.鈉基膨潤土稱量3.5㎏鈉基膨潤土。5.硅溶膠稱量12.5㎏鈉基膨潤土。6.PVB稱量1㎏PVB。二、制備載體液稱量50㎏工業(yè)酒精，再將稱量好的1㎏PVB倒入工業(yè)酒精中，溶解8h后觀察液面上有無懸浮物，如無懸浮物，該載體液即可用于配制涂料和稀釋涂料。三、潤濕粉料1.人工混勻滑石粉、納米氧化鈦、鋁礬土、鈉基膨潤土制成粉狀涂料；2.加入硅溶膠和30㎏載體液潤濕；3.潤濕時間為8h。四、制取膏狀涂料將潤濕后的粉狀涂料用碾輪式混砂機(jī)碾壓混勻，碾壓時間為4h，制成膏狀涂料。五、使用效果結(jié)合圖/表，刷涂前用剩余的載體液稀釋膏狀涂料，攪拌涂料5min后，涂料的條件粘度(流杯)達(dá)到了20s，外型刷涂了3層，每個砂芯都刷涂了4層。該箱體凝固結(jié)晶壓力為0.1MPa，鑄件無粘砂現(xiàn)象，內(nèi)外表面光潔，表面粗糙度達(dá)到了Ra12.5，鑄件清理工時減少15h～20h。六、原料要求a)滑石粉：牌號為TL70－45－97GB，白度70％，細(xì)度45μm通過率97％；b)鈦白粉：牌號為BA01－03；c)鋁礬土：牌號為RLF70－33，Al2O3含量不小于70％，粒度(30～35)μm；d)硅溶膠：牌號為GRJ－26標(biāo)準(zhǔn)，SiO2(24～28)％，密度(1.15～1.19)g/cm3；e)工業(yè)酒精。當(dāng)前第1頁1 2 3