一种铝合金砂型低压铸造用涂料及其制备方法 |
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| 申请号 | CN201611094260.5 | 申请日 | 2016-12-02 | 公开(公告)号 | CN106391998A | 公开(公告)日 | 2017-02-15 |
| 申请人 | 江麓机电集团有限公司; | 发明人 | 张泽春; 唐锦球; 周友良; 马顺山; 廖晓波; | ||||
| 摘要 | 一种 铝 合金 砂型低 压铸 造用涂料及其制备方法，采用于原料组分中加入包括促使热 稳定性 和 骨料 颗粒排列致密性得到提高的纳米 氧 化 钛 ，促使涂料悬浮性提高，涂刷性改善，贮存期延长的稳定剂；其原料的 质量 百分比组成为，骨料：滑石粉37％～73％，纳米氧化钛10％～23％，铝矾土8％～17％；粘结剂：钠基 膨润土 1％～6％， 硅 溶胶8％～17％；稳定剂0.5％～1.0％；从而获得机械强度高，附着 力 好的铸件表面涂层的技术方案；克服了长期存在于该行业的：涂料 热稳定性 差，易出现涂层裂纹、剥落，涂层骨料颗粒排列不致密，涂料悬浮性低，骨料易聚集结 块 ，涂料涂刷性、贮存性均差等 缺陷 ；本 发明 适合用于有色金属 铸造 ；特别适合 铝合金 树脂 砂型低压铸造。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种铝合金砂型低压铸造用涂料，其特征在于，原料包括滑石粉、纳米氧化钛、铝矾土、钠基膨润土、硅溶胶和稳定剂；其原料的质量百分比组成为，骨料：滑石粉37％～73％，纳米氧化钛10％～23％，铝矾土8％～17％；粘结剂：钠基膨润土1％～6％，硅溶胶8％～ |
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| 说明书全文 | 一种铝合金砂型低压铸造用涂料及其制备方法技术领域背景技术[0002] 现有用于在铸型表面以形成涂层，从而避免铸件产生粘砂，提高铸件表面质量的涂料，已成为铸造用辅助材料，广泛应用于有色金属铸造。李昂和吴密主编的《铸造工艺设计技术与生产质量控制实用手册》第三篇第三章第三节中公开了有色金属件树脂砂型用醇基涂料，其配方如下：滑石粉71％～75％，铝矾土16％～20％，钠基膨润土3％～5％，酚醛树脂3％～5％，乌洛托品0.8％～1.5％，工业酒精适量。这种以滑石粉为主要骨料的醇基涂料用于铝合金树脂砂型重力浇注应用广泛，技术成熟度高，但不适用于铝合金树脂砂型低压铸造，一是涂料热稳定性较差，易出现涂层裂纹、剥落等，造成低压铸造件存在粘砂问题；二是涂层骨料颗粒排列不致密，导致铸件表面粗糙度不好；三是涂料悬浮性不好，骨料易聚集结块，涂料涂刷性不好，贮存性差。 发明内容[0003] 针对上述情况，本发明的目的在于提供一种铝合金砂型低压铸造用涂料，其涂料具有较好的热稳定性、骨料颗粒排列致密性和悬浮性；而且涂层还具有较高的机械强度和较好附着力；可有效防止涂层在高温及一定压力下出现裂纹和剥落。 [0004] 本发明的又一目的在于提供一种铝合金砂型低压铸造用涂料的制备方法，采用于原料组分中加入促使热稳定性和骨料颗粒排列致密性得到提高的纳米氧化钛，促使涂料悬浮性提高、涂刷性改善及贮存期延长的稳定剂；该组分既工艺简单又成本低，而且应用的涂层均匀、无裂纹，有利于获得表面质量较好的铝合金低压铸造件，值得推广使用。 [0005] 为了实现上述目的，一种铝合金砂型低压铸造用涂料，原料包括滑石粉、纳米氧化钛、铝矾土、钠基膨润土、硅溶胶和稳定剂；其原料的质量百分比组成为，骨料：滑石粉37％～73％，纳米氧化钛10％～23％，铝矾土8％～17％；粘结剂：钠基膨润土1％～6％，硅溶胶8％～17％；稳定剂0.5％～1.0％。 [0006] 为了实现结构、效果优化，其进一步的措施是： [0007] 其原料的质量百分比组成为，骨料：滑石粉55％，纳米氧化钛16.5％，铝矾土12.5％；粘结剂：钠基膨润土3.5％，硅溶胶12.5％；稳定剂0.8％。 [0008] 为了实现上述又一目的，一种铝合金砂型低压铸造用涂料的制备方法，所述原料组分中包括促使热稳定性和骨料颗粒排列致密性得到提高的纳米氧化钛，促使涂料悬浮性提高，涂刷性改善，贮存期延长的稳定剂。 [0009] 为了实现结构、效果优化，其进一步的措施是： [0010] 所述稳定剂是选取质量分数为0.5％～1.0％的PVB/聚乙烯醇缩丁醛，溶于酒精中制成用于配制涂料和稀释涂料的载体液，其溶解时间为3h～12h。 [0011] 所述原料组分中包括加入硅溶胶和定量载体液进行润湿的粉状组合物，润湿时间为8h。 [0012] 所述润湿后的粉状组合物，用碾轮式混砂机碾压混匀，碾压时间为1h～5h，制成膏状物/涂料。 [0013] 所述润湿后的粉状组合物，用碾轮式混砂机碾压混匀，碾压时间为4h，制成膏状物/涂料。 [0014] 一种铝合金砂型低压铸造用涂料及其制备方法，采用于原料组分中加入包括促使热稳定性和骨料颗粒排列致密性得到提高的纳米氧化钛，促使涂料悬浮性提高，涂刷性改善，贮存期延长的稳定剂；其原料的质量百分比组成为，骨料：滑石粉37％～73％，纳米氧化钛10％～23％，铝矾土8％～17％；粘结剂：钠基膨润土1％～6％，硅溶胶8％～17％；稳定剂0.5％～1.0％；从而获得机械强度高，附着力好的铸件表面涂层的技术方案；克服了长期存在于该行业的：a)涂料热稳定性较差，易出现涂层裂纹、剥落等，造成低压铸造件存在粘砂质量问题；b)涂层骨料颗粒排列不致密，导致铸件表面粗糙度不好；c)涂料悬浮性不好，骨料易聚集结块，涂料涂刷性不好，贮存性差等缺陷。 [0015] 本发明相比现有技术具有的有益效果： [0016] a)涂层机械强度高，附着力好。组分中含有纳米氧化钛，纳米氧化钛具有热稳定性好、粘附力强的特性，可防止涂层在高温及一定压力下出现裂纹和剥落。 [0017] b)涂层中骨料颗粒排列致密。纳米氧化钛细度(200～400)nm，其颗粒能镶嵌于滑石粉(细度45μm)和/或铝矾土颗粒(细度30μm～35μm)之间，以抵御金属液的渗入，提高铸件表面质量。 [0018] c)涂料悬浮性好。放置2h涂料悬浮率≥98％，24h≥90％，比现有技术的涂料提高3％～10％。 [0019] d)涂料贮存保质期为九个月以上，比现有技术的涂料长三个月。 [0020] e)本发明无环境污染，所用原料均为无毒物质，使用时无刺激性气味。 [0021] f)铸件表面质量提高，铸件清理劳动工时减少三分之一以上。 [0022] g)本发明采用于组分中加入纳米氧化钛的技术方案，使涂料热稳定性和骨料颗粒排列致密性得到提高，解决了低压铸造件存在的粘砂问题，同时，铸件表面质量得到提高；加入的原料PVB使得涂料的悬浮性得到显著提高，改善了涂料涂刷性，延长了涂料的贮存期。 [0023] h)本发明组分简单，制备方便；应用本发明所制备的涂料，其涂层均匀、无裂纹，有利于获得表面质量较好的铝合金低压铸造件，值得推广使用。 [0024] 本发明适合用于有色金属铸造；特别适合铝合金树脂砂型低压铸造。 附图说明[0026] 图1为本发明涂料的应用效果图。 具体实施方式[0027] 一种铝合金砂型低压铸造用涂料，原料包括滑石粉、纳米氧化钛、铝矾土、钠基膨润土、硅溶胶和稳定剂；其原料的质量百分比组成为，骨料：滑石粉37％～73％，纳米氧化钛10％～23％，铝矾土8％～17％；粘结剂：钠基膨润土1％～6％，硅溶胶8％～17％；稳定剂 0.5％～1.0％。 [0028] 为了实现结构、效果优化，其进一步的优选方案，其原料的质量百分比组成为，骨料：滑石粉55％，纳米氧化钛16.5％，铝矾土12.5％；粘结剂：钠基膨润土3.5％，硅溶胶12.5％；稳定剂0.8％。 [0029] 一种铝合金砂型低压铸造用涂料的制备方法，包括制备载体液、润湿粉料、制取膏状涂料。 [0030] 一种铝合金砂型低压铸造用涂料的制备方法，原料组分中包括促使热稳定性和骨料颗粒排列致密性得到提高的纳米氧化钛，促使涂料悬浮性提高，涂刷性改善，贮存期延长的稳定剂。 [0031] 本发明中，一种铝合金砂型低压铸造用涂料的制备方法，配比包括，骨料：滑石粉55％，纳米氧化钛16.5％，铝矾土12.5％；粘结剂：钠基膨润土3.5％，硅溶胶12.5％；载体液适量/其中悬浮稳定剂PVB为0.5％～1.0％。 [0032] 本发明中，一种铝合金砂型低压铸造用涂料的制备方法，具体操作如下： [0033] a)制备载体液 [0034] 将质量分数为0.5％～1.0％的PVB(聚乙烯醇缩丁醛)溶于工业酒精中制成载体液，其溶解时间为8h，以液面上无悬浮的PVB为最佳，载体液用于配制和稀释涂料。 [0035] b)润湿粉料 [0036] 人工混匀滑石粉、纳米氧化钛、铝矾土、钠基膨润土制成粉状涂料后，加入硅溶胶和适量载体液润湿，润湿时间为8h。 [0037] c)制取膏状涂料 [0038] 将润湿后的粉状涂料用碾轮式混砂机碾压混匀，碾压时间为4h，制成膏状涂料。 [0039] 为了提高铸件的整体质量，进一步的技术措施： [0040] 本发明与现有技术的不同之处，是采用在组分中加入热稳定性好、粘附力强的纳米氧化钛。加入16.5％的氧化钛能大大增强涂层的机械强度和附着力，防止涂层在高温及一定压力下出现裂纹和剥落；同时纳米氧化钛细度(200～400)nm，其颗粒能镶嵌于滑石粉(细度45μm)和/或铝矾土颗粒(细度30μm～35μm)之间，使涂层中骨料颗粒排列致密，以抵御金属液的渗入，从而获得较高的铸件表面质量。 [0041] 本发明与现有技术的另一个不同之处，是采用在组分中加入PVB，由质量分数为0.5％～1.0％的PVB和工业酒精制成的载体液，涂料粘度可提高1倍以上，是一种最有效的醇基涂料悬浮剂。 [0042] 结合图/表，对实现本发明的技术措施与特征，达成目的与功效，作进一步的详细描述。 [0043] 涂料配比实施例 [0044] 采用正交实验研发涂料配比，涂料由滑石粉、纳米氧化钛、铝矾土、钠基膨润土、硅溶胶组成。 [0045] 四个因素：纳米氧化钛、铝矾土、钠基膨润土、硅溶胶。 [0046] 每个因素取三个水平 [0047] 纳米氧化钛(A因素)：10.0％、16.5％、23.0％； [0048] 铝矾土(B因素)：8.0％、12.5％、17.0％； [0049] 钠基膨润土(C因素)：1.0％、3.5％、6.0％； [0050] 硅溶胶(D因素)：8.0％、12.5％、17.0％； [0051] 滑石粉质量百分数＝100％－纳米氧化钛质量百分数－铝矾土质量百分数－钠基膨润土质量百分数－硅溶胶质量百分数)。 [0052] 实验条件见表1。 [0053] 表1因素水平表 [0054] [0055] 实验指标为试样抗高温开裂性和致密性，试样抗高温开裂性1级表示性能最好，5级表示性能最差，试样致密性1级表示性能最好，5级表示性能最差，实验结果见表2。 [0056] 表12正交表L9(34) [0057] [0058] [0059] 从表2可以看出，A2B1C1D2为试样抗高温开裂性指标的优化水平组合；A2B2C2D2为试样致密性指标的优化水平组合。 [0060] 对于B因素，可取B1或B2，取B2时，试样抗高温开裂性比取B1增加了22％，而试样抗拉强度也增加了22％，考虑其他性能，故B因素取B2。同理可分析C因素取C2，优组合为A2B2C2D2。 [0061] 即得出最佳配比为：纳米氧化钛16.5％，铝矾土12.5％；钠基膨润土3.5％，硅溶胶12.5％，滑石粉55％。 [0062] 载体液制备实施例 [0063] 通过实验找出PVB在工业酒精中的溶解时间，将1kgPVB加入到50kg工业酒精中，观察液面上有无悬浮物，结果见表3。 [0064] 表3 PVB在工业酒精中的溶解情况 [0065] [0066] 由上述实验得，溶解时间8h为最佳工艺。 [0067] 粉料润湿实施例 [0068] 通过实验找出粉料润湿的时间，粉状涂料制成后，加入硅溶胶和适量载体液润湿，观察粉料润湿情况，结果见表4。 [0069] 表4粉料润湿情况 [0070] [0071] 由上述实验得，湿润时间8h为最佳工艺。 [0072] 制取膏状涂料实施例 [0073] 通过实验找出制取膏状涂料的最佳碾压时间，工艺要求将膏状涂料调成条件粘度( 流杯)为19s～22s的涂料，其搅拌时间不多于5min，结果见表5。 [0074] 表5涂料碾压时间与涂料搅拌时间的关系 [0075]碾压时间/h 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 5 搅拌时间/min 8 6.5 6 5 4.5 3.5 2.5 2.5 [0076] 由上述实验得，制取膏状涂料的碾压时间4h为最佳工艺。 [0077] 箱体生产应用实施例 [0078] 箱体材料为ZL101A，浇注方法为低压铸造，砂型、砂芯用呋喃树脂自硬砂制造，箱体外型和48个砂芯均采用本发明所述的涂料。 [0079] 现配制100㎏本发明所述的涂料，涂料制备过程如下： [0080] 一、原料准备 [0081] 1.滑石粉 [0082] 称量55㎏滑石粉。 [0083] 2.纳米氧化钛 [0084] 称量16.5㎏纳米氧化钛。 [0085] 3.铝矾土 [0086] 称量12.5㎏铝矾土。 [0087] 4.钠基膨润土 [0088] 称量3.5㎏钠基膨润土。 [0089] 5.硅溶胶 [0090] 称量12.5㎏钠基膨润土。 [0091] 6.PVB [0092] 称量1㎏PVB。 [0093] 二、制备载体液 [0094] 称量50㎏工业酒精，再将称量好的1㎏PVB倒入工业酒精中，溶解8h后观察液面上有无悬浮物，如无悬浮物，该载体液即可用于配制涂料和稀释涂料。 [0095] 三、润湿粉料 [0096] 1.人工混匀滑石粉、纳米氧化钛、铝矾土、钠基膨润土制成粉状涂料； [0097] 2.加入硅溶胶和30㎏载体液润湿； [0098] 3.润湿时间为8h。 [0099] 四、制取膏状涂料 [0100] 将润湿后的粉状涂料用碾轮式混砂机碾压混匀，碾压时间为4h，制成膏状涂料。 [0101] 五、使用效果 [0102] 结合图/表，刷涂前用剩余的载体液稀释膏状涂料，搅拌涂料5min后，涂料的条件粘度( 流杯)达到了20s，外型刷涂了3层，每个砂芯都刷涂了4层。该箱体凝固结晶压力为0.1MPa，铸件无粘砂现象，内外表面光洁，表面粗糙度达到了Ra12.5，铸件清理工时减少15h～20h。 [0103] 六、原料要求 [0104] a)滑石粉：牌号为TL70－45－97GB，白度70％，细度45μm通过率97％； [0105] b)钛白粉：牌号为BA01－03； [0106] c)铝矾土：牌号为RLF70－33，Al2O3含量不小于70％，粒度(30～35)μm； [0107] d)硅溶胶：牌号为GRJ－26标准，SiO2(24～28)％，密度(1.15～1.19)g/cm3； [0108] e)工业酒精。 |
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