[发明专利]屏蔽型涂料组合物及其涂料的制备工艺

说明书

技术领域：

本发明涉及一种铸造造型用辅助材料，尤其是一种用于砂型铸造的屏蔽型涂料组合物及其涂料的制备工艺。

背景技术：

砂型涂料是涂敷于砂型(芯)表面的一薄层耐火涂层，通常由耐火粉料、载体、悬浮剂、粘结剂等组分构成。其中耐火粉料是涂料的基础，它借助于悬浮剂在涂料内悬浮，涂料被均匀地涂敷于砂型(芯)的工作表面上，载液挥发后，粘结剂使耐火粉料干结成致密涂层。使用砂型涂料可以改变和控制金属液与砂型(芯)界面间的接触状态和高温下的反应，防止多种缺陷的产生，从而显著地改善铸件表面品质。

采用有机粘结剂砂生产超低碳不锈钢件，最大的问题是铸件表面增碳，它将导致铸件抗腐蚀及抗疲劳能力下降，并使得焊接性能变差。为解决超低碳不锈钢件表面渗碳的问题，目前通过采用水玻璃砂造型，并在型(芯)表面涂覆普通市售锆英粉醇基涂料，点燃干燥后再施涂普通市售锆英粉水基涂料并烘干，但在生产中仍难以准确控制涂层质量，从而达不到防渗碳的目的。

采用呋喃树脂-甲苯磺酸砂型生产球墨铸铁件时，在铸件-砂型界面树脂砂中的甲苯磺酸受热分解，产生的含硫气体将与未凝固金属液中与硫亲和力强的镁、稀土等起反应而形成硫化物，从而导致球墨铸铁件表层球化不良，造成铸件品质下降。在实际生产中所使用的普通市售铸铁石墨醇基涂料不能防止渗硫现象，一般通过增加球化剂用量或采用不含磺酸的固化剂来减少异常组织，但前者使生产成本大幅提升，后者会促使型砂性能变差而出现其他缺陷。

发明内容：

本发明提供的屏蔽型涂料可用于超低碳不锈钢件或球墨铸铁件的砂型铸造工艺，采用特定耐火粉料组合物制备的涂料，能吸收和屏蔽来自砂型(芯)的含硫、碳等气体，有效防止超低碳不锈钢铸件表面增碳，减轻或消除球墨铸铁件表面球状石墨异常，从而保证铸件的品质。

为实现上述目的，本发明的屏蔽型涂料组合物由耐火粉料组合物、悬浮剂、粘结剂和载液组成，所述的耐火粉料组合物包含耐高温组分和功能性组分，粉料粒度为200～325目；屏蔽型涂料的组分按以下质量比例配合：耐火粉料组合物100份、悬浮剂8～15份，粘结剂3～10份，载液30～80份。

作为本发明的技术方案，所述的耐火粉料组合物中耐高温组分为锆英粉，质量分数为耐火粉料组合物总质量的80％～95％；功能性组分为钾长石、钠长石、锂辉石、叶蜡石中至少一种，质量分数为耐火粉料组合物总质量的5％～20％。所述的悬浮剂为钠基膨润土、锂基膨润土、累托石、海泡石、凹凸棒土中至少一种。所述的粘结剂为水玻璃、硅溶胶、硅酸乙酯或磷酸铝中的一种。所述的载液为水。

本发明的另一种技术方案，所述的耐火粉料组合物中耐高温组分为石墨粉，质量分数为耐火粉料组合物总质量的50％～70％；功能性组分为碳酸钙、石灰石、白垩、氧化钙、镁橄榄石、镁砂粉、滑石粉、氧化镁中的至少一种，质量分数为耐火粉料组合物总质量的30％～50％。所述的悬浮剂为有机膨润土、锂基膨润土、凹凸棒土中的至少一种。所述的粘结剂为松香、酚醛树脂、聚乙烯醇缩丁醛中的至少一种。所述的载液为乙醇、甲醇、异丙醇中的至少一种。

本发明屏蔽型涂料的制备工艺步骤为：先分别将粘结剂和悬浮剂加入载液中，在高速分散机中搅拌分散10～15min，再加入耐火粉料组合物继续搅拌20～30min，至涂料呈均匀的浆状悬浮分散体系。

耐火粉料是砂型涂料中最终在金属-砂型界面上起作用的骨干材料，即耐火粉料的性质决定了涂料的性质。本发明针对超低碳不锈钢件和球墨铸铁件，选择的耐高温组分——锆英粉和石墨粉均具有良好的化学稳定性和耐高温性能，即不与金属液发生化学反应，且耐火度高，从而有利于防止铸件粘砂。

耐火粉料中功能性组分的选择，则需根据不同金属材料的特点进行取舍：

对于超低碳不锈钢件的屏蔽型涂料，功能材料中所选择的含碱金属氧化物的硅酸盐(长石、锂辉石)，因其高温分解出的碱金属氧化物有较强的助熔作用，可填塞涂层孔隙，并提高其致密度；而叶蜡石组分在高温下亦具有良好的助烧结作用。将锆英粉与上述功能性组分优化组合，组成具有较高耐火度和较低烧结点的多元体系，促使锆英粉颗粒在较低温度时烧结成致密的烧结层，从而阻止了超低碳不锈钢件表面的增碳。

对于球墨铸铁件的屏蔽型涂料，采用含钙(碳酸钙、石灰石、白垩、氧化钙)和含镁(镁橄榄石、镁砂粉、滑石粉、氧化镁)的碱性无机化合物作为功能性组分，这是因为高温浇注时碱性无机化合物热分解所生成的碱金属(Ca、Mg)氧化物与砂型(芯)中的含硫气体反应，具有吸收含硫气体的效果，同时所形成的致密涂层也可隔绝铸型热分解产生的含硫气体与表面金属液接触，因此能使铸件-砂型界面的异常组织明显减少。