[发明专利]一种非占位涂料及其应用

说明书

技术领域

本发明一种非占位涂料及其应用属于铝合金铸造技术领域。

背景技术

非占位涂料又称转移涂料,其工作原理是将涂料直接喷涂到芯盒或模样表面,然后填砂、紧实,涂料层和型(芯)砂在芯盒的约束下同时固化,起模时涂料能从芯盒或模样表面转移到砂型(芯)表面,从而制得带有涂料的精密砂型(芯) 。由于这种工艺方法所形成的涂层不占据型腔的有效位置,故称为非占位涂料法,亦称转移涂料法。采用这种方法不会影响型(芯)的尺寸精度,涂层可完美地复制出模样或芯盒的表面,不存在刷痕、流淌、堆积等涂料表面缺陷,能获得精密光洁的铸件,可与熔模铸造相媲美。树脂自硬砂型(芯)非占位涂料对提高我国汽车、拖拉机、柴油机的缸体、缸盖等重要铸件的内腔表面质量及尺寸精度有非常重要的意义。

非占位涂料技术最早是出现在20世纪70年代,是日本小松制作所提出的小松(Komatsu)—山西(Yamanishi)法,简称K-Y法。该法的工艺过程为,首先在喷涂有分型剂并已预热的金属芯盒上涂敷粉状涂料,然后加入树脂覆膜砂,加热固化后由顶杆将壳型顶出。在壳型上,涂料已由芯盒内表面转移到树脂覆膜砂壳型表面形成了光洁的铸型表面。此法采用的粉状涂料和所能制造的型(芯)形状都受限制,所以难以推广。

国内转移涂料工艺研究起始于二十世纪90年代，并取得了不少成绩，主要应用于模具和艺术铸件制作。至今，尚未见到形成生产线的报道，尚处于实验研究阶段。

袁寿民等研究了加热硬化转移涂料工艺，采用了乳白胶为粘洁剂的水基石墨涂料和呋喃I型热固性树脂砂，提出了转移涂料的配比以及树脂的加入量及原砂粒度对涂层一芯砂结合强度的影响，并用转移涂料浇注了DZZ-0.1液压阀体的ZLl02铝合金芯盒。芯盒的原加工工时为132h，改用转移涂料工艺后只需23 h，该法可以做到当天精铸出来，当天组合成芯盒投入使用。但是，由于该法在涂料中加入质量分数为20％～40％的白乳胶，在芯砂中加入质量分数为4％～6％的树脂，有机黏土的加入量也比较高，所以发气量高达60～100ml/g，铸件易出气孔缺陷。 

邱克强等研究了粘土砂气冲造型的转移涂料，指出为了减小水分迁移对型砂强度的削弱，一方面要控制喷涂到模样表面涂料中的水分含量及涂层厚度；另一方面应控制型砂中糊精加入量和型砂紧实度。孟力凯经研究指出，消除溶剂迁移不利影响的途径，是在涂料中加入促凝剂，形成网状凝胶，将大部分甚至全部溶剂包围住。例如，在磷酸盐自硬涂料中加入三乙醇胺，促使与砂型接触的涂料胶凝硬化，获取接近于型砂紧实后的强度，从而实现涂料转移。

周起玉等采用水玻璃覆膜砂，经微波加热硬化涂料及砂芯，实现了涂料完整转移，获得的铸铝件，尺寸精度高，可与熔模精铸件媲美。但由于加热硬化，必需利用微波炉和采用透微波材料(如合成树脂)来制作模具，投资和生产成本高。李焕臣等开展了水玻璃砂型上转移自硬磷酸盐涂料的研究，在涂有钙基润滑脂作脱模剂的芯盒内表面上喷上涂料，填入水玻璃砂，吹C0₂硬化，20～30分钟后取出砂芯。而宋会宗等采用贴附一层3mm左右硅橡胶作脱模剂，明显地降低了涂料对模具表面的粘着强度。为了克服溶剂迁移层的危害，上海交通大学创建了液固相变精密铸造法，该工艺是先在芯盒表面喷封闭剂(脱模剂)，依次喷上涂料固化剂和涂料，涂料在固化剂作用下固化，再填砂并紧实。然后，将芯盒置入反应固化器中，抽真空至0.1Mpa，保持5～20分钟，使涂料中溶剂挥发，接着通入固化反应催化气体，使砂芯充分固化。再取出带有涂料的砂芯置入烘炉中，在200℃烘干3～4小时。该法虽能获得质量良好的精密砂芯，但工序多，需真空装置及专用固化器等，投资大、生产成本高。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提供一种具有良好悬浮性、渗透性好，转移的涂层强度较高，与砂型之间的结合牢固，在烘干和浇注过程中不开裂的低成本非占位涂料及其在铸造中的应用。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种非占位涂料所用原料按照以下重量份配比：

锆英粉 80-90份、滑石粉 10-20份、硅溶胶 20-40份、膨润土 2-4份、水 8-15份、水基消泡剂 0.1-0.6份、吐温80 0.1-0.55份。

所述水基消泡剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。

一种非占位涂料的应用方法按照以下步骤进行：