[发明专利]一种低成本、高性能消失模铸造涂料

说明书

技术领域

本发明涉及铸造领域，特别涉及消失模铸造技术领域。

背景技术

消失模铸造是将与铸件尺寸形状完全相同的塑料泡沫模型与相同材质制成的浇冒口系统粘结组合成模型簇，刷涂消失模涂料并干燥后，埋在专用砂箱的干砂中振动紧实造型，用真空设备接上专用砂箱抽真空，在铸型内保持一定负压的条件下浇注高温金属液，使模型熔融和气化，分解产物通过涂料/铸型界面逸出，液态金属占据模型位置，凝固冷却后形成铸件的一种铸造方法。消失模铸造具有铸件尺寸精度高、污染少、成本低等突出优点，被誉为“21世纪的铸造技术”和“铸造工业的绿色革命”。

与一般砂型铸造涂料不同，消失模铸造用涂料不是涂覆在铸型型腔上，而是涂覆在泡沫塑料模型上。当泡沫塑料模型被液态金属置换时，涂层实际上起到的是铸型作用，因而有“涂料即是铸型”之说。浇注时，泡沫塑料热分解产生的大量气体要通过耐火涂料和干砂间空隙方能排出铸型外。耐火涂料对消失模模样的气化、金属液充填和铸件的形成等起着十分重要的作用。

涂料是消失模铸造能否成功地用于生产的三大关键工艺因素之一，它是保证铸件表面质量和防止出现各种缺陷的关键措施。涂料的性质不仅影响模样的气化和气体的迁移，而且与铸件表面质量、表面缺陷、铸件精度乃至铸件内在质量等都密切相关。有研究者认为消失模铸造技术用于大批量生产成功与否，30％取决于涂料(《消失模技术的应用及其展望》，作者：王忠祥，期刊信息：《科技信息》，2007，(7)：39)。目前国内有60％的消失模铸件的废品与涂料质量有关。

虽然消失模铸造工艺自问世以来得到较快发展，但涂料技术一直困扰着铸件成品率难以较大的提高，其主要原因是由于涂料的质量不能满足消失模铸造工艺的要求。消失模铸造涂料主要由耐火粉料、粘接剂、溶剂、悬浮剂以及特殊附加物所组成。耐火粉料是涂料的重要组分，其性质决定了涂料的性质。铸造涂料在选择耐火粉料时，要考虑到许多性质，如耐火度、热膨胀系数、高温下化学稳定性以及原材料来源、价格和对人及环境的影响程度等。中国专利申请号201110392557.0公开了一种消失模铸造涂料的制备方法，其以锆英粉、高岭土和刚玉粉作为涂料的耐火骨料，然而，锆英粉耐火性能优良，但大量依赖进口，价格居高不下，涂料成本很高；另外，锆英粉的伴生矿粉具有放射性。刚玉粉是良好的耐火材料，但资源短缺，价格昂贵，不利于推广使用。此外，消失模涂料还要求具有较高的悬浮性能和常温、高温透气性能，这与涂料的耐火骨料和悬浮剂具有一定的关系。随着技术的发展和节能环保要求的提高以及降低成本的要求，上述专利的涂料虽然性能较好，但不利于推广使用，并且个别性能指标仍有待提高

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种低成本、高性能的消失模铸造涂料。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种低成本、高性能的消失模铸造涂料，该涂料以重量份计由下列组份组成：-160-+320目复合耐火骨料100份，其中石英粉占20-25％，铝矾土占20-25％，炼钢废渣占50-60％，其余组份均以复合耐火骨料100份计，其中聚乙酸乙烯乳液4-5份，硫酸铝3.5-4.5份，硅藻土1.5-2份，磷酸氢二钠0.4-0.6份，钙基膨润土8-10份，苯甲酸钠0.4-0.6份，正辛醇0.05-0.1份，羧甲基纤维素钠1.6-2.0份，乙酸乙酯0.05-0.08份，聚乙烯烷基醇醚0.04-0.06份和水32-38份，其中复合耐火骨料的制备方法为：将石英粉、铝矾土和炼钢废渣按上述比例放入球磨机中球磨1-2小时，混合均匀，然后过筛，得到-160-+320目的复合耐火骨料。

本发明的有益效果是：

以下技术效果主要针对中国专利申请号201110392557.0的技术方案进行对比，以下将其简称为“比较例”。

(1)与比较例相比，本发明不采用锆英粉、高岭土和刚玉粉这些价格相对昂贵的耐火骨料，取而代之的采用石英粉、铝矾土和转炉废渣，这些材料来源广泛，且价格低廉；其中，转炉废渣主要由氧化钙、氧化铁、氧化硅等组成，耐火度高，我国转炉废渣综合利用率较低，利用水平相对比较落后，大多属于初级利用，通常用于筑路、生产水泥、回填工程材料及返回烧结等，剩余的仍然作为废物遗弃，继续堆积，将其用于消失模铸造涂料的耐火骨料还没有见到报道，因此，以转炉废渣作为耐火骨料的主要成分，既可以节省涂料成本，又可以废物利用，解决转炉废渣遗弃问题，根据测算，本发明的耐火骨料的成本比比较例的复合耐火骨料的成本低30-40％。