[发明专利]一种铸钢用消失模铸造型壳涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料加工和冶金类技术领域，具体是一种铸钢用消失模铸造型壳涂料及其制备方法。

背景技术

消失模负压铸造法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。

涂料是消失模负压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。

消失模负压铸造涂料，主要由耐火骨料、悬浮剂、低温粘结剂、高温粘结剂、消泡剂、润湿剂和载体组成。耐火骨料多采用锆英粉、石英粉、铝矾土、刚玉粉、莫来石粉、蓝晶石粉等；悬浮剂多采用钠基膨润土、凹凸棒石、锂基膨润土、SN悬浮剂等，低温粘结剂多采用白乳胶、水溶性酚醛树脂、糖浆、聚乙烯醇等，高温粘结剂多采用水玻璃、硅溶胶、硫酸铝、磷酸二氢铝等，增稠剂多采用羧甲基纤维素钠(CMC)等；消泡剂采用磷酸三丁酯、正丁醇、正辛醇等；润湿剂多采用JFC、OP10、十二烷基苯磺酸钠；载体均采用水。涂料的制作方法是直接将耐火骨料、粘结剂、载体、表面活性剂倒入搅拌机中长时间搅拌或在胶体磨中研磨而制成。

但是，现有技术的消失模负压铸造法，在生产低碳钢、低碳合金钢时存在铸件表面渗碳、气孔、夹渣等铸造缺陷，难以解决，这就限制了消失模负压铸造法在生产低碳钢和低碳合金钢上的应用。

发明内容

本发明提供一种铸钢用消失模铸造型壳涂料及其型壳制备方法，它将消失模负压铸造法变为消失模型壳铸造法。具体的，本发明提供了一种用于制作消失模型壳的材料技术一消失模型壳面层耐火涂料配方和消失模型壳背层加固涂料配方及其制备方法，用这种涂料制作的消失模型壳具有强度高、耐火度高、透气性好等特点。其壳内不存在泡沫等任何有机物，用于低碳钢、低碳合金钢等铸钢件的浇注，避免了铸钢件产生渗碳、气孔、夹渣等缺陷，保证了其成品质量。

一种铸钢用消失模铸造型壳涂料，包括面层耐火涂料和背层加固涂料，所述面层耐火涂料的各组分按照重量份配比为：耐火粉料：高铬刚玉粉80～90份、煅烧高岭土10～20份；悬浮剂：钙累托石粉6～8份；粘结剂：三聚磷酸钠1～3份；增稠剂：聚乙烯醇缩甲醛溶液3～5份；润湿剂：乙氧基化烷基硫酸钠0.3～0.5份；消泡剂：聚醚型改性聚二甲基硅氧烷0.6～1.0份；载体：水60～75份；

所述背层加固涂料各组分按照重量份配比为：耐火骨料：煤矸石砂75～85份、高岭土15～25份；烧结剂：钾长石粉3～6份；悬浮剂：钙累托石粉8～13份；粘结剂：三聚磷酸钠8～10份；增强剂：木质纤维1.5～2.0份；载体：水30～45份。

一种铸钢用消失模铸造型壳涂料的制备方法，包括如下步骤：

制备面层耐火涂料：

1)将三聚磷酸钠1～3份、≥80℃的热水20～30份在搅拌桶中混合搅拌，溶解成透明状后，加入聚乙烯醇缩甲醛溶液3～5份、乙氧基化烷基硫酸钠0.3～0.5份，搅拌均匀，再加入钙累托石粉6～8份，搅拌后倒入胶体磨中，研磨10～15min，形成均匀预制助剂膏体，放入搅拌桶；

2)将高铬刚玉粉80～90份、煅烧高岭土10～20份、水20～25份倒入内有预制助剂膏体的搅拌桶中，搅拌均匀后倒入胶体磨研磨10～15min，放入搅拌桶中，再加水15～20份、聚醚型改性聚二甲基硅氧烷0.6～1.0份，搅拌30～35min成均匀浆料，加水0～5份调整浆料密度到1.50～1.70g/cm³即成所述面层耐火涂料；

制备背层加固涂料：