[发明专利]一种熔模铸造制壳面层涂料及用其制备型壳面层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及熔模精密铸造的技术领域，特别是涉及一种以球形熔融石英粉为耐火材料的熔模铸造制壳面层涂料，以及利用该涂料制备熔模铸造型壳面层的方法。

背景技术

熔模铸造型壳制作过程是先将蜡模涂挂上涂料，然后在涂挂好的蜡模上撒相应的撒砂料。一般熔模铸造的型壳主要由面层、过渡层、加固层组成，由于型壳的面层直接决定着铸件的表面和内部质量，因而对制备型壳面层的涂料要求最高，而决定涂料性能的关键组分即为耐火材料，因此熔模精密铸造的质量和成本与型壳耐火材料的合理选用关系密切。一方面，熔模铸造型壳的主要性能如高温强度、热化学稳定性、热膨胀性、透气性、脱壳性等均受耐火材料特性影响；另一方面，熔模铸造制壳过程中，大量消耗耐火材料，耐火材料的来源与价格直接决定着生产的成本。选用质量优良、性能稳定、资源丰富、价格合理的耐火材料对熔模铸造生产有着极其重要的意义。

目前熔模铸造制壳的面层耐火材料主要是锆英粉和锆英砂，这是由于锆英粉/砂熔点高、热导率低、线膨胀系数小、化学稳定性极好。但锆英粉的来源单一，主要依靠进口，大量消耗外汇，且价格较为昂贵；由于锆英粉/砂属天然矿，其成分也无法严格控制；此外，锆英粉所制型壳溃散性差，导致生产中后续清理比较困难。因此为了降低成本，丰富面层材料的选择性，保证材料性能的稳定性，急需一种新的熔模铸造型壳面层材料。

发明内容

本发明的主要目的在于解决现有技术中存在的问题，提供了一种制壳性能优良、操作简易、成本低廉的熔模铸造制壳面层涂料，由耐火材料、粘结剂、润湿剂、消泡剂组成，所述耐火材料与所述粘结剂的质量比是(3-5):1，所述润湿剂的质量是粘结剂质量的0.01-0.1％、所述消泡剂质量是粘结剂质量的0.01-0.1％；其中耐火材料为球形熔融石英粉，粘结剂是硅溶胶。

进一步的，所述球形熔融石英粉的粒度≥200目。

进一步的，所述球形熔融石英粉优选的粒度≥325目。

进一步的，所述球形熔融石英粉中二氧化硅含量是96-99％。

进一步的，所述硅溶胶的浓度是30％。

本发明还提供了用所述熔模铸造制壳面层涂料制备型壳面层的方法，包括如下步骤：(1)准备原料：按照本发明所述熔模铸造制壳面层涂料的配比准备各组分原料；(2)配置涂料：将硅溶胶倒入涂料桶中，在不断搅拌的情况下加入润湿剂，再将球形熔融石英粉加入涂料桶中搅拌均匀；(3)测定粘度：在不断搅拌的情况下加入消泡剂，测试涂料粘度，调整粘度至50-70s后，持续搅拌4-24h，涂料制备完成待用；(4)面层涂挂：以45度角将蜡模浸入制备好的涂料中旋转，至蜡模表面涂料涂挂均匀，取出蜡模，待多余涂料滴完，用压缩空气吹破包附在蜡模孔洞和尖角内的气泡；(5)面层撒砂：用淋砂机将面层撒砂料均匀的淋撒在涂有涂料的蜡模上，完成面层撒砂制备，所述面层撒砂料为球形熔融石英砂；(6)型壳干燥：在温度22±3℃、湿度65±5％条件下自然干燥，即得到熔模铸造的型壳面层。

进一步的，在所述步骤(2)配置涂料后，还包括停止搅拌，静止4-8h的步骤。

进一步的，所述球型熔融石英砂的粒度为80-120目。

进一步的，所述球型熔融石英砂的二氧化硅含量为88-99％。

所述熔模铸造制壳面层涂料的耐火材料球形熔融石英粉和面层撒砂料球形熔融石英砂，是通过火焰球化熔融法制备而得，具体是将一定粒度的石英经过高温火焰熔融，形成小液滴后，迅速冷却，得到球形颗粒。再经过严格的筛分混料，得到合理分布的粒度，粒度≥200目，优选粒度≥325目的球形熔融石英粉用于熔模铸造面层涂料的耐火材料，平均粒度80-120目的球形熔融石英砂用于熔模铸造的面层撒砂料。球形熔融石英的X射线衍射分析显示主要是无定形，其主要成分是二氧化硅，还含有少量的氧化钠、氧化钾、氧化铝、氧化镁和氧化钙等，面层涂料的耐火材料球形熔融石英粉二氧化硅含量为96-99％，撒砂料球型熔融石英砂的二氧化硅含量为88-99％。

本发明实现了如下有益效果：

1、本发明所述熔模铸造制壳面层涂料制作的型壳在脱蜡和焙烧过程中开裂和变形倾向小，高温抗蠕变性能好，保证了铸件尺寸稳定。

2、与锆英粉砂制备的涂料相比，本发明所述熔模铸造制壳面层涂料制作的型壳溃散性好，易脱壳，可以降低劳动强度和成本。

3、本发明所述熔模铸造制壳面层涂料对蜡模的涂挂性好。

4、本发明所述熔模铸造制壳面层涂料的悬浮性好，生产操作简易，可以降低成本，规避生产过程中突发状况影响涂料使用性。