[发明专利]氧化锆增韧莫来石为耐火骨料的铸钢涂料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化锆增韧莫来石为耐火骨料的铸钢涂料及其制备方法，耐火骨料由含有Al₂O₃、SiO₂、ZrO₂的无机材料混合而成，混合物中Al₂O₃与SiO₂摩尔比为3:2，ZrO₂与SiO₂摩尔比为0.1～1:1，铸钢涂料为水基铸钢涂料时，其由耐火骨料、悬浮剂、硅溶胶、有机乳液、助剂、水组成；铸钢涂料为醇基铸钢涂料时，其由耐火骨料、悬浮剂、树脂粘结剂、助剂、甲醇、乙醇组成。本发明原位烧结氧化锆增韧莫来石，作为耐火骨料，可制备水基、醇基铸钢涂料，其悬浮性好，发气量低，耐磨性好，涂覆、烘干、冷却后涂层无开裂，无针孔，高温曝热裂纹等级Ι级，可适用于大型铸钢件和重要铸钢件的铸造涂料。

技术领域

本发明属于铸造材料领域，具体涉及一种原位烧结氧化锆增韧莫来石作为耐火骨料的铸钢涂料及制备方法。

背景技术

铸造涂料是指涂覆在型腔和砂芯表面，以改善其表面耐火度、化学稳定性、抗金属冲刷性、抗粘砂等性能的铸造辅助材料，主要成分包括耐火骨料、悬浮剂、粘结剂、载液、助剂等。铸造涂料按用途可分为有色合金铸造涂料、铸铁涂料和铸钢涂料等。其中，铸钢涂料因为铸造时温度高，发热量大，对其耐火骨料有更高要求，常见铸钢涂料中耐火骨料为锆英粉和白刚玉。锆英粉密度大(4.6-4.7g/cm³)，莫氏硬度高(7-8级)，烧结温度与熔化温度之间的范围宽，具有高的导热性和低的热膨胀性，适合用于大型铸钢件和重要铸钢件的铸造涂料。白刚玉密度为3.85-3.90g/cm³，莫氏硬度大于9级，熔点约2000℃，热导率大，热膨胀小且均匀，高温时体积稳定且不易龟裂，在高温下常呈弱碱性或呈中性，抗酸碱作用能力强，在氧化剂、还原剂或各种金属液的作用下不发生变化，铝、锰、铁、锡、硅、钴、镍都不与它发生反应。因此，在铸造行业中，白刚玉适用于制作大型铸钢件、特别是合金铸钢件的型(芯)面砂、涂膏和涂料(李元才，铸造涂料及应用，机械工业出版社，2012年；徐庆柏，章舟，现代铸造涂料及应用，化学工业出版社，2014年)。

尽管锆英粉和白刚玉具有系列优势，但它们也有缺陷，如锆英粉资源短缺严重，需要进口，价格昂贵，并且锆英粉中常伴有独居石、磷钇矿，它们具有很强的放射性，对人体有害。白刚玉虽然耐火度高，但不具有烧结性，粉体之间难以有效连接，在浇注过程中，白刚玉粉料会脱离涂层，转移到铸钢表面，形成“斑状”粘砂缺陷。基于此，开发引进新型铸钢涂料用耐火骨料至关重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种原位烧结氧化锆增韧莫来石作为耐火骨料的铸钢涂料及制备方法，从而克服现有铸钢涂料中耐火骨料的诸多不足之处。

为了解决上述技术问题，本发明提供氧化锆增韧莫来石为耐火骨料的铸钢涂料，所述耐火骨料由含有Al₂O₃、SiO₂、ZrO₂的无机材料混合而成，混合物中Al₂O₃与SiO₂摩尔比为3:2，ZrO₂与SiO₂摩尔比为0.1～1:1。

备注说明：在实际使用时，组成耐火骨料的无机材料在铸钢高温环境下，能原位烧结生成氧化锆增韧莫来石。因此命名为氧化锆增韧莫来石为耐火骨料。

作为本发明的氧化锆增韧莫来石为耐火骨料的铸钢涂料的改进：

所述铸钢涂料为水基铸钢涂料，其配方由下述重量百分比的原料组成：耐火骨料50～70％，悬浮剂1～3％，硅溶胶1～5％，有机乳液1～5％，助剂0.5～1％，余量为水；

所述铸钢涂料为醇基铸钢涂料，其配方由下述重量百分比的原料组成：耐火骨料55～70％，悬浮剂1～3％，树脂粘结剂0.5～1％，助剂0.3～1％，甲醇1～5％，余量为乙醇。