[发明专利]用于金属铸造的铸模的铸型涂料组合物、其用途以及提供有铸型涂料组合物的铸模

说明书

本发明涉及包含水性载体液体、耐火基础材料和CH‑酸性化合物的铸型涂料组合物，及它们用于铸模的用途，以及涂覆有该铸型涂料组合物的铸模。

技术领域

本发明涉及用于铸模如用于金属铸造的模具或芯的铸型涂料组合物，以及提供有该铸型涂料组合物的铸模。此外，本发明涉及该铸型涂料组合物用于铸模的用途。

背景技术

铸模主要包括模具或模具和代表待生产的铸件的负模形式的芯。在此，该模具和芯通常由耐火模具基础材料(例如石英砂和合适的粘合剂)制成，该粘合剂在从模具工具中取出铸模之后为铸模提供足够的机械强度。耐火模具基础材料优选地以自由流动的形式存在，使得能够将耐火模具基础材料在与粘合剂混合之后注入合适的中空模具中、压制然后固化。

在铸造过程中，模具形成铸件的外壁；芯用于形成铸件内的空腔。在此，并非绝对必要的是模具和芯由相同的材料构成。因此，例如，在永久型模铸造中，借助于永久型金属模具来完成铸件的外部部分的成形。根据不同方法由不同组成的模具材料混合物生产的模具和芯的组合也是可行的。

如果出于以下简化的原因，仅提及芯，则这些陈述也以相同的方式适用于基于相同模具材料混合物且通过相同方法生产的模具。

将模具和可能的芯放在一起以形成芯封装体，并随后用液态金属例如铁、钢、铝、青铜或其他有色金属进行铸造。液态金属然后填充空腔，从而形成期望的铸件。

液态金属的高温，特别是例如使用铸铁(铸造温度在大约1300℃至1500℃之间)或铸钢(铸造温度在大约1500℃至1700℃之间)，以及使用轻铸金属(铝，例如600-700℃)时，导致有机粘合剂的分解并加热芯或相应的模具。

由于热膨胀，石英砂随着度升高而膨胀，直到573℃发生从α-石英到β-石英的变化，也被称为石英突变(Quarzsprung)，这带来体积的突然增加。石英砂的进一步变化发生在1470℃从β-石英变化为(α)-方石英(Cristobalit)，这也伴随着体积增加。然而，这种变化不仅取决于相变温度，而且很大程度上取决于其他参数，如晶粒大小或温度/时间梯度。

这些体积变化导致靠近熔融金属与砂之间的边界表面的砂的微观结构中的机械应力，这可能导致模具/芯中的裂缝，这使得熔融金属能够渗透到模具/芯中并且因此在铸件的表面处出现纹理。

其他类型的砂，被称为特殊砂，如铬矿砂、橄榄石、耐火粘土砂、铝土矿砂或甚至专门生产的砂，也能够用于生产模具和芯。这些沙在20℃至1700℃之间没有相变，具有较少的热膨胀和明显较少的纹理缺陷的倾向。然而，它们也显著更昂贵。

用于生产铸模和芯的方法通常还包括施加涂层，该涂层也被称为铸型涂料或铸型涂料组合物。铸型涂料是涂层或涂料，被作为覆盖层施加到模具或芯上，特别是施加到随后与液态金属接触的表面上。

随着水基铸型涂料的引入，注意到用水基铸型涂料组合物处理的芯的强度显著降低。这有时造成芯不再能承受金属静压力而在铸造过程中会断裂。这能够通过具有较大尺寸的芯来补偿，然而这限制了组件的设计和构造自由度。因此，并不缺少通过所使用的粘合剂来控制和增加芯的耐湿性的方法。对此，使用硅烷或添加羧酸的低分子量酯或酸酐，如AT341125B中所描述的。

在水玻璃基的粘合剂领域，已经实现了芯稳定性的一些改进。在此，DE102011114626A1描述了含有高固体含量的铸型涂料，并且DE102011115025A1提出加入二价金属盐以改进芯的铸型涂料稳定性。

通常使用的铸型涂料包括例如叶蜡石、云母、硅酸锆、红柱石、耐火粘土、氧化铁、蓝晶石、铝土矿、橄榄石、氧化铝、石英、滑石、煅烧高岭土(偏高岭土(Metakaolin))和/或单独的石墨，或其混合物，作为耐火基础材料。这些基础材料是覆盖模具表面并且封闭这些孔以防止铸造金属渗透的铸型涂料的功能部分。