剛玉渣-煤矸石消失模鑄造涂料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于消失模鑄造涂料領域，尤其涉及一種剛玉渣-煤矸石消失模鑄造涂料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]消失模鑄造技術是鑄造行業(yè)中新興的一種鑄造工藝方法，消失模鑄造工藝是指用泡沫塑料(EPS、ETMMA或EPMMA)制作成與所需鑄件形狀結構、尺寸大小完全相同的模樣，涂刷耐火涂料后烘干，埋入特殊砂箱干砂(一般使用石英砂)中造型，在保持一定負壓狀態(tài)下進行澆注，模樣受熱氣化分解，金屬熔液不斷占據(jù)模型位置后最終成型。消失模鑄造在國內(nèi)主要稱為干砂實型鑄造、負壓實型鑄造，國外簡稱EPC鑄造。
[0003]目前最為成熟的消失模鑄造工藝是用于汽車鑄件的批量生產(chǎn)，所生產(chǎn)的產(chǎn)品有鋁合金鑄件(如進氣管、缸體、缸蓋等)和鑄鐵件(如曲軸、缸蓋、變速器殼體、排氣管等)。國內(nèi)外實踐證明，消失模鑄造在生產(chǎn)汽車鑄件方面具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。當前，我國的汽車工正處在發(fā)展時期，預計在今后的一段時期內(nèi)汽車鑄件產(chǎn)量會有較大幅度的增加，同時對汽車鑄件質(zhì)量的要求將會更加嚴格。汽車工業(yè)的發(fā)展，為我國鑄造行業(yè)帶來了機遇與挑戰(zhàn)，也為在我國推廣和發(fā)展消失模鑄造技術帶來了新的契機。
[0004]消失模鑄造用于大批量生產(chǎn)成功與否，50%取決于模樣，30%取決于涂料，20%取決于其它工藝因素。毋庸置疑，涂料是獲得優(yōu)質(zhì)鑄件必不可少的工藝環(huán)節(jié)，科研和生產(chǎn)都已證實，對于消失模鑄造工藝，涂料可使其獲得成功的潛力大大增加。國外對消失模鑄造涂料的研宄起步較早，己經(jīng)有一些商品性的涂料，但是價格偏貴，導致生產(chǎn)成本提高，在一定程度上限制了消失模鑄造工藝的發(fā)展。目前，中國已有多家高校和研宄單位開展針對消失模鑄造的模樣材料、成型工藝、涂料技術、工裝設備等各個環(huán)節(jié)的研宄開發(fā)工作，取得一定的成就，但與國外相比仍有較大差距，例如涂料的商品化程度很差。因此，為促進消失模鑄造這一先進制造技術的推廣應用，結合國內(nèi)資源情況，從研宄涂料的各組分種類和加入量對涂料性能的影響入手，研制適合我國國情的成本低、質(zhì)量好的消失模鑄造涂料，實現(xiàn)消失模鑄造涂料的國產(chǎn)化是非常必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種能克服上述缺陷，利用剛玉渣-煤矸石生產(chǎn)使用性能優(yōu)良、生產(chǎn)成本低的消失模鑄造涂料，以達到綜合回收利用剛玉渣-煤矸石并降低生產(chǎn)消失模鑄造涂料成本的目的。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
一種剛玉渣-煤矸石消失模鑄造涂料，其特征在于，所述消失模鑄造涂料由以下重量份的原料組成:
剛玉渣55-60份煤矸石50-54份鎂砂25-28份娃藻土7-10份碳化娃6-8份氮化娃2~5份碳化硼2-5份蛇紋石2-5份紅柱石2~4份
縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷4-7份
二 (焦磷酸二辛酯)乙撐鈦酸酯6-10份酚醛環(huán)氧樹脂2-4份
過氧化二異丙苯0.3-0.6份
聚丙二醇二縮水甘油醚0.4-0.6份
丙二醇甲醚醋酸酯0.3-0.6份多晶氧化鋁纖維2~3份三聚磷酸鈉1~3份羥基纖維素鈉2~3份乙醇30-40份水8-15份；
所述剛玉澄的化學成分為 Al2O3 60_87wt%，CaO 4_llwt%，MgO 8-14wt% ；
所述煤矸石的化學成分為 S12 50~55wt%, Al2O3 8~14wt%, CaO 0.4-0.6wt%, Fe2O32?3wt%，MgO I?3wt%，C 8-25wt% ；
所述鎂砂中氧化鎂含量多95wt%o
[0007]所述的剛玉渣-煤矸石消失模鑄造涂料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: O將55-60份剛玉渣、50-54份煤矸石、25-28份鎂砂、7_10份硅藻土、6_8份碳化硅、
2-5份氮化硅、2~5碳化硼、2~5份蛇紋石、2~4份紅柱石放入球磨機中球磨2小時，混合均勻，然后過篩，得到200目以下的混合物料；
2)開啟反應釜，將4-7份縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、6-10份二(焦磷酸二辛酯)乙撐鈦酸酯、30-40份乙醇、8-15份水加入到反應釜中，在攪拌下進行水解反應，轉速為1200r/min，反應溫度為80°C，攪拌時間為30min，得到偶聯(lián)劑的醇水溶液；
3)將步驟I)所得混合物料物料加入到步驟2)中偶聯(lián)劑的醇水溶液中，在80°C下攪拌2小時；然后再將2-4份酚醛環(huán)氧樹脂、0.3-0.6份過氧化二異丙苯、0.4-0.6份聚丙二醇二縮水甘油醚、0.3-0.6份丙二醇甲醚醋酸酯、2~3份多晶氧化鋁纖維、1~3份三聚磷酸鈉、2-3份羥基纖維素鈉加入到反應釜中，繼續(xù)攪拌30min，即制得剛玉渣-煤矸石消失模鑄造涂料。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其優(yōu)點為:
1)在制備涂料過程中利用了剛玉渣、煤矸石等工業(yè)固體廢棄物制備消失模鑄造涂料，大大降低了耐火材料的制造成本；
2)并用縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和二(焦磷酸二辛酯)乙撐鈦酸酯對剛玉渣、煤矸石、鎂砂、硅藻土、碳化硅、氮化硅、碳化硼、蛇紋石、紅柱石進行了表面改性處理，提高了材料與基料的粘結性和分散性，使得消失模鑄造涂料在高溫下結構更穩(wěn)定，大大提高了消失模鑄造涂料耐火極限。
【具體實施方式】
[0009]實施例1
一種剛玉渣-煤矸石消失模鑄造涂料，其特征在于，所述消失模鑄造涂料由以下重量份的原料組成:
剛玉渣55份煤矸石50份鎂砂25份娃藻土7份碳化娃6份氮化硅2份碳化硼2份蛇紋石2份紅柱石2份
縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷4份
二 (焦磷酸二辛酯)乙撐鈦酸酯6份酚醛環(huán)氧樹脂2份過氧化二異丙苯0.3份
聚丙二醇二縮水甘油醚0.4份
丙二醇甲醚醋酸酯0.3份多晶氧化鋁纖維2份三聚磷酸鈉I份羥基纖維素鈉2份乙醇30份水8份；
所述的剛玉渣-煤矸石消失模鑄造涂料的制備方法，包括以下步驟:
1)將55份剛玉渣、50份煤矸石、25份鎂砂、7份硅藻土、6份碳化硅、2份氮化硅、2碳化硼、2份蛇紋石、2份紅柱石放入球磨機中球磨2小時，混合均勻，然后過篩，得到200目以下的混合物料；
2)開啟反應釜，將4份縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、6份二(焦磷酸二辛酯)乙撐鈦酸酯、30份乙醇、8份水加入到反應釜中，在攪拌下進行水解反應，轉速為1200r/min，反應溫度為80°C，攪拌時間為30min，得到偶聯(lián)劑的醇水溶液；
3)將步驟I)所得混合物料物料加入到步驟2)中偶聯(lián)劑的醇水溶液中，在80°C下攪拌2小時；然后再將2份酚醛環(huán)氧樹脂、0.3份過氧化二異丙苯、0.4份聚丙二醇二縮水甘油醚、0.3份丙二醇甲醚醋酸酯、2份多晶氧化鋁纖維、I份三聚磷酸鈉、2份羥基纖維素鈉加入到反應釜中，繼續(xù)攪拌30min，即制得剛玉渣-煤矸石消失模鑄造涂料。
[0010]實施例2 一種剛玉渣-煤矸石消失模鑄造涂料，其特征在于，所述消失模鑄造涂料由以下重量份的原料組成:
剛玉渣60份煤矸石54份鎂砂28份娃藻土10份碳化娃8份氮化硅5份碳化硼5份蛇紋石5份紅柱石4份
縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷7份
二 (焦磷酸二辛酯)乙撐鈦酸酯10份酚醛環(huán)氧樹脂4份過氧化二異丙苯0.6份
聚丙二醇二縮水甘油醚0.6份丙二醇甲醚醋酸酯0.6份多晶氧化鋁纖維3份三聚磷酸鈉3份羥基纖維素鈉3份乙醇40份水15份；
所述的剛玉渣-煤矸石消失模鑄造涂料的制備方法，包括以下步驟:
1)將60份剛玉澄、54份煤矸石、28份鎂砂、10份娃藻土、8份碳化娃、5份氮化娃、5碳化硼、5份蛇紋石、4份紅柱石放入球磨機中球磨2小時，混合均勻，然后過篩，得到200目以下的混合物料；
2)開啟反應釜，將7份縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、10份二(焦磷酸二辛酯)乙撐鈦酸酯、40份乙醇、15份水加入到反應釜中，在攪拌下進行水解反應，轉速為1200r/min，反應溫度為80°C，攪拌時間為30min，得到偶聯(lián)劑的醇水溶液；
3)將步驟I)所得混合物料物料加入到步驟2)中偶聯(lián)劑的醇水溶液中，在80°C下攪拌2小時；然后再將4份酚醛環(huán)氧樹脂、0.6份過氧化二異丙苯、0.6份聚丙二醇二縮水甘油醚、0.6份丙二醇甲醚醋酸酯、3份多晶氧化鋁纖維、3份三聚磷酸鈉、3份羥基纖維素鈉加入到反應釜中，繼續(xù)攪拌30min，即制得剛玉渣-煤矸石消失模鑄造涂料。
【主權項】
1.一種剛玉渣-煤矸石消失模鑄造涂料，其特征在于，所述消失模鑄造涂料由以下重量份的原料組成:剛玉渣55-60份煤矸石50-54份鎂砂25-28份娃藻土7-10份碳化娃6-8份氮化娃2~5份碳化硼2-5份蛇紋石2-5份紅柱石2~4份 縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷4-7份 二 (焦磷酸二辛酯)乙撐鈦酸酯6-10份酚醛環(huán)氧樹脂2-4份 過氧化二異丙苯0.3-0.6份 聚丙二醇二縮水甘油醚0.4-0.6份 丙二醇甲醚醋酸酯0.3-0.6份多晶氧化鋁纖維2~3份三聚磷酸鈉1~3份羥基纖維素鈉2~3份乙醇30-40份水8-15份。2.如權利要求1中所述的消失模鑄造涂料，其特征在于，所述剛玉渣的化學成分為Al2O3 60-87wt%, CaO 4-llwt%, MgO 8-14wt% ； 所述煤矸石的化學成分為 S12 50~55wt%, Al2O3 8~14wt%, CaO 0.4-0.6wt%, Fe2O32?3wt%，MgO I?3wt%，C 8-25wt% ； 所述鎂砂中氧化鎂含量多95wt%o3.根據(jù)權利要求1或2所述的剛玉渣-煤矸石消失模鑄造涂料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: O將55-60份剛玉渣、50-54份煤矸石、25-28份鎂砂、7_10份硅藻土、6_8份碳化硅、2-5份氮化硅、2~5碳化硼、2~5份蛇紋石、2~4份紅柱石放入球磨機中球磨2小時，混合均勻，然后過篩，得到200目以下的混合物料； 2)開啟反應釜，將4-7份縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、6-10份二(焦磷酸二辛酯)乙撐鈦酸酯、30-40份乙醇、8-15份水加入到反應釜中，在攪拌下進行水解反應，轉速為1200r/min，反應溫度為80°C，攪拌時間為30min，得到偶聯(lián)劑的醇水溶液； 3)將步驟I)所得混合物料物料加入到步驟2)中偶聯(lián)劑的醇水溶液中，在80°C下攪拌2小時；然后再將2-4份酚醛環(huán)氧樹脂、0.3-0.6份過氧化二異丙苯、0.4-0.6份聚丙二醇二縮水甘油醚、0.3-0.6份丙二醇甲醚醋酸酯、2~3份多晶氧化鋁纖維、1~3份三聚磷酸鈉、2-3份羥基纖維素鈉加入到反應釜中，繼續(xù)攪拌30min，即制得剛玉渣-煤矸石消失模鑄造涂料。
【專利摘要】以剛玉渣、煤矸石、鎂砂、硅藻土、碳化硅、氮化硅、碳化硼、蛇紋石、紅柱石、縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、二（焦磷酸二辛酯）乙撐鈦酸酯、酚醛環(huán)氧樹脂、過氧化二異丙苯、聚丙二醇二縮水甘油醚、丙二醇甲醚醋酸酯、多晶氧化鋁纖維、三聚磷酸鈉、羥基纖維素鈉、乙醇、水為原料，制備出了使用性能優(yōu)良、生產(chǎn)成本低的消失模鑄造涂料，達到綜合回收利用剛玉渣、煤矸石并降低生產(chǎn)成本的目的。
【IPC分類】B22C3/00
【公開號】CN104985111
【申請?zhí)枴緾N201510457868
【發(fā)明人】張燕
【申請人】張燕
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年7月30日