用于制備模型涂層的耐火涂料制造技術(shù)

用于制備模型涂層的耐火涂料，決定其功能的主要組分由細粒的高耐火度無機耐火材料組成，其特征在于含有１－４０％（重量）的無機空心球，以預制待用的耐火涂料為基。（*該技術(shù)在2014年保護過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及耐火涂料，或者一般地涉及一種在鑄造工作中用于涂覆模型零件如模型、芯和模板的模型涂覆材料。預制待用的耐火涂料是高耐火度的細粒無機耐火材料在液體載體中的懸浮液，將這種懸浮液通過與具體情況相適應的實用方法，如刷涂、噴射、澆注或浸漬施加到模型零件上，在那里干燥并由此形成需要的涂層。細粒高耐火度無機耐火材料是耐火涂料的組分，它決定著在鑄造工作中的耐火涂料的功能。這些組分也被稱作“基質(zhì)材料”，并且在懸浮助劑幫助下被懸浮在液體載體中。該液體載體還含有溶解的粘合劑，在液體被除去后該粘合劑能將基質(zhì)材料顆粒固定在模型零件的表面上。如果需要，還可以含有濕潤劑、消泡劑和殺菌劑。基質(zhì)材料的典型實例包括(單個的，或與另一種混合使用)氧化物礦物如剛玉、菱鎂礦、莫來石、石英和鉻鐵礦，還有硅酸鹽如硅酸鋯、橄欖石和耐火粘土熟料，還有焦碳和石墨。所用的懸浮助劑是可與水混合的可膨脹的片狀硅酸鹽或纖維素衍生物。液體載體可以是水或溶劑(如石油醚、甲醇、乙醇、異丙醇或異丁醇)，合適的粘合劑是淀粉衍生物如糊精，木素衍生物如木素磺酸鹽，天然樹脂，合成樹酯或合成的聚合物如PVA，粘合劑是根據(jù)它們在液體載體中的溶解度來選擇的。假設耐火涂料在鑄造工作中能完成下面的功能1.提高鑄造表面的平滑度。2.將液體金屬和模型零件清楚地分開。3.避免表面缺陷如汽泡、刀形肋、鑄痂，穿透或金屬滲入砂型。4.通過具有冶金活性材料影響鑄造表面區(qū)域。通過各種合適的基質(zhì)材料的組合通常可以很好地完成功能1和2，功能4只是一個干撓區(qū)域，因為只是有時會使用例如含硫的具有冶金活性的耐火涂料。然而，功能3需要采取措施才能達到。不論現(xiàn)在還是將來，功能3變得越來越重要，因為砂子膨脹，使得用合成樹脂粘合的所有砂模和芯在高溫下裂開并且隨后熔體滲入模型或芯。從鑄件表面除去表面裂痕很困難而且也費時間。人們已經(jīng)開發(fā)并使用了克服上述缺陷的模型涂層材料，例如敘述的參考文獻J.Levelink，GieBerei，Volume66，1979，pp.456-458和D.Bartsch，ReportofTechnicalForum，58thWorldFoundryCongress，Krakow1991。這種涂層的工作原理是基于用作基質(zhì)材料的片狀硅酸鹽，如高嶺土、葉蠟石、云母和滑石，在張應力作用下更容易變形。此外，將礦物材料以合適方式組合形成一種暫時的軟化相，它同樣地提高了涂層的延展性。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的一個缺點是，這些涂層具有很致密的結(jié)構(gòu)，因此對砂模的粘合劑在熱分解時形成的氣體透氣性不夠。這導致在模型和/或模芯中形成高氣壓，這個壓強一旦超過了金屬靜力學平衡壓就會導致金屬沸騰并產(chǎn)生氣泡。此外，壓強的增大還可引起涂層的部分剝落，這些碎片又出現(xiàn)在鑄件中。本專利技術(shù)的一個目的是提供一種避免上述缺陷的改進的耐火涂料，同時保持很好的鑄造性能，使得制得的涂層具有高的透氣性。根據(jù)本專利技術(shù)，通過一種耐火涂料可以達到這個目的。該耐火涂料除含有細粒的或片狀基質(zhì)材料以外，還含有無機空心球(其數(shù)量占預制待用耐火涂料的1-40%(重量))。就本專利技術(shù)而言“無機空心球”是指直徑在5-500μm之間(優(yōu)選60-250μm)的小的充氣空氣球，其球殼可以是硅酸鹽，特別是鋁、鈣、鎂和/或鋯的硅酸鹽，氧化物如氧化鋁、石英、菱鎂礦、莫來石、鉻鐵礦、氧化鋯和/或氧化鈦，硼化物、碳化物和氮化物如碳化硅、碳化鈦、硼化鈦、氮化硼和/或碳化硼，碳，玻璃或其它金屬如銅，而填充的氣體通常是惰性氣體的混合氣，例如由70%的CO2和30%N2組成。這些空心球最近被開發(fā)出來，并用作塑料中的輕填料。耐火涂料中高含量的空心球可能降低形成的涂層的強度。為抵消這個作用，在專利技術(shù)的進一步研究中，提出除了空心球以外，還向耐火涂料中加入少量小的短纖維。這種纖維的直徑為1-30μm(優(yōu)選為3-10μm)，長度為10-5000μm(優(yōu)選100-500μm)。無機纖維，例如硅酸鋁、氧化鋯、氧化鋁、氧化鈦、碳、碳化硅、碳化鈦、硼化鈦、氮化硼、碳化硼、玻璃、玄武巖和礦棉可以與有機物纖維同樣的方式使用。有機纖維可是所有類型的合成纖維或天然纖維如，纖維素纖維。DE-C3525847和DE-C4203904公開了一種含有纖維的耐火涂料，它可以在不形成裂紋的前提下縮短干燥時間，并增加涂層的抗彎強度，而根據(jù)DE-C4203904，特別是使用通過有機纖維的方式可獲得更大的透氣性。然而，與空心球相比，纖維具有明顯的缺點，它們不能很好地引入到耐火涂料中，而且這種耐火涂料的操作性差。因此，為保證引入的纖維充分均勻地分散開、在引入纖維時需要高的剪切力(因為纖維容易成球)。此外，在使用含纖維耐火涂料時很難做到光滑施用，例如，在刷涂時纖維被刷子的硬毛拖帶。因為這個原因，本專利技術(shù)只使用了少量的纖維，而且只有當用其它方法仍不能達到足夠的涂層強度時才使用。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果耐火涂料含一部分這種空心球，并任選添加少量的纖維材料，則耐火涂層的透氣性在不損害要求的鑄造性能前提下可明顯提高。這就避免了在前言中描述的缺陷并且不會導致其它的缺點。根據(jù)其形狀，可以毫無問題地將空心球引入到耐火涂料中，而這種耐火涂料的操作性能與普通耐火涂料的相當;此外，還發(fā)現(xiàn)這種涂層的干燥時間有利地得到縮短。從在先的空心球應用領(lǐng)域內(nèi)不可能預料到這樣結(jié)果，特別是因為空心球作填料的特性在耐火涂料中并不是特別重要的。此外，小球在幾個其它方面也是很有效的。因此，涂層中基質(zhì)材料顆粒的密堆(這可以認為是透氣性差的主要原因)通過球體得到疏松，這使得涂層更加透氣。如下面通過實施例表明的，具有本專利技術(shù)組成的耐火材料涂料在其干燥的但還未鑄造狀態(tài)所具有的透氣性與沒有空心球但其余組成相同的耐火涂料相比，有明顯提高。在鑄造工藝的開始，空心球的絕熱性和可透氣的涂層延緩了熱量通過耐火涂料傳入模型材料。后來，空心球在鑄造熱的作用下熔化和/或在鑄造壓力下破裂，這在耐火涂層中形成許多微裂紋，從而使涂層具有異常高的透氣性，而又不使其可透過鑄造金屬。空心球的熔化和/或破裂的附加的有利作用是，填充球體的惰性氣體被釋放出來，并起到保護金屬表面不受氧化的保護氣的功能。本專利技術(shù)可用于所有類型的耐火涂料。這對那些含片狀基質(zhì)材料顆粒的耐火涂料是特別重要的，而且對這些耐火涂料的實際應用來說幾乎是不可缺少的。本專利技術(shù)的優(yōu)越性甚至對其它耐火涂料也是有用的，因為即使是常規(guī)耐火涂料的細粒基質(zhì)材料顆粒都能相對密實地堆積(因為大多數(shù)顆粒具有棱角和碎片的形狀)。總之，本專利技術(shù)提供了一種適合所有目的的耐火涂料，并在纖維和空心球，或僅在空心球的輔助下，使涂層的透氣性和力學強度達到鑄造工藝的要求，同時提高了耐火涂料的干燥速率并保持好的延展性和光滑的表面。下面的實施例用來說明本專利技術(shù)。實施例A-D列于表1制備了下面4種含水耐火涂料，它們含有不同量的空心球以及任選的纖維，其余組成相同空心球纖維耐火涂料A無無(對比實例)耐火涂料B10%(重量)無耐火涂料C5%(重量)1%(重量)耐火涂料D10%(重量)1%(重量)實施例E-G列于表2與實施例A-D相類似地制備了下面三種醇基耐火涂料;空心球纖維耐火涂料E無無(對比實例)耐火涂料F10%(重量)無耐火涂料G4%(重量)1%(重量)在所有實施例中，使用的空心球是指90%的顆粒具有250-90μm的尺本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】

【技術(shù)特征摘要】
1.用于制備模型涂層的耐火涂料，決定其功能的主要組分由細粒的高耐火度無機耐火材料組成，其特征在于含有1-40%(重量)的無機空心球，以預制待用的耐火涂料為基。2.根據(jù)權(quán)利要求1的用于制備模型涂層的耐火涂料，其特征在于空心球可以是硅酸鹽，特別是鋁、鈣、鎂和/或鋯的硅酸鹽，氧化物如氧化鋁、石英、菱鎂礦、英來石、鉻鐵礦、氧化鋯、和/或氧化鈦，硼化物、碳化物和氮化物如碳化硅、碳化鈦、硼化鈦、氮化硼和/或碳化硼，碳，玻璃或金屬，或是這些空心球的混合物。3.根據(jù)權(quán)利要求1的用于制備模型涂層的耐火涂料，其特征在于無機的充氣空心球的直徑為1-500μm，優(yōu)選為60-250μm。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3的任一項的用于制備模...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：D·巴奇，K·西格，HD·凱瑟，
申請(專利權(quán))人：胡坦斯·阿爾伯圖斯化學廠有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：