釩鐵渣-煤矸石消失模鑄造涂料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于消失模鑄造涂料領(lǐng)域，尤其涉及一種釩鐵渣-煤矸石消失模鑄造涂料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]消失模鑄造技術(shù)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(jié)構(gòu)、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(fù)壓狀態(tài)下進(jìn)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(guó)內(nèi)主要稱為干砂實(shí)型鑄造、負(fù)壓實(shí)型鑄造，國(guó)外簡(jiǎn)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(jìn)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(guó)內(nèi)外實(shí)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?。?dāng)前，我國(guó)的汽車工正處在發(fā)展時(shí)期，預(yù)計(jì)在今后的一段時(shí)期內(nèi)汽車鑄件產(chǎn)量會(huì)有較大幅度的增加，同時(shí)對(duì)汽車鑄件質(zhì)量的要求將會(huì)更加嚴(yán)格。汽車工業(yè)的發(fā)展，為我國(guó)鑄造行業(yè)帶來(lái)了機(jī)遇與挑戰(zhàn)，也為在我國(guó)推廣和發(fā)展消失模鑄造技術(shù)帶來(lái)了新的契機(jī)。
[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(shí)，對(duì)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(guó)外對(duì)消失模鑄造涂料的研究起步較早，己經(jīng)有一些商品性的涂料，但是價(jià)格偏貴，導(dǎo)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(guó)已有多家高校和研究單位開(kāi)展針對(duì)消失模鑄造的模樣材料、成型工藝、涂料技術(shù)、工裝設(shè)備等各個(gè)環(huán)節(jié)的研究開(kāi)發(fā)工作，取得一定的成就，但與國(guó)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(jìn)消失模鑄造這一先進(jìn)制造技術(shù)的推廣應(yīng)用，結(jié)合國(guó)內(nèi)資源情況，從研究涂料的各組分種類和加入量對(duì)涂料性能的影響入手，研制適合我國(guó)國(guó)情的成本低、質(zhì)量好的消失模鑄造涂料，實(shí)現(xiàn)消失模鑄造涂料的國(guó)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，利用釩鐵渣-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(dá)到綜合回收利用釩鐵渣-煤矸石并降低生產(chǎn)消失模鑄造涂料成本的目的。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種釩鐵渣-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:
釩鐵渣45-48份煤矸石40-44份鎂砂22-30份娃藻土7-10份碳化娃6-8份滑石粉2~6份水鎂石2-5份石英粉2-6份氮化鋁2-4份氮化硼2~4份
異氰酸酯丙基三乙氧基硅烷4-7份
異丙氧基三(十二烷基苯磺?；?鈦酸酯6-10份
異丁醇醚化三聚氰胺甲醚樹(shù)脂2-4份
過(guò)氧化二異丙苯0.3-0.6份
聚乙烯烷基醇醚0.4-0.6份
叔醋乳液0.3-0.6份石棉纖維2~3份糊精1~3份海藻酸鈉2~3份季戊四醇1-3份苯甲酸鈉1-3份乙醇30-40份水8-15份；
所述釩鐵渣的化學(xué)成分為 -Al2O3 78-83 wt%，CaO 10-17 wt%，MgO 1-2.5 wt%，F(xiàn)e2O3
0.2—0.8 wt%，S12 0.6-0.8 wt%，VOx 1.3-4 wt% ；
所述煤矸石的化學(xué)成分為:S12 50?55wt%，Al2O3 8?14wt%，CaO 0.4?0.6wt%，F(xiàn)e2O32?3wt%，MgO I?3wt%，C 8-25wt% ；
所述鎂砂中氧化鎂含量> 95wt%0
[0007]所述的釩鐵渣-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45-48份釩鐵渣、40-44份煤矸石、22-30份鎂砂、7_10份硅藻土、6_8份碳化硅、
2-6份滑石粉、2~5份水鎂石、2-6份石英粉、2~4份氮化鋁、2~4份氮化硼放入球磨機(jī)中球磨2小時(shí)，混合均勻，然后過(guò)篩，得到200目以下的混合物料；
2)開(kāi)啟反應(yīng)釜，將4-7份異氰酸酯丙基三乙氧基硅烷、6-10份異丙氧基三(十二烷基苯磺酰基)鈦酸酯、30-40份乙醇、8-15份水加入到反應(yīng)釜中，在攪拌下進(jìn)行水解反應(yīng)，轉(zhuǎn)速為1200r/min，反應(yīng)溫度為80°C，攪拌時(shí)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(shí)；然后再將2-4份異丁醇醚化三聚氰胺甲醚樹(shù)脂、0.3-0.6份過(guò)氧化二異丙苯、0.4-0.6份聚乙烯烷基醇醚、0.3-0.6份叔醋乳液、2~3份石棉纖維、1-3份糊精、2~3份海藻酸鈉、1-3份季戊四醇、1-3份苯甲酸鈉加入到反應(yīng)釜中，繼續(xù)攪拌30min，即制得釩鐵渣-煤矸石消失模鑄造涂料。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)為: 1)在制備涂料過(guò)程中利用了釩鐵渣、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)并用異氰酸酯丙基三乙氧基硅烷和異丙氧基三(十二烷基苯磺?；?鈦酸酯對(duì)釩鐵渣、煤矸石、鎂砂、硅藻土、碳化硅、滑石粉、水鎂石、石英粉、氮化鋁、氮化硼進(jìn)行了表面改性處理，提高了材料與基料的粘結(jié)性和分散性，使得消失模鑄造涂料在高溫下結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，大大提高了消失模鑄造涂料耐火極限。
【具體實(shí)施方式】
[0009] 實(shí)施例1
一種釩鐵渣-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:
釩鐵渣45份煤矸石40份鎂砂22份娃藻土7份碳化娃6份滑石粉2份水鎂石2份石英粉2份氮化鋁2份氮化硼2份
異氰酸酯丙基三乙氧基硅烷4份
異丙氧基三(十二烷基苯磺酰基)鈦酸酯6份
異丁醇醚化三聚氰胺甲醚樹(shù)脂2份過(guò)氧化二異丙苯0.3份聚乙烯烷基醇醚0.4份叔醋乳液0.3份石棉纖維2份糊精I(xiàn)份海藻酸鈉2份季戊四醇I份苯甲酸鈉I份乙醇30份水8份；
所述的釩鐵渣-煤矸石消失模鑄造涂料的制備方法，包括以下步驟:
1)將45份釩鐵渣、40份煤矸石、22份鎂砂、7份硅藻土、6份碳化硅、2份滑石粉、2份水鎂石、2份石英粉、2份氮化鋁、2份氮化硼放入球磨機(jī)中球磨2小時(shí)，混合均勻，然后過(guò)篩，得到200目以下的混合物料；
2)開(kāi)啟反應(yīng)釜，將4份異氰酸酯丙基三乙氧基硅烷、6份異丙氧基三(十二烷基苯磺?；?鈦酸酯、30份乙醇、8份水加入到反應(yīng)釜中，在攪拌下進(jìn)行水解反應(yīng)，轉(zhuǎn)速為1200r/min，反應(yīng)溫度為80°C，攪拌時(shí)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(shí)；然后再將2份異丁醇醚化三聚氰胺甲醚樹(shù)脂、0.3份過(guò)氧化二異丙苯、0.4份聚乙烯烷基醇醚、0.3份叔醋乳液、2份石棉纖維、I份糊精、2份海藻酸鈉、I份季戊四醇、I份苯甲酸鈉加入到反應(yīng)爸中，繼續(xù)攪拌30min，即制得銀鐵渣-煤矸石消失模鑄造涂料。
[0010]實(shí)施例2
一種釩鐵渣-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:
釩鐵渣48份煤矸石44份鎂砂30份娃藻土10份碳化娃8份滑石粉6份水鎂石5份石英粉6份氮化鋁4份氮化硼4份
異氰酸酯丙基三乙氧基硅烷7份
異丙氧基三(十二烷基苯磺酰基)鈦酸酯10份
異丁醇醚化三聚氰胺甲醚樹(shù)脂4份過(guò)氧化二異丙苯0.6份聚乙烯烷基醇醚0.6份叔醋乳液0.6份石棉纖維3份糊精3份海藻酸鈉3份季戊四醇3份苯甲酸鈉3份乙醇40份水15份；
所述的釩鐵渣-煤矸石消失模鑄造涂料的制備方法，包括以下步驟:
1)將48份釩鐵渣、44份煤矸石、30份鎂砂、10份硅藻土、8份碳化硅、6份滑石粉、5份水鎂石、6份石英粉、4份氮化鋁、4份氮化硼放入球磨機(jī)中球磨2小時(shí)，混合均勻，然后過(guò)篩，得到200目以下的混合物料；
2)開(kāi)啟反應(yīng)釜，將7份異氰酸酯丙基三乙氧基硅烷、10份異丙氧基三(十二烷基苯磺?；?鈦酸酯、40份乙醇、15份水加入到反應(yīng)釜中，在攪拌下進(jìn)行水解反應(yīng)，轉(zhuǎn)速為1200r/min，反應(yīng)溫度為80°C，攪拌時(shí)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(shí)；然后再將4份異丁醇醚化三聚氰胺甲醚樹(shù)脂、0.6份過(guò)氧化二異丙苯、0.6份聚乙烯烷基醇醚、0.6份叔醋乳液、2~3份石棉纖維、3份糊精、3份海藻酸鈉、3份季戊四醇、3份苯甲酸鈉加入到反應(yīng)釜中，繼續(xù)攪拌30min，即制得釩鐵渣-煤矸石消失模鑄造涂料。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種釩鐵渣-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:釩鐵渣45-48份煤矸石40-44份鎂砂22-30份娃藻土7-10份碳化娃6-8份滑石粉2~6份水鎂石2-5份石英粉2-6份氮化鋁2-4份氮化硼2~4份 異氰酸酯丙基三乙氧基硅烷4-7份 異丙氧基三(十二烷基苯磺?；?鈦酸酯6-10份 異丁醇醚化三聚氰胺甲醚樹(shù)脂2-4份 過(guò)氧化二異丙苯0.3-0.6份 聚乙烯烷基醇醚0.4-0.6份 叔醋乳液0.3-0.6份石棉纖維2~3份糊精1~3份海藻酸鈉2~3份季戊四醇1-3份苯甲酸鈉1-3份乙醇30-40份水8-15份。2.如權(quán)利要求1中所述的消失模鑄造涂料，其特征在于:所述釩鐵渣的化學(xué)成分為:Al2O3 78-83 wt%，CaO 10—17 wt%，MgO 1-2.5 wt%，F(xiàn)e2O3 0.2-0.8 wt%，S12 0.6-0.8 wt%，VOx 1.3-4 wt% ； 所述煤矸石的化學(xué)成分為:S12 50?55wt%，Al2O3 8?14wt%，CaO 0.4?0.6wt%，F(xiàn)e2O32?3wt%，MgO I?3wt%，C 8-25wt% ； 所述鎂砂中氧化鎂含量> 95wt%03.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的釩鐵渣-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45-48份釩鐵渣、40-44份煤矸石、22-30份鎂砂、7_10份硅藻土、6_8份碳化硅、2-6份滑石粉、2~5份水鎂石、2-6份石英粉、2~4份氮化鋁、2~4份氮化硼放入球磨機(jī)中球磨2小時(shí)，混合均勻，然后過(guò)篩，得到200目以下的混合物料； 2)開(kāi)啟反應(yīng)釜，將4-7份異氰酸酯丙基三乙氧基硅烷、6-10份異丙氧基三(十二烷基苯磺?；?鈦酸酯、30-40份乙醇、8-15份水加入到反應(yīng)釜中，在攪拌下進(jìn)行水解反應(yīng)，轉(zhuǎn)速為1200r/min，反應(yīng)溫度為80°C，攪拌時(shí)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(shí)；然后再將2-4份異丁醇醚化三聚氰胺甲醚樹(shù)脂、0.3-0.6份過(guò)氧化二異丙苯、0.4-0.6份聚乙烯烷基醇醚、0.3-0.6份叔醋乳液、2~3份石棉纖維、1-3份糊精、2~3份海藻酸鈉、1-3份季戊四醇、1-3份苯甲酸鈉加入到反應(yīng)釜中，繼續(xù)攪拌30min，即制得釩鐵渣-煤矸石消失模鑄造涂料。
【專利摘要】以釩鐵渣、煤矸石、鎂砂、硅藻土、碳化硅、滑石粉、水鎂石、石英粉、氮化鋁、氮化硼、異氰酸酯丙基三乙氧基硅烷、異丙氧基三（十二烷基苯磺?；┾佀狨ァ惗〈济鸦矍璋芳酌褬?shù)脂、過(guò)氧化二異丙苯、聚乙烯烷基醇醚、叔醋乳液、石棉纖維、糊精、海藻酸鈉、季戊四醇、苯甲酸鈉、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(dá)到綜合回收利用釩鐵渣、煤矸石并降低生產(chǎn)成本的目的。
【IPC分類】B22C3/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105170886
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】張燕
【申請(qǐng)人】張燕
【公開(kāi)日】2015年12月23日
【申請(qǐng)日】2015年9月6日