一种熔模铸造用面层涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种熔模铸造用面层涂料及其制备方法。所述面层涂料的组成原料包括硅溶胶、硅微粉、α‑Al2O3粉、极性膨润土、润湿剂和消泡剂；其中，硅溶胶与硅微粉和α‑Al2O3粉质量之和的质量比为1:1.6～1.9，α‑Al2O3粉的含量为硅微粉和α‑Al2O3粉质量之和的2～10%，极性膨润土的含量为硅溶胶、硅微粉和α‑Al2O3粉质量之和的0.1～0.3%，润湿剂的含量为硅溶胶质量的0.3%，消泡剂的含量为硅溶胶质量的0.3%。本发明专利技术面层涂料的气泡含量少、悬浮触变性好，在熔模铸造中能够实现较佳的覆盖性和流平性，以本发明专利技术而沾浆淋砂制得的型壳具有致密、稳定、高强度的型腔表面。

A Surface Coating for Investment Casting and Its Preparation Method

The invention discloses a surface coating for investment casting and a preparation method thereof. The composition raw materials of the surface coatings include silica sol, silica micro-powder, alpha Al2O3 powder, polar bentonite, wetting agent and defoamer, in which the mass ratio of silica sol to silica micro-powder and alpha Al2O3 powder is 1:1.6-1.9, the content of alpha Al2O3 powder is 2-10% of the mass sum of silica micro-powder and alpha Al2O3 powder, and the content of polar bentonite is silica sol, silica micro-powder and alpha Al2O3 powder. The total mass is 0.1-0.3%. The content of wetting agent is 0.3% of silica sol and defoamer is 0.3% of silica sol. The surface coating of the invention has less bubbles content and good suspension thixotropy, and can achieve better coverage and leveling in investment casting. The mold shell made by the slurry and sand spraying of the invention has a compact, stable and high strength cavity surface.

【技术实现步骤摘要】
一种熔模铸造用面层涂料及其制备方法
本专利技术涉及涂料，具体是一种熔模铸造用的面层涂料，以及该面层涂料的制备方法。
技术介绍
熔模铸造又称失蜡精密铸造，其包括制蜡模、组装蜡树、沾浆淋砂、脱蜡、焙烧、浇注金属液等工序，是一种生产中、小型精密铸件的特种方法，被广泛应用于航空航天、军工、汽车、五金等领域。基于熔模铸造的特殊性，精密铸件的表面成型质量在很大程度上取决于型壳的型腔表面质量。因而，为了确保型壳型腔表面的致密性，在沾浆淋砂时，需要在蜡树表面涂刷面层涂料，在面层涂料的基础上再沾浆淋砂成壳。目前，熔模铸造实际生产中所用的面层涂料主要是以石英粉为粉料、以硅溶胶为溶剂制成的，其覆盖性和流平性不佳，在使用过程中对蜡树表面的润湿性较差，导致所成型型壳在脱蜡后的型腔表面不够致密，易产生脱落层现象，这在铸件的铸造过程中将会引起铸件砂孔、粘砂缺陷的形成，使得铸件的生产存在铸造技术难度大、成本高、合格率低等技术问题。针对上述熔模铸造用的现有面层涂料所存在的技术问题，业内一直在研究覆盖性和流平性较佳的熔模铸造用面层涂料，例如《铸造》所披露的“石英粉-硅溶胶面层涂料工艺性能改善研究”（2018年第3期，作者吴代建、李锐等），该研究成果从理论上阐述了将刚玉粉、硅酸镁铝复合添加到石英粉-硅溶胶涂料中，以制得覆盖性和流平性较佳的熔模铸造用面层涂料，具有较高的可行性。然而，该研究成果仅为理论性的，其并未披露完整、清楚的面层涂料配方方案，从而无法将其直接推广应用在产业中以解决实际生产所存在的技术问题，有待完善。
技术实现思路
本专利技术的技术目的在于：针对上述现有技术的不足，提供一种能够在熔模铸造中实现较佳覆盖性和流平性，使制得的型壳具有致密、稳定、高强度型腔表面的熔模铸造用面层涂料，以及该面层涂料的制备方法。本专利技术实现其技术目的所采用的技术方案是：一种熔模铸造用面层涂料，所述面层涂料的组成原料包括硅溶胶、硅微粉、α-Al2O3粉、极性膨润土、润湿剂和消泡剂；其中，所述硅溶胶与所述硅微粉和所述α-Al2O3粉质量之和的质量比为1:1.6～1.9，所述α-Al2O3粉的含量为所述硅微粉和所述α-Al2O3粉质量之和的2～10%，所述极性膨润土的含量为所述硅溶胶、所述硅微粉和所述α-Al2O3粉质量之和的0.1～0.3%，所述润湿剂的含量为所述硅溶胶质量的0.3%，所述消泡剂的含量为所述硅溶胶质量的0.3%。作为优选方案之一，所述面层涂料中包含有去离子水，所述去离子水用作补充所述硅溶胶的水分蒸发量。作为优选方案之一，所述极性膨润土为改性活化膨润土。作为优选方案之一，所述硅微粉中SiO2的含量≥98%、长石和云母含量≤1%。进一步的，所述硅微粉的粒度为325目，所述硅微粉的颜色呈白色或灰白色。作为优选方案之一，所述α-Al2O3粉中的Al2O3含量≥98%。进一步的，所述α-Al2O3粉的粒度为270目，所述α-Al2O3粉的颜色呈纯白色。一种上述熔模铸造用面层涂料的制备方法，所述制备方法采用的工艺措施是，将配方量的原料装入涂料搅拌桶中；所述涂料搅拌桶以20～30r/min的转速，对桶内盛装的原料搅拌8～12小时，获得均匀的面层涂料。作为优选方案之一，所述制备方法还包括，根据确定出的所述涂料搅拌桶内硅溶胶的水分蒸发量而补充去离子水。作为优选方案之一，所述配方量的原料在涂料搅拌桶内的装入顺序是，按照硅溶胶、极性膨润土、润湿剂、硅微粉、α-Al2O3粉和消泡剂依次装入。本专利技术的有益技术效果是：本专利技术的各组分相互协同、配伍，以其制备而成的面层涂料气泡含量少、悬浮触变性好，在熔模铸造中能够实现较佳的覆盖性和流平性，对蜡树表面能够形成良好的润湿效果，以本专利技术而沾浆淋砂制得的型壳具有致密、稳定、高强度的型腔表面，有利于提高铸件的表面质量，使铸件的铸造合格率得以提高，铸造技术难度和铸造成本得以降低，实用性强，经济性好，在产业中具有良好的应用前景。具体实施方式本专利技术涉及涂料，具体是一种熔模铸造用的面层涂料，以及该面层涂料的制备方法，下面以多个实施例对本专利技术的技术方案内容作清楚、详细地说明。实施例1本专利技术的组成原料包括硅溶胶、硅微粉、α-Al2O3粉、极性膨润土、润湿剂、消泡剂和去离子水。其中，硅微粉的粒度为325目，硅微粉的颜色呈白色（也可以是灰白色），该硅微粉中SiO2的含量≥98%、长石和云母含量≤1%。α-Al2O3粉的粒度为270目，α-Al2O3粉的颜色呈纯白色，该α-Al2O3粉中的Al2O3含量≥98%。前述硅微粉和α-Al2O3粉为本专利技术配方的粉料。极性膨润土为经改性、活化后的膨润土，其片状晶体结构端面呈正负不同电性特点。上述各原料之间的含量配比是：硅溶胶与粉料（即硅微粉和α-Al2O3粉质量之和）的质量比为1:1.7；α-Al2O3粉的含量为粉料的2%，则硅微粉的含量为粉料的98%；极性膨润土的含量为硅溶胶与粉料质量之和的0.3%；润湿剂的含量为硅溶胶质量的0.3%；消泡剂的含量为硅溶胶质量的0.3%；去离子水用作补充硅溶胶的水分蒸发量，即去离子水的加入量为随硅溶胶水分蒸发情况而变动的变量。上述含量配比换算为具体质量数值是，则配方量如下：硅溶胶100kg、硅微粉166.6kg、α-Al2O3粉3.4kg、极性膨润土0.81kg、润湿剂0.3kg、消泡剂0.3kg、去离子水适量。本专利技术的制备方法，包括下列工艺措施：步骤1.根据硅溶胶在设定温度、湿度、搅拌速率和搅拌时间等工艺条件下的水分蒸发量实验统计数据，预估确定出配方量的硅溶胶在搅拌过程中会产生的水分蒸发量；除去离子水外，先将配方量的原料装入L型涂料搅拌桶中，具体装入顺序是，按照硅溶胶、极性膨润土、润湿剂、硅微粉、α-Al2O3粉和消泡剂依次装入；步骤2.步骤1中的配方量原料在L型涂料搅拌桶中装入完毕后，在L型涂料搅拌桶停机状态下，测量并记录L型涂料搅拌桶内的液面高度；步骤3.将去离子水加入到L型涂料搅拌桶中，此时去离子水的加入量为预估确定出的硅溶胶在搅拌过程中所产生水分蒸发量的约80%；步骤4.启动L型涂料搅拌桶，使L型涂料搅拌桶的转速保持约为28r/min，以此转速对桶内盛装的原料进行搅拌，搅拌时间约为9.5小时，搅拌完毕而获得均匀的面层涂料；步骤5.对L型涂料搅拌桶停机；测量并记录此时L型涂料搅拌桶内的液面高度；步骤6.通过步骤2记录的搅拌前L型涂料搅拌桶内的液面高度（即搅拌前未加入去离子水的液面高度）和步骤5记录的搅拌后L型涂料搅拌桶内的液面高度，获得L型涂料搅拌桶在搅拌前、后的桶内对应液面高度差，以此液面高度差确定出剩余去离子水的加入量、以完整补充硅溶胶的水分蒸发量；稍许搅拌，即获得面层涂料成品。本实施例制得的面层涂料成品经测试，其主要性能如下：粘度为60～70/s（使用标准涂6杯测量）、涂层厚度为0.11～0.12mm（按照HB5351.6-2004熔模铸造涂料性能试验方法测定）、粉料体积浓度为44～45%（按照HB5351.6-2004熔模铸造涂料性能试验方法测定）。实施例2本专利技术的组成原料包括硅溶胶、硅微粉、α-Al2O3粉、极性膨润土、润湿剂、消泡剂和去离子水。其中，硅微粉的粒度为325目，硅微粉的颜色呈白色（也可以是灰白色），该硅微粉中SiO2的含量≥98%、长石和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种熔模铸造用面层涂料，其特征在于：所述面层涂料的组成原料包括硅溶胶、硅微粉、α‑Al2O3粉、极性膨润土、润湿剂和消泡剂；其中，所述硅溶胶与所述硅微粉和所述α‑Al2O3粉质量之和的质量比为1:1.6～1.9，所述α‑Al2O3粉的含量为所述硅微粉和所述α‑Al2O3粉质量之和的2～10%，所述极性膨润土的含量为所述硅溶胶、所述硅微粉和所述α‑Al2O3粉质量之和的0.1～0.3%，所述润湿剂的含量为所述硅溶胶质量的0.3%，所述消泡剂的含量为所述硅溶胶质量的0.3%。

【技术特征摘要】
1.一种熔模铸造用面层涂料，其特征在于：所述面层涂料的组成原料包括硅溶胶、硅微粉、α-Al2O3粉、极性膨润土、润湿剂和消泡剂；其中，所述硅溶胶与所述硅微粉和所述α-Al2O3粉质量之和的质量比为1:1.6～1.9，所述α-Al2O3粉的含量为所述硅微粉和所述α-Al2O3粉质量之和的2～10%，所述极性膨润土的含量为所述硅溶胶、所述硅微粉和所述α-Al2O3粉质量之和的0.1～0.3%，所述润湿剂的含量为所述硅溶胶质量的0.3%，所述消泡剂的含量为所述硅溶胶质量的0.3%。2.根据权利要求1所述熔模铸造用面层涂料，其特征在于：所述面层涂料中包含有去离子水，所述去离子水用作补充所述硅溶胶的水分蒸发量。3.根据权利要求1所述熔模铸造用面层涂料，其特征在于：所述极性膨润土为改性活化膨润土。4.根据权利要求1所述熔模铸造用面层涂料，其特征在于：所述硅微粉中SiO2的含量≥98%、长石和云母含量≤1%。5.根据权利要求4所述熔模铸造用面层涂料，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴代建，章友谊，曾祥录，王泽忠，傅骏，彭显平，张光明，蔺虹宾，赵怀昊，
申请(专利权)人：四川工程职业技术学院，
类型：发明
国别省市：四川,51