涂料组合物的应用和用于制造具有涂料覆盖层的离心铸型的相应的方法技术

描述了一种涂料组合物的应用，所述涂料组合物用于借助于喷涂在离心铸型的内壁部上制造涂料覆盖层，所述涂料组合物按涂料组合物的总质量计具有大于69重量％的固体份额，并且按涂料组合物的固体份额的总质量计具有小于0.6重量％的灼烧损失。还描述了一种用于制造在内壁上设有涂料覆盖层的离心铸型的方法，所述离心铸型用于在离心铸造方法中使用，以及一种用于以离心铸造法制造铸件的方法，所述铸件优选具有结构化的表面。也描述一种用于在离心铸造方法中使用的离心铸型，在所述离心铸型的内壁部上具有涂料覆盖层。部上具有涂料覆盖层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】涂料组合物的应用和用于制造具有涂料覆盖层的离心铸型的相应的方法


[0001]本专利技术涉及固体份额(按涂料组合物的总质量计)大于69重量％的并且(按涂料组合物的固体份额的总质量计)灼烧损失小于0.6重量％的涂料组合物的应用。本专利技术还涉及一种用于制造在内壁上设有涂料覆盖层的离心铸型的方法，所述离心铸型用于在离心铸造方法中使用，以及本专利技术涉及一种用于在离心铸造方法中制造铸件的方法，所述铸件优选具有结构化的表面。本专利技术同样涉及一种用于在离心铸造方法中使用的离心铸型，所述离心铸型在离心铸型的内壁部上具有涂料覆盖层。

技术介绍

[0002]本专利技术在所附的权利要求中限定。
[0003]与在浇铸之后为了取出铸件将铸模损坏的砂模铸造方法相反，例如由铸铁或钢制成的金属永久模具(铸型)能够在取出铸件之后再次用于下一次浇铸。因此也能够经济地生产更大的批量。除了简单的几何形状，例如长方体或衬套，也能够通过使用铸型滑块、嵌件和砂芯在铸型铸造中制造复杂的几何形状。
[0004]在铸型铸造中区分不同的铸型铸造方法。最简单的并且同时最常见的铸型铸造方法在此是重力铸型铸造，其中借助于重力将金属熔体填充到相应的铸型中并且在成功凝固和冷却之后将制成的模制件从通常两件式或多件式的铸型中取出。在这种类型的铸型铸造方法中，尤其在设计要使用的铸型期间要注意的是，在远离浇口的并且薄壁的区域中开始凝固之前，液态金属填充所有模具区域，因为否则会面临呈在凝固时产生的空腔(所谓的缩孔)形式的铸造缺陷。
[0005]离心铸造方法是在铸型铸造领域中的一种特殊的方法。在离心铸造方法中，通常将金属熔体经由浇注流道填充到围绕其中心轴线旋转的金属铸型中并且通过离心力均匀地(无气体、无缩孔和夹渣)挤压到铸型壁上。在离心力的作用下，所述液态金属凝固并且构成非常纯的和高度压缩的结构。在离心铸造方法中不需要型芯来显示空腔。在离心力的作用下，产生柱形空心体(例如，管、环等)，其壁厚通过所输送的金属量来确定。在凝固之后将所产生的坯件(空心体)从铸型(也称为离心铸型)中拉出并且输送给进一步的加工。
[0006]通常，尤其在钢铸件和铁铸件中，铸造模制体的表面涂有覆盖层(也称为涂料覆盖层)，尤其是与所浇铸的金属接触的表面。涂料覆盖层在此在模具和金属之间形成边界层或阻挡层，尤其用于有针对性地抑制在这些部位处的缺陷机制或者用于利用冶金效应。通常，在铸造技术中的涂料覆盖层尤其应满足对于本领域技术人员已知的以下功能：
[0007]‑
尽可能完全分离液态金属和模具；
[0008]‑
避免在模具的成分和熔体之间发生化学反应，由此简化在模具和铸件之间的分离；和/或
[0009]‑
避免在铸件上的表面缺陷。
[0010]在本专利技术的范畴中，还通常对在离心铸造方法中使用的涂料覆盖层提出以下特定
要求：
[0011]‑
隔离效果好；
[0012]‑
干燥速度快；
[0013]‑
在铸造过程期间产生气体少；
[0014]‑
气体吸收能力强(在使用不通风的离心铸型时)；
[0015]‑
在铸造过程完成之后实现铸件和离心铸型的简单分离(良好的拉拔特性)和/或；
[0016]‑
铸件的表面结构的影响或预设。
[0017]涂料覆盖层的隔离效果是尤其在离心铸造方法中制造的铸件的结构构成和硬度变化曲线的重要因素。较高的隔离效果会引起从液态金属到离心铸型上的热传输变慢，进而有助于控制凝固和冷却。所寻求的隔离效果尤其受到涂料覆盖层的层厚度及其组合物的影响。
[0018]为了配置离心铸造方法，通常在喷涂方法中借助于喷枪将涂料组合物施加到离心铸型的内壁部上。为了在生产中能够实现短的周期时间——进而实现高的生产率，在此，在本专利技术的范畴中，所产生的涂料覆盖层应快速干燥。
[0019]在离心铸造方法中主要使用不通风的离心铸型。与通风的离心铸型相反，不通风的离心铸型的铸型面不具有任何小孔，在铸造过程期间产生的气体能够通过所述小孔逸出。因为不通风的离心铸型因此是气体不可穿透的，涂料覆盖层在离心铸造方法中通常关于在铸造过程期间的气体调节具有重要功能。为了避免气体缺陷，在本专利技术的范畴中，所述涂料覆盖层应具有一定的孔隙度并且能够吸收所产生的分解气体。同时，涂料覆盖层本身的气体产生应是尽可能低的，这能够使低的有机份额和可作为灼烧损失测量的低含量的其它类型的可气化成分显得有利。
[0020]在本专利技术的范畴中，此外能够经由涂料覆盖层的组合物对铸件的拉拔特性产生正面影响。当在凝固之后将铸件从离心铸型中拉出时，所述涂料覆盖层应附着在其上，并且在理想情况下完全地一起从离心铸型中去除。为了在工作场所中保持清洁，在本专利技术的范畴中期望的是，在铸件上具有呈连贯的层的形式的涂料覆盖层，所述涂料覆盖层不蒙尘或仅轻微地蒙尘。相反，在将铸件从离心铸型中拉出之后，所述涂料覆盖层优选例如应通过喷砂可再次容易地从铸件去除。
[0021]之后的铸件的外表面的结构同样受到相应的涂料覆盖层的影响。在此，根据涂料覆盖层的组合物，能够产生光滑和结构化的表面。在本专利技术的范畴中，产生结构化的表面尤其对于生产结构铸造衬套，气缸衬套也是重要的。结构铸造衬套的外壁具有粗糙的表面结构，所述表面结构在铸造工艺中产生并且在理想情况下不需要进一步的加工。所述表面结构在此通常具有位于0.3mm和1.1mm之间的深度，可选地具有侧凹部或其它结构(例如参见US 2015/0122118 A1的图2)。在制造例如铝发动机缸体时，在压铸方法中将结构衬套直接浇铸到发动机缸体中。所述液态金属在此环绕结构化的表面流动并且填充凹部以及可能存在的侧凹部，使得这两个部件——发动机缸体和气缸套——的材料形成极其牢固和可承受负荷的连接。结构衬套的与没有结构化部的气缸套相比增大的表面此外在发动机中引起从燃烧室到水室中的更好的散热。
[0022]在本专利技术的范畴中，通过涂料覆盖层的确切的组合物或要施加到模具上的涂料组合物来设定和优化上文提及的以及必要时另外的功能和要求，或者适配于相应想要达到的
目的。
[0023]用于在铸造厂中使用的涂料组合物通常包含以下组分或者由所述组分组成：(i)一种或多种细粒的耐火材料，即，细粒的、耐火直至高耐火的无机材料，(ii)包含一种或多种化合物的载液(水，酒精等)，以及(iii)作为另外的成分，例如一种或多种涂料粘合剂(下文也简称为“粘合剂”)和/或杀菌剂和/或湿润剂(下文也称为表面活性物质)和/或流变添加剂(例如增稠剂)。这相应地在本专利技术的范畴中适用。据此，用于涂覆模具的涂料组合物主要是细粒的、耐火到高耐火的无机材料(耐火材料)在载液中的分散体，所述载液例如为水性的(即含水的)载液或非水性的(即不含水的)载液；关于载液的细节参见下文。
[0024]涂料组合物此外能够包含泡沫调节剂、颜料和/或染料；这也适用于本专利技术的范畴。颜料的实例是红色和黄色的氧化铁以及石墨。染料的实例是对于本领域技术人员已本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种涂料组合物的应用，所述涂料组合物用于借助于喷涂在离心铸型的内壁部上制造涂料覆盖层，所述涂料组合物按涂料组合物的总质量计具有多于69重量％的固体份额，和所述涂料组合物按涂料组合物的固体份额的总质量计具有小于0.6重量％的灼烧损失，其中所述涂料组合物是耐火材料在水相中的分散体，其中所述耐火材料至少包括：(a)
‑
按所述涂料组合物的总质量计，总量在4重量％至50重量％的范围内的颗粒状的无定形氧化物，其中按所述颗粒状的无定形氧化物的总量计，所述颗粒状的无定形氧化物包括85重量％或更多份额的二氧化硅，其中所述颗粒状的无定形氧化物具有小于5μm的质量相关值D
95
，所述质量相关值借助于激光衍射确定，其中按所述颗粒状的无定形氧化物的总量计，所述颗粒状的无定形氧化物具有小于50％的孔隙度，和其中所述颗粒状的无定形氧化物的90重量％或更多的颗粒具有大于0.9的球形度，所述球形度通过评估二维显微图像确定，或者
‑
按所述涂料组合物的总质量计，总量在4重量％至50重量％的范围内的作为颗粒状的无定形氧化物的微硅石，和(b)一种或多种另外的耐火材料，其中所述耐火材料的总质量的98重量％或更多适用于通过具有0.75mm的筛孔尺寸的筛子。2.根据权利要求1所述的应用，其中按成分(a)的颗粒状的无定形氧化物的固体份额的总质量计，所述成分(a)的颗粒状的无定形氧化物具有小于0.6重量％的灼烧损失，优选小于0.5重量％的灼烧损失，特别优选小于0.3重量％的灼烧损失。3.根据上述权利要求中任一项所述的应用，其中
‑
所述涂料组合物包含：(i)氧化锆，(ii)碳和/或(iii)路易斯酸，优选作为源自制备成分(a)的颗粒状的无定形氧化物的次级成分，和/或
‑
分别按成分(a)的颗粒状的无定形氧化物的总量计，所述成分(a)的颗粒状的无定形氧化物包括份额为90重量％或更多，优选95重量％或更多的二氧化硅。4.根据上述权利要求中任一项所述的应用，其中所述成分(a)的颗粒状的无定形氧化物的90重量％或更多的颗粒具有大于0.95的球形度，所述球形度通过评估二维显微图像来确定，和/或其中所述成分(a)的颗粒状的无定形氧化物的质量相关值D
95
小于3μm，优选小于2μm，特别优选小于1μm，所述质量相关值借助于激光衍射确定。5.根据上述权利要求中任一项所述的应用，其中所述成分(a)的颗粒状的无定形氧化
物包含一种或多种选自如下的成分：
‑
能够通过喷涂二氧化硅熔体制备的二氧化硅颗粒，和
‑
微硅石，优选地，分别按所述成分(a)的颗粒状的无定形氧化物的总量计，这些成分中的一种或全部的总份额为85重量％或更多，优选为90重量％或更多，特别优选为95重量％或更多。6.根据上述权利要求中任一项所述的应用，其中所述成分(a)的颗粒状的无定形氧化物包括份额为85重量％或更多的微硅石，优选包括份额为90重量％或更多的微硅石，特别优选包括份额为95重量％或更多的微硅石，其中优选地，
‑
所述微硅石是含锆的微硅石，优选是在以电弧法制备氧化锆时作为副产物获得的含锆的微硅石，和/或
‑
按分散体的总质量计，所述成分(a)的颗粒状的无定形氧化物在蒸馏水中的分散体，在所述成分(a)的颗粒状的无定形氧化物的浓度为10重量％时，具有小于7，优选小于6.5的pH值，和/或
‑
所述微硅石的初级颗粒的重均尺寸在100nm至150nm的范围内。7.根据上述权利要求中任一项所述的应用，其中所述成分(a)的颗粒状的无定形氧化物的颗粒具有火山灰活性。8.根据上述权利要求中任一项所述的应用，其中按所述涂料组合物的总质量计，所述涂料组合物包含总量在4重量％至25重量％的范围内的，优选总量在4重量％至20重量％的范围内的所述成分(a)的颗粒状的无定形氧化物，和/或其中按在所述涂料组合物中的耐火材料的总量计，所述成分(a)的颗粒状的无定形氧化物的总份额小于50重量％，优选小于25重量％。9.根据上述权利要求中任一项所述的应用，其中所述涂料组合物包括：一种或多种表面活性物质，优选一种或多种发泡剂，优选一种或多种选自阴离子发泡剂、阳离子发泡剂和非离子发泡剂的发泡剂，优选一种或多种阴离子发泡剂和/或一种或多种阳离子发泡剂，其中优选地，按所述涂料组合物的总质量计，阴离子发泡剂和阳离子发泡剂的总份额小于0.5重量％，特别优选地，按所述涂料组合物的总质量计，选自阴离子发泡剂、阳离子发泡剂和非离子发泡剂的发泡剂的总份额小于0.5重量％，更特别优选地，按所述涂料组合物的总质量计，发泡剂的总份额小于0.5重量％。10.根据上述权利要求中任一项所述的应用，其中按所述涂料组合物的总质量计，结晶二氧化硅的份额小于3重量％，和/或其中按所述涂料组合物的总质量计，硅酸锆和氧化锆的总份额小于7重量％，和/或
其中按所述涂料组合物的总质量计，刚玉的份额小于5重量％，和/或其中按所述涂料组合物的总质量计，莫氏硬度大于7的耐火材料的份额小于5重量％，和/或其中按所述成分(a)的颗粒状的无定形氧化物的总量计，硅藻土的份额小于10重量％。11.根据上述权利要求中任一项所述的应用，其中所述涂料组合物包括无机粘合剂，所述无机粘合剂优选选自：磷酸盐、水玻璃、硅溶胶及其混合物，其中所述水玻璃优选选自碱水玻璃，和/或其中所述磷酸盐优选选自：正磷酸盐、多磷酸盐及其混合物，特别优选选自：正磷酸盐、偏磷酸盐及其混合物，更特别优选选自：磷酸铝、多磷酸盐及其混合物，最优选选自：磷酸铝、偏磷酸盐及其混合物，和/或其中所述磷酸盐的重均分子量M
W
优选大于300g/mol，特别优选大于600g/mol。12.根据上述权利要求中任一项所述的应用，其中所述涂料组合物包括一种或多种流变添加剂，优选增稠剂，特别优选有机增稠剂，优选选自：多糖、蛋白质和纤维素醚，或无机增稠剂，优选选自粘土矿物，如膨润土、绿土、绿坡缕石和蒙脱土，和/或一种或多种杀生物剂，优选一种或多种杀菌剂。13.根据上述权利要求中任一项所述的应用，其中所述涂料组合物包括一种或多种流变...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯文，
申请(专利权)人：胡坦斯，
类型：发明
国别省市：