一种铸钢件消失模涂料及其制备方法与流程

本发明涉及消失模铸造特种涂料与绿色制造交叉，尤其涉及一种铸钢件消失模涂料及其制备方法。

背景技术：

1、压力机底座及液压座等大型铸钢件在消失模铸造中面临极端工况：金属液静压力高、热作用时间长、泡沫模热解气体量大。

2、现有涂料难以兼顾三项矛盾性能：①高强度与高透气性的平衡；②耐长时间高温烘烤性能差（为降低泡沫模型燃烧残留物导致铸钢件增碳，一般浇注前需在负压条件下将泡沫模型烧掉，并将大部分燃烧残留物抽吸出来）；③抗裂与零露白在厚大复杂结构上的统一。传统涂料以石英砂为主骨料，虽成本低，但耐长时间烘烤性能差。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种铸钢件消失模涂料及其制备方法，用以解决现有涂料高的高温抗弯强度与高透气性不可兼顾的问题。

2、本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

3、本发明提供了一种铸钢件消失模涂料，按照重量份计，包括：活化煤矸石40～50份、树皮炭化物10～15份、石英粉10～15份、改性膨润土2～6份、粘结剂2.2-6份、载体30～45份和功能助剂0.3～1.1份；

4、改性膨润土为锂-铝协同插层改性膨润土；

5、粘结剂包括有机粘结剂和无机粘结剂，其中，无机粘结剂2～5份、有机粘结剂0.2～1.0份。

6、可选地，活化煤矸石为高岭石含量＞40%的煤矸石，经脱除有机质和结晶水，转化为偏高岭石；偏高岭石经煅烧，转化为无定形sio2-al2o3复合物。

7、可选地，树皮炭化物为芳香族碳骨架与残留木质素或纤维素衍生物交织的多孔结构，其化学组成简化为；以碳原子数为基准，n=1，氢原子数m=0.2～0.8，氧原子数x=0.1～0.4。

8、可选地，还包括阻热剂5～8份。

9、可选地，阻热剂为空心陶瓷微珠、氧化铝空心球、膨胀蛭石或膨胀珍珠岩中的一种或几种。

10、可选地，树皮炭化物的用量为13～20份，并且包括短切纤维1～2份。

11、可选地，短切纤维选用氧化铝纤维、莫来石纤维、氧化锆纤维、高铝纤维中的一种或几种，或莫来石纤维、氧化锆纤维、高铝纤维中的一种或几种与氧化铝纤维的混合物。

12、可选地，还包括增韧剂0.3～0.5份及微裂纹诱导剂0.1～0.3份。

13、可选地，增韧剂为聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维、碳纤维和硅灰石纤维中的一种或几种，微裂纹诱导剂为zro2相变颗粒。

14、本发明提供了一种铸钢件消失模涂料的制备方法，用于制备上述的铸钢件消失模涂料，包括如下步骤：

15、步骤1：制备预混胶体溶液；

16、步骤2：预分散改性膨润土，得到浆料；

17、步骤3：溶解有机粘结剂；

18、步骤4：骨料的分步加入；

19、步骤5：加入无机粘结剂；

20、步骤6：消泡与调质处理；

21、步骤7：熟化与过滤。

22、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

23、（1）本发明的涂料形成涂层后高温透气性为18-28，高温抗弯强度为7.2-9.2 mpa，均无粘砂，并且露白率均为0，实现了零露白，表面粗糙度ra为20-26μm，综合性能均衡，满足大型铸钢件对表面质量的严格要求，实现了涂料高的高温抗弯强度与高透气性的兼顾。

24、（2）本发明的涂料抗裂防露白：改性膨润土提供优异触变性，配合树皮炭化物的纤维状结构及外加氧化铝短切纤维的双重增韧作用，使复杂结构零露白率，裂纹倾向降低，实现了涂料在厚大复杂结构上抗裂与零露白的兼顾。

25、（3）本发明的涂料通过引入活化煤矸石（生成莫来石相）和锂-铝改性膨润土（高温结构稳定），显著提升了涂层的耐烘烤温度和时间。具体而言，耐烘烤性（200℃/4h）提升80%以上。

26、（4）本发明以企业周边堆积如山的煤矸石和木材加工废弃的树皮等固废衍生材料为原料，实现资源化与高性能化统一。具体而言，本发明涂料的骨料中固废占比≥50wt%，每吨涂料可消纳煤矸石400～500kg、树皮100～150kg。

27、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

1.一种铸钢件消失模涂料，其特征在于，按照重量份计，包括：活化煤矸石40～50份、树皮炭化物10～15份、石英粉10～15份、改性膨润土2～6份、粘结剂2.2-6份、载体30～45份和功能助剂0.3～1.1份；

2.根据权利要求1所述的铸钢件消失模涂料，其特征在于，活化煤矸石为高岭石含量＞40%的煤矸石，经脱除有机质和结晶水，转化为偏高岭石；偏高岭石经煅烧，转化为无定形sio2-al2o3复合物。

3.根据权利要求1所述的铸钢件消失模涂料，其特征在于，树皮炭化物为芳香族碳骨架与残留木质素或纤维素衍生物交织的多孔结构，其化学组成简化为；以碳原子数为基准，n=1，氢原子数m=0.2～0.8，氧原子数x=0.1～0.4。

4.根据权利要求1-3任一项所述的铸钢件消失模涂料，其特征在于，还包括阻热剂5～8份。

5.根据权利要求4所述的铸钢件消失模涂料，其特征在于，阻热剂为空心陶瓷微珠、氧化铝空心球、膨胀蛭石或膨胀珍珠岩中的一种或几种。

6.根据权利要求1-3任一项所述的铸钢件消失模涂料，其特征在于，树皮炭化物的用量为13～20份，并且包括短切纤维1～2份。

7.根据权利要求6所述的铸钢件消失模涂料，其特征在于，短切纤维选用氧化铝纤维、莫来石纤维、氧化锆纤维、高铝纤维中的一种或几种，或莫来石纤维、氧化锆纤维、高铝纤维中的一种或几种与氧化铝纤维的混合物。

8.根据权利要求1-3任一项所述的铸钢件消失模涂料，其特征在于，还包括增韧剂0.3～0.5份及微裂纹诱导剂0.1～0.3份。

9.根据权利要求8所述的铸钢件消失模涂料，其特征在于，增韧剂为聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维、碳纤维和硅灰石纤维中的一种或几种，微裂纹诱导剂为zro2相变颗粒。

10.一种铸钢件消失模涂料的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1-5任一项所述的铸钢件消失模涂料，包括如下步骤：