一种自发热高温涂料的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种自发热高温涂料，包括按重量计的下述组分：铝热剂30?80份、耐火骨料20?40份、保温材料10?20份、氯化物1?7份、粘结剂5?10份、悬浮剂4?10份、消泡及表面活性剂0.5?2份，配方中铝热剂比例含量较高，铝热剂中铝粉、氧化剂和强氧化剂各组分合理配比搭配，可最大限度产生热量，可有效提高金属液局部温度，调整和改善铸件温度场分布，防止冷隔、浇不足、皱皮等各类由温度过低造成的铸造缺陷。
【专利说明】
一种自发热高温涂料
技术领域
[0001]本发明涉及铸造用涂料的技术领域，尤其涉及一种自发热高温涂料。
【背景技术】
[0002]如何合理的控制铸件温度场的分布及变化规律，是控制铸件凝固过程及凝固组织性能，避免铸造缺陷的重要途径和工艺难点。
[0003]在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题:在充型及凝固过程中出现的种种铸造缺陷，如常见的冷隔、浇不足缺陷，消失模铸造中的皱皮、橘皮、增碳等表面碳缺陷等，均是由于局部金属液温度过低造成的。针对于此，人们开发了多种技术手段，如:(I)改变浇注位置、浇道布置方式等工艺。但却给工艺设计带来了很大局限性，降低了灵活性；(2)提高浇注温度。但过高的温度常易造成局部粘砂缺陷；(3)改变型砂组成。但造成成本上升或其它性能的损失；(4)使用保温绝热涂料。虽可一定程度上减缓金属液降温，但仍不能从根本上解决金属液温度过低的问题。如消失模充型末端金属液温度过低造成EPS泡沫气化不充分产生的表面皱皮、增碳等黑色缺陷。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是一种可有效提高金属液局部温度，调整和改善铸件温度场分布，防止冷隔、浇不足、皱皮等各类由温度过低造成的铸造缺陷的自发热高温涂料。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:一种自发热高温涂料，包括按重量计的下述组分:
[0006]铝热剂30-80份、耐火骨料20-40份、保温材料10-20份、氯化物1-7份、粘结剂5-10份、悬浮剂4-10份、消泡及表面活性剂0.5-2份。
[0007]铝热剂包括发热材料、氧化剂和强氧化剂，颗粒目数大于300目；按重量比例关系为，发热材料:氧化剂:强氧化剂=1: (1.5?3): (0.2?0.5)。
[0008]所述发热材料为铝粉，或者是铝粉和硅粉的混合物。
[0009]所述氧化剂为三氧化二铁、四氧化三铁、三氧化二铬、五氧化二钒、二氧化锰中一种或几种的组合；当发热材料选择铝粉和硅粉组合时，选取氧化剂应以三氧化二铁为主，以防硅粉与其它金属氧化物反应吸热。
[0010]所述强氧化剂作为点火材料，为硝酸钾、硝酸钠、高锰酸钾中一种或几种的组合。
[0011]所述耐火骨料为石英砂、镁砂、锆英砂、A1203、铝矾土中一种或几种的组合;骨料级配为粗细两个峰值的间断级配(即粗骨料和细骨料混合配比)，包括颗粒目数分为100?150目的粗骨料和250?350目的细骨料，其中的细耐火骨料与铝热剂混合起稀释、缓释和控制铝热反应速度的作用。
[0012]保温材料为中空微珠、硅藻土、膨胀珍珠岩、轻质纤维材料中一种或几种的组合；颗粒目数为100?200目。
[0013]所述氯化物为氯化钠、氯化锂、氯化钙、氯化镁中一种或几种的组合，主要起活化增强、提高铝热反应速度效果。
[OOM]粘结剂包含无机粘结剂和有机粘结剂;无机粘结剂为娃溶胶、凹凸棒粉、钠基膨润土中一种或几种的组合;有机粘结剂为白乳胶、聚丙烯酰胺、水溶性酚醛树脂、糊精、变性淀粉、CMC—种或几种的组合。
[0015]制备方法为，上述涂料载体为水或乙醇、甲醇、异丙醇等，将上述原料逐一加入载体混合搅拌分散，其中铝热剂中的氧化剂和强氧化剂最后加入搅拌，最终得到产品。
[0016]上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果:
[0017](I)本发明具有高发热效果和一定的绝热保温能力。配方中铝热剂比例含量较高，铝热剂中铝粉、氧化剂和强氧化剂各组分合理配比搭配，可最大限度产生热量。涂料的高发热效果可有效提高金属液局部温度，调整和改善铸件温度场分布，防止冷隔、浇不足、皱皮等各类由温度过低造成的铸造缺陷。
[0018](2)本发明耐火骨料为粗细两个峰值的间断级配。其中粗骨料和保温材料一起起到空间骨架支撑作用，防止细骨料和铝热剂被金属液冲刷，提高了涂料强度及耐冲刷性能。其中细耐火骨料颗粒度与铝热剂相近，与铝热剂混合后，可起缓释和控制铝热反应速度的作用。
[0019](3)本发明铝热剂配方中采用Al粉与Si份配合时，其铝热反应产物Al2O3和S12之间形成一层熔融Al2O3-S12系陶瓷耐火材料，可进一步提高涂料高温强度和抗粘砂性能。
[0020](4)本发明铝热剂配方中采用的三氧化二铬、五氧化二钒氧化剂，其铝热反应产物铬、钒为有益元素，可以起到局部孕育或表面合金化作用，达到细化晶粒，改善铸态组织性能的良好作用。
【附图说明】
[0021 ]图1为球墨铸件使用的消失模铸造工艺示意图；
[0022]图2为铸钢铸件使用的砂型铸造工艺示意图；
[0023]图3为铝合金铸件使用的金属型铸造工艺示意图；
[0024]上述图中的标记均为:1、铸件上端部位;2、铸件薄壁部位。
【具体实施方式】
[0025]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0026]实施例1
[0027]铝热剂50份(铝粉12份，四氧化三铁25份、二氧化锰5份、五氧化二钒5份、高锰酸钾3份)，铝矾土30份，石英砂1份，中空微珠15份，氯化锂3份，凹凸棒粉4份，CMC5份，消泡及表面活性剂0.5份。将上述原料与水搅拌得到产品。
[0028]涂料应用场景:如图1所示为球墨铸铁件，底注式浇注系统，消失模铸造工艺。由图可知，铸件上端位置I远离浇口，金属液充型上升至此温度过低，EPS泡沫气化不充分导致皱皮增碳黑色缺陷。解决方案为采用复合浸涂工艺，第一遍先将实施例1所配涂料局部刷涂在白模位置I附近至一定厚度，烘干;第二遍、第三遍则采用主涂料反复浸涂烘干，达到I?2_厚度后黄模下型抽真空浇注。可有效消除铸件上端皱皮增碳表面缺陷。
[0029]实施例2:
[0030]铝热剂75份(铝粉15份，硅粉5份，三氧化二铁35份、三氧化二铬7份、五氧化二钒7份、硝酸钾4份)，刚玉20份，锆英砂15份，硅藻土20份，氯化钙5份，钠基膨润土6份，白乳胶2份、水溶性酚醛树脂2份，消泡及表面活性剂I份。将上述原料与水搅拌得到产品。
[0031]涂料应用场景:如图2所示为铸钢管状件，底注式浇注系统，砂型铸造工艺。由图可知，铸件上端位置2为薄壁部位，远离浇口，金属液充型至此温度下降，流动性差，极易产生冷隔、浇不足缺陷。解决方案为使用实施例2所配水基涂料，局部喷涂位置2附近砂壁表面一定厚度。
[0032]实施例3:
[0033]铝热剂30份(铝粉8份，四氧化三铁17份、三氧化二铬3份、硝酸钠4份)，石英砂30份，膨胀珍珠岩20份，氯化钠3份，硅溶胶3份，CMC6份，消泡及表面活性剂0.5份。将上述原料与乙醇搅拌得到产品。
[0034]涂料应用场景:如图3所示为铝合金铸件，顶注式浇注系统，金属型铸造工艺。由图可知，铸件远端位置2为薄壁部位，远离浇口，金属液充型至此温度下降，流动性差，极易产生冷隔、浇不足缺陷。解决方案为使用实施例3所配醇基涂料，局部喷涂位置2附近金属壁表面一定厚度。
[0035]实施例4:
[0036]铝热剂80份(铝粉20份，四氧化三铁55份、硝酸钾5份)，石英砂40份，膨胀珍珠岩20份，氯化钙6份，钠基膨润土 4份，糊精6份、消泡及表面活性剂2份。将上述原料与水搅拌得到
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[0037]涂料应用场景:涂在普通冒口壁面上一定厚度，即可方便的成为发热冒口。
[0038]上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种自发热高温涂料，其特征在于，包括按重量计的下述组分: 铝热剂30-80份、耐火骨料20-40份、保温材料10-20份、氯化物1-7份、粘结剂5-10份、悬浮剂4-10份、消泡及表面活性剂0.5-2份。2.如权利要求1所述的自发热高温涂料，其特征在于，铝热剂包括发热材料、氧化剂和强氧化剂，颗粒目数大于300目；按重量比例关系为，发热材料:氧化剂:强氧化剂= 1:(1.5?3):(0.2?0.5)。3.如权利要求2所述的自发热高温涂料，其特征在于，所述发热材料为铝粉，或者是铝粉和硅粉的混合物。4.如权利要求3所述的自发热高温涂料，其特征在于，所述氧化剂为三氧化二铁、四氧化三铁、三氧化二铬、五氧化二钒、二氧化锰中一种或几种的组合；当发热材料为铝粉和硅粉的混合物时，氧化剂包括三氧化二铁。5.如权利要求4所述的自发热高温涂料，其特征在于，所述强氧化剂作为点火材料，为硝酸钾、硝酸钠、高锰酸钾中一种或几种的组合。6.如权利要求5所述的自发热高温涂料，其特征在于，所述耐火骨料为石英砂、镁砂、锆英砂、A1203、铝矾土中一种或几种的组合;骨料级配为粗细两个峰值的间断级配，包括颗粒目数为100?150目的粗骨料和250?350目的细骨料。7.如权利要求6所述的自发热高温涂料，其特征在于，保温材料为中空微珠、硅藻土、膨胀珍珠岩、轻质纤维材料中一种或几种的组合;颗粒目数为100?200目。8.如权利要求7所述的自发热高温涂料，其特征在于，所述氯化物为氯化钠、氯化锂、氯化钙、氯化镁中一种或几种的组合。9.如权利要求8所述的自发热高温涂料，其特征在于，粘结剂包含无机粘结剂和有机粘结剂;无机粘结剂为硅溶胶、凹凸棒粉、钠基膨润土中一种或几种的组合;有机粘结剂为白乳胶、聚丙烯酰胺、水溶性酚醛树脂、糊精、变性淀粉、CMC—种或几种的组合。
【文档编号】B22C3/00GK105834355SQ201610404612
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年6月12日
【发明人】陈志浩, 朱协彬, 姚敏
【申请人】安徽工程大学