剛玉渣-火電廠粉煤灰消失模鑄造涂料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于消失模鑄造涂料領域，尤其涉及一種剛玉渣-火電廠粉煤灰消失模鑄造涂料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]消失模鑄造技術是鑄造行業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構、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，在保持一定負壓狀態下進行澆注，模樣受熱氣化分解，金屬熔液不斷占據模型位置后最終成型。消失模鑄造在國內主要稱為干砂實型鑄造、負壓實型鑄造，國外簡稱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，所生產的產品有鋁合金鑄件(如進氣管、缸體、缸蓋等)和鑄鐵件(如曲軸、缸蓋、變速器殼體、排氣管等)。國內外實踐證明，消失模鑄造在生產汽車鑄件方面具有巨大的發展潛力。當前，我國的汽車工正處在發展時期，預計在今后的一段時期內汽車鑄件產量會有較大幅度的增加，同時對汽車鑄件質量的要求將會更加嚴格。汽車工業的發展，為我國鑄造行業帶來了機遇與挑戰，也為在我國推廣和發展消失模鑄造技術帶來了新的契機。
[0004]消失模鑄造用于大批量生產成功與否，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，涂料是獲得優質鑄件必不可少的工藝環節，科研和生產都已證實，對于消失模鑄造工藝，涂料可使其獲得成功的潛力大大增加。國外對消失模鑄造涂料的研究起步較早，己經有一些商品性的涂料，但是價格偏貴，導致生產成本提高，在一定程度上限制了消失模鑄造工藝的發展。目前，中國已有多家高校和研究單位開展針對消失模鑄造的模樣材料、成型工藝、涂料技術、工裝設備等各個環節的研究開發工作，取得一定的成就，但與國外相比仍有較大差距，例如涂料的商品化程度很差。因此，為促進消失模鑄造這一先進制造技術的推廣應用，結合國內資源情況，從研究涂料的各組分種類和加入量對涂料性能的影響入手，研制適合我國國情的成本低、質量好的消失模鑄造涂料，實現消失模鑄造涂料的國產化是非常必要的。

【發明內容】

[0005]本發明的目的是提供一種能克服上述缺陷，利用剛玉渣-火電廠粉煤灰生產使用性能優良、生產成本低的消失模鑄造涂料，以達到綜合回收利用剛玉渣-火電廠粉煤灰并降低生產消失模鑄造涂料成本的目的。
[0006]為實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
一種剛玉渣-火電廠粉煤灰消失模鑄造涂料，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:
剛玉渣55-60
火電廠粉煤灰53-57鎂砂35-38
娃藻土7-10
白云石6-9
鋯石3-7
碳化鉭2-6
硼化鋯2~5
碳化硅2~4
Ν-β (氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷4-7
異丙基三(二辛基磷酰基)鈦酸酯6-10
三聚氰胺甲醛樹脂2-4
過氧化二異丙苯0.3-0.6
六亞甲基四胺3-5
聚乙烯醇纖維1~3
六偏磷酸鈉2~3
羥基纖維素鈉2~3
二甲基硅油0.4-0.7
乙醇30-40
水8-15 ；
所述剛玉渣的化學成分為 Al2O3 60-87wt%, CaO 4_llwt%，MgO 8-14wt% ；
所述火電廠粉煤灰的化學成分為S12 48.42 wt%, Al2O3 28.85 wt%,FeO 4.38 wt%, CaO
4.14 wt%，MgO 0.96 wt%，K2O 1.04 wt%，Na2O 0.23 wt%，S03 0.27 wt% ；
所述鎂砂中氧化鎂含量多95wt% ;
所述鋯石的化學成分為ZrO2 63.24%，S12 30.56%。
[0007]所述的剛玉渣-火電廠粉煤灰消失模鑄造涂料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
1)將55-60份剛玉渣、53-57份火電廠粉煤灰、35-38份鎂砂、7_10份硅藻土、6_9份白云石、3-7份鋯石、2-6份碳化鉭、2~5份硼化鋯、2~4份碳化硅放入球磨機中球磨2小時，混合均勻，然后過篩，得到200目以下的混合物料；
2)開啟反應釜，將4-7份N-β (氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、6-10份異丙基三(二辛基磷酰基)鈦酸酯、30-40份乙醇、8-15份水加入到反應釜中，在攪拌下進行水解反應，轉速為1200r/min，反應溫度為80°C，攪拌時間為30min，得到偶聯劑的醇水溶液；
3)將步驟I)所得混合物料物料加入到步驟2)中偶聯劑的醇水溶液中，在80°C下攪拌2小時；然后再將2-4份三聚氰胺甲醛樹脂、0.3-0.6份過氧化二異丙苯、3-5份六亞甲基四胺、1~3份聚乙烯醇纖維、2~3份六偏磷酸鈉、2~3份羥基纖維素鈉、0.4-0.7份二甲基硅油加入到反應釜中，繼續攪拌30min，即制得剛玉渣-火電廠粉煤灰消失模鑄造涂料。
[0008]本發明與現有技術相比，其優點為:
1)在制備涂料過程中利用了剛玉渣、火電廠粉煤灰等工業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)將無機粉體和偶聯劑首先形成結合，可實現偶聯劑對粉體的表面改性，即通過偶聯劑在粉體顆粒表面的包覆，使粉體顆粒表面疏水化和有機化，提高了無機基料與有機基料的粘結性和分散性，從而使得消失模鑄造涂料在高溫下結構更穩定，大大提高了消失模鑄造涂料耐火極限。
【具體實施方式】
[0009] 實施例1
一種剛玉渣-火電廠粉煤灰消失模鑄造涂料，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:
剛玉渣55
火電廠粉煤灰53
鎂砂35
娃藻土7
白云石6
鋯石3
碳化鉭2
硼化鋯2
碳化硅2
Ν-β (氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷4
異丙基三(二辛基磷酰基)鈦酸酯6
三聚氰胺甲醛樹脂2
過氧化二異丙苯0.3
六亞甲基四胺3
聚乙烯醇纖維I
六偏磷酸鈉2
羥基纖維素鈉2
二甲基硅油0.4
乙醇30
水8 ;
所述的剛玉渣-火電廠粉煤灰消失模鑄造涂料的制備方法，包括以下步驟:
1)將55份剛玉渣、53份火電廠粉煤灰、35份鎂砂、7份硅藻土、6份白云石、3份鋯石、2份碳化鉭、2份硼化鋯、2份碳化硅放入球磨機中球磨2小時，混合均勻，然后過篩，得到200目以下的混合物料；
2)開啟反應釜，將4份N-β (氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、6份異丙基三(二辛基磷酰基)鈦酸酯、30份乙醇、8份水加入到反應釜中，在攪拌下進行水解反應，轉速為1200r/min，反應溫度為80°C，攪拌時間為30min，得到偶聯劑的醇水溶液；
3)將步驟I)所得混合物料物料加入到步驟2)中偶聯劑的醇水溶液中，在80°C下攪拌2小時；然后再將2份三聚氰胺甲醛樹脂、0.3份過氧化二異丙苯、3份六亞甲基四胺、I份聚乙烯醇纖維、2份六偏磷酸鈉、2份羥基纖維素鈉、0.4份二甲基硅油加入到反應釜中，繼續攪拌30min，即制得剛玉渣-火電廠粉煤灰消失模鑄造涂料。
[0010]實施例2
一種剛玉渣-火電廠粉煤灰消失模鑄造涂料，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:
剛玉渣60
火電廠粉煤灰57
鎂砂38
娃藻土10
白云石9
鋯石7
碳化鉭6
硼化鋯5
碳化硅4
Ν-β (氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷7
異丙基三(二辛基磷酰基)鈦酸酯10
三聚氰胺甲醛樹脂4
過氧化二異丙苯0.6
六亞甲基四胺5
聚乙烯醇纖維3
六偏磷酸鈉3
羥基纖維素鈉3
二甲基硅油0.7
乙醇40
水15 ；
所述的剛玉渣-火電廠粉煤灰消失模鑄造涂料的制備方法，包括以下步驟:
1)將60份剛玉渣、57份火電廠粉煤灰、38份鎂砂、1份硅藻土、9份白云石、7份鋯石、6份碳化鉭、5份硼化鋯、4份碳化硅放入球磨機中球磨2小時，混合均勻，然后過篩，得到200目以下的混合物料；
2)開啟反應釜，將7份N-β (氨基乙基)-γ -氨基丙基三甲氧基硅烷、10份異丙基三(二辛基磷酰基)鈦酸酯、40份乙醇、15份水加入到反應釜中，在攪拌下進行水解反應，轉速為1200r/min，反應溫度為80°C，攪拌時間為30min，得到偶聯劑的醇水溶液；
3)將步驟I)所得混合物料物料加入到步驟2)中偶聯劑的醇水溶液中，在80°C下攪拌2小時；然后再將4份三聚氰胺甲醛樹脂、0.6份過氧化二異丙苯、5份六亞甲基四胺、3份聚乙烯醇纖維、3份六偏磷酸鈉、3份羥基纖維素鈉、0.7份二甲基硅油加入到反應釜中，繼續攪拌30min，即制得剛玉渣-火電廠粉煤灰消失模鑄造涂料。
【主權項】
1.一種剛玉渣-火電廠粉煤灰消失模鑄造涂料，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:剛玉渣55-60火電廠粉煤灰53-57鎂砂35-38娃藻土7-10白云石6-9鋯石3-7碳化鉭2-6硼化鋯2~5碳化硅2~4 Ν-β (氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷4-7 異丙基三(二辛基磷酰基)鈦酸酯6-10環氧樹脂3-8三聚氰胺甲醛樹脂2-4 過氧化二異丙苯0.3-0.6六亞甲基四胺3-5聚乙烯醇纖維1~3六偏磷酸鈉2~3羥基纖維素鈉2~3 二甲基硅油0.4-0.7乙醇30-40水8-15。2.如權利要求1中所述的消失模鑄造涂料，其特征在于，所述剛玉渣的化學成分為Al2O3 60-87wt%, CaO 4-llwt%, MgO 8-14wt% ； 所述火電廠粉煤灰的化學成分為S12 48.42 wt%, Al2O3 28.85 wt%,FeO 4.38 wt%, CaO4.14 wt%，MgO 0.96 wt%，K2O 1.04 wt%，Na2O 0.23 wt%，S03 0.27 wt% ； 所述鎂砂中氧化鎂含量多95wt% ; 所述鋯石的化學成分為ZrO2 63.24%，S12 30.56%。3.根據權利要求1或2所述的剛玉渣-火電廠粉煤灰消失模鑄造涂料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)將55-60份剛玉渣、53-57份火電廠粉煤灰、35-38份鎂砂、7_10份硅藻土、6_9份白云石、3-7份鋯石、2-6份碳化鉭、2~5份硼化鋯、2~4份碳化硅放入球磨機中球磨2小時，混合均勻，然后過篩，得到200目以下的混合物料； 2)開啟反應釜，將4-7份N-β (氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、6-10份異丙基三(二辛基磷酰基)鈦酸酯、30-40份乙醇、8-15份水加入到反應釜中，在攪拌下進行水解反應，轉速為1200r/min，反應溫度為80°C，攪拌時間為30min，得到偶聯劑的醇水溶液； 3)將步驟I)所得混合物料物料加入到步驟2)中偶聯劑的醇水溶液中，在80°C下攪拌2小時；然后再將3-8份環氧樹脂、2-4份三聚氰胺甲醛樹脂、0.3-0.6份過氧化二異丙苯、3-5份六亞甲基四胺、1~3份聚乙烯醇纖維、2~3份六偏磷酸鈉、2~3份羥基纖維素鈉、0.4-0.7份二甲基硅油加入到反應釜中，繼續攪拌30min，即制得剛玉渣-火電廠粉煤灰消失模鑄造涂料。
【專利摘要】以剛玉渣、火電廠粉煤灰、鎂砂、硅藻土、白云石、鋯石、碳化鉭、硼化鋯、碳化硅、N-β（氨基乙基）-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、異丙基三（二辛基磷酰基）鈦酸酯、環氧樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、過氧化二異丙苯、六亞甲基四胺、聚乙烯醇纖維、六偏磷酸鈉、羥基纖維素鈉、二甲基硅油、乙醇、水為原料，制備出了使用性能優良、生產成本低的消失模鑄造涂料，達到綜合回收利用剛玉渣、火電廠粉煤灰并降低生產成本的目的。
【IPC分類】B22C3/00
【公開號】CN104999026
【申請號】CN201510457922
【發明人】張燕
【申請人】張燕
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年7月30日