釩鐵渣-硼泥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，尤其涉及一種釩鐵渣-硼泥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。
[0005]釩是鋼鐵材料中重要的合金添加劑，被稱為鋼里的“維生素”。目前釩產品主要有五氧化二釩、三氧化二釩、氮化釩、釩鐵合金等。在傳統的釩產品生產過程中，產生大量廢渣，如提釩尾渣、釩鐵渣、廢硫酸鈉等，堆放處理對周圍環境產生很大危害。如何對釩產品生產廢渣綜合利用，對保護環境，增加經濟效益具有重要的意義。
[0006]硼泥是生產硼酸、硼砂等產品產生的廢渣，為灰白色、黃白色粉狀固體，呈堿性，含氧化硼和氧化鎂等組分，俗稱“硼泥”。硼泥的堆存處置不僅占用大量土地，而且會使堆場附近的土壤堿化并引起硼的迀移轉化，造成環境污染。

【發明內容】

[0007]本發明的目的是提供一種能克服上述缺陷，利用釩鐵渣-硼泥生產使用性能優良、生產成本低的消失模鑄造涂料，以達到綜合回收利用釩鐵渣-硼泥并降低生產消失模鑄造涂料成本的目的。
[0008]為實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
一種釩鐵渣-硼泥消失模鑄造涂料，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:
釩鐵渣30-36份硼泥28-34份鎂砂18-23份膨潤土7-10份碳化娃6-8份鋯石4~6份云母粉2-4份凸棒粘土2-5份玻璃微珠2-4份氟硅酸鈉2~4份
T -甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷4-6份
單烷氧基三(二辛基磷酰氧基)鈦酸酯6-8份
聚酰亞胺改性聚醚醚酮樹脂3-4份
聚丙二醇二縮水甘油醚0.3-0.6份
丙二醇甲醚醋酸酯0.4-0.7份
聚乙酸乙烯乳液0.5-0.7份硅酸鋁纖維2~3份二甲基硅油1~3份木質素磺酸鈉2~3份季戊四醇1-3份乙醇22-30份水6-13份；
所述釩鐵渣的化學成分為:Al20378-83 wt%，CaO 10-17 wt%，MgO 1-2.5 wt%，Fe2O30.2—0.8 wt%，S12 0.6-0.8 wt%，VOx 1.3-4 wt% ；
所述硼泥的化學成分為 S12 25.4wt%, Al2O3 8wt%，CaO 1.8wt%, Fe2O3 4.7wt%，MgO33.5wt% ；
所述鎂砂中氧化鎂含量多95wt% ;
所述鋯石的化學成分為:Zr02 6 3.24 wt %，S12 30.56 wt %。
[0009]所述的釩鐵渣-硼泥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30-36份釩鐵渣、28-34份硼泥、18-23份鎂砂、7_10份膨潤土、6_8份碳化硅、4~6份鋯石、2-4份云母粉、2-5份凸棒粘土、2-4份玻璃微珠、2-4份氟硅酸鈉放入球磨機中球磨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4-6份γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、6-8份單烷氧基三(二辛基磷酰氧基)鈦酸酯、22-30份乙醇、6-13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3-4份聚酰亞胺改性聚醚醚酮樹脂、0.3-0.6份聚丙二醇二縮水甘油醚、
0.4-0.7份丙二醇甲醚醋酸酯、0.5-0.7份聚乙酸乙烯乳液、2~3份硅酸鋁纖維、1~3份二甲基硅油、2~3份木質素磺酸鈉、1-3份季戊四醇加入到反應釜中，繼續攪拌30min，即制得釩鐵渣-硼泥消失模鑄造涂料。
[0010]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釩鐵渣、硼泥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)并用γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷和單烷氧基三(二辛基磷酰氧基)鈦酸酯對釩鐵渣、硼泥、鎂砂、膨潤土、碳化硅、鋯石、云母粉、凸棒粘土、玻璃微珠、氟硅酸鈉進行了表面改性處理，提高了材料與基料的粘結性和分散性，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】
[0011]實施例1
一種釩鐵渣-硼泥消失模鑄造涂料，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:
釩鐵渣30份硼泥28份鎂砂18份膨潤土7份碳化娃6份鋯石4份云母粉2份凸棒粘土