[发明专利]一种精密铸件制壳用面层涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于精密铸造技术领域，具体涉及一种精密铸件制壳用面层涂料及其制备方法。

背景技术

熔模精密铸造获得的产品精密、复杂，接近于零件最后形状，可不加工或很少加工就直接使用，是一种近净形成形的先进工艺，是铸造行业中一项优异的工艺技术，其应用非常广泛。它不仅适用于各种类型、各种合金的铸造，而且生产出的铸件尺寸精度、表面质量比其他铸造方法要高，甚至其他铸造方法难于铸得的复杂、耐高温、不易于加工的铸件，均可采用熔模精密铸造铸得。

在精密铸造工艺中，型壳是影响铸件质量最为关键的因素之一，它不仅决定着铸件的尺寸精度和表面粗糙度，而且直接影响着铸件的制造成本和生产效率。目前，国内精铸件生产中广泛采用的型壳制造方法主要有以下3种：水玻璃型壳、复合型壳和硅溶胶型壳。其中，硅溶胶作为陶瓷壳型粘结剂应用于铸造领域，立即以其无可比拟的优势逐步取代了曾经广泛使用的制备工艺繁杂、有污染、成本高的水玻璃和硅酸乙脂水解液。实践证明，用硅溶胶液作为陶瓷壳型粘剂具有下列优点：配制工艺简便，涂料便于贮存，浸涂用过的料浆调整成分后可继续使用，减少材料消耗，浸涂工艺性能稳定，容易操作，取消了用硅酸乙脂水解液时的氨干，工作环境得到改善，采用可控湿度的热风干燥，壳型强度高，采用水基硅溶胶，安全性好。据称，从硅酸乙酯改用硅溶胶后，能源消耗减少20～30％，壳型合格率提高15～20％，工作环境大大改善。

现有硅溶胶型壳制备过程中，当浆料的粘度较大(涂-4大于45s)时，消泡剂或润湿剂与浆料的复合效果较差，无法获得理想的亲和性和表面光洁度，而当消泡剂或润湿剂加入量过大时，又对蜡件表面造成一定程度地腐蚀。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供了一种精密铸件制壳用面层涂料及其制备方法，通过湿润剂和消泡剂和浆料加入比例的优选，在提高面层浆料与蜡件表面的亲和性、产品壳膜的表面光洁度的同时，避免了消泡剂或润湿剂对蜡件腐蚀；产品壳膜的线性收缩稳定性以及抗穿刺性能也得到了有效提升。

为实现上述目的，本发明采用如下工艺：

一种精密铸件制壳用面层涂料，由下列重量份比的原料组成：硅溶胶10份、锆英粉38-42份、消泡剂0.015-0.02份、湿润剂0.04-0.045份。此时，产品的粘度值一般为48-57s。(本发明中所述粘度皆为涂-4粘度)

优选的，所述消泡剂为有机硅树脂消泡剂(命名为GPE30消泡剂)，其中，有机硅树脂的质量百分数小于10％。所述湿润剂由磷酸、异辛酯和环氧乙烯聚合物混合而成(命名为A-35型湿润剂)，其中，各组分加入量为本领域的常规用量。

采用上述面层涂料制备的型壳质量稳定，表面致密，铸件尺寸精度高，表面质量好，具有优异的高温强度、脱壳性和耐火性；同时，型壳还具有导热性好、热膨胀性小、热振稳定性高等优点。

实际生产中，由于本发明面层浆料的粘度较大，采用常规消泡剂、润湿剂添加比例时，消泡效果较差，产品表面易出现夹豆(如图1所示)，同时浆料的润湿性提升不大，无法有效降低浆料表面能，浆料的涂挂效果差，产品表面存在毛刺。为了克服上述问题，本发明综合分析了硅溶胶和锆英粉表面性能、浓度与附着力作用关系以及二者与有机溶剂的融合机理，再经过上千次的实验摸索和验证，发现采用消泡剂和湿润剂的质量比为3：8-4:9，可以有效提高面层浆料与蜡件表面的亲和性，改善产品壳膜的表面光洁度，同时避免消泡剂或润湿剂对蜡件腐蚀。

在实验中还发现，对于本发明的面层浆料，当消泡剂和润湿剂的比例发生改变时候，特别是当润湿剂比例增大时候，会大大提高浆料的和蜡件的亲和性，当消泡剂和润湿剂的加入比例为1：1时，产品壳膜表面的毛刺丛生，如图1所示；当二者的重量份比为1：2时，毛刺现象有所改善，但亲和性、表面光洁度以及平整度还是难以达到要求，如图2所示，通过反复对比实验，最终发现当消泡剂和湿润剂的重量份比为3：8时，获得的产品壳模不仅具有较优的亲和性、光洁度和平整度，而且线性收缩稳定性以及抗穿刺性能显著增强；继续增大润湿剂的加入比到二者质量比大于4：9时，蜡件表面出现不同程度腐蚀，为克服上述问题，本申请中将消泡剂和湿润剂的质量比限定在3：8-4:9。

优选地，上述面层涂料由下列重量份比的原料组成：硅溶胶10份、锆英粉40份、GPE30消泡剂0.015-0.02份、A-35型湿润剂0.04-0.045份。