[发明专利]风力发电机球铁轮毂铸造用涂料及制备方法和应用

说明书

本发明涉及风力发电机球铁轮毂铸造用涂料及制备方法和应用，属于铸造涂料制备领域。风力发电机球铁轮毂铸造用涂料，包括位于两个独立单元的砂芯涂料和砂型涂料：所述涂料由载液20‑50重量份、粘结剂2‑5重量份、悬浮剂4‑7重量份和耐火骨料50‑70重量份组成；其中砂芯涂料的耐火骨料由石英粉、叶腊石、云母粉、莫来石和氧化铁红按重量比10‑13:9‑12:1‑4:3‑8:0.5‑2组成；砂型涂料的耐火骨料由土状石墨、鳞片石墨、铝矾土和锆英粉按重量比3‑7:0.5‑3:3‑7:1‑2组成。本发明的涂料具有很好的防硫、吸硫效果,能够有效防止球墨铸铁中球化衰退的问题。

技术领域

本发明涉及风力发电机球铁轮毂铸造用涂料及制备方法，属于铸造涂料制备领域。

背景技术

铸造涂料一般由耐火材料、载液、粘结剂、悬浮剂和其它助剂组成。广泛应用于铸造生产中各种铸型和型芯。具有防止铸件粘砂、降低铸件表面粗糙度、提高砂型使用寿命、改善铸件表面材质等作用。

铸造涂料可用多种方法分类。按耐火程度可分为高耐火度涂料、中耐火度涂料和低耐火度涂料；按所用的载液分为水基涂料和醇基涂料；按铸型材料分为粘土砂型用涂料、树脂砂涂料、水玻璃砂涂料和金属型涂料；按铸造合金材料可分为铸钢涂料、铸铁涂料和有色合金涂料等。

在铸造涂料的选择上，主要依据耐火材料的耐火度来进行选择。一般石墨涂料用于铸铁件和有色金属件；锆英粉涂料用于铸钢件；铝矾土涂料用于小型铸钢件、铸铁件；石英粉涂料用于中小型铸钢件；镁砂粉涂料主要用于碱性合金钢；铬铁矿砂粉涂料用于大型铸钢件和各种合金钢件；刚玉砂粉涂料用于耐高温合金钢、不锈钢以及镁合金等铸件，滑石粉涂料用于有色合金铸件和小型铸铁件。

球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其综合性能接近于钢，正是基于其优异的性能，已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件，比如风电球铁铸件。在生产过程中，球墨铸铁有个常见的缺陷就是球化衰退，造成球化衰退的一个重要的原因是型砂含硫量高。由于界面反应，铁液中的镁与铸型表面的硫发生反应，使铸件表面层铁水中的镁含量下降，不足以使石墨球化，最终造成铸件表面层1-12mm球化衰退，形成一薄层的片状石墨，甚至变成灰口铸铁，导致铸件的强度、硬度、延伸率大幅度降低。

风电球铁铸件特别是风力发电机球铁轮毂，属于薄壁高要求铸件。由于风电设备在野外大风和高温高寒的环境下服役期限需超过20年，因此铸件内在和表面质量均不允许存在丝毫缺陷，需要铸件表面光滑，机械性能优良，所以在铸造过程中对铸造涂料也提出了较高的要求。

目前，严格的生产厂家在风力发电机球铁轮毂铸造时，使用锆英粉进行造型，但还有一些厂家直接采用石墨涂料进行造型。但是单独使用锆英粉进行造型成本过高，单独使用石墨涂料不能够满足造型要求，铸件容易出现物理及化学粘砂。因此，使用以上两种涂料均有缺点。

申请号为201711189202.5的中国专利《风力发电机球铁轮毂真空密封铸造方法》提供了一种风力发电机球铁轮毂真空密封铸造方法。将采用传统的真空密封造型用于风力发电机球铁轮毂的造型和铸造，采用树脂砂芯，且铸型型腔用固体涂料涂覆，该专用固体涂料主要由石墨、石英粉和锆英粉组成，其重量份数比为：石墨粉:石英粉:锆英粉＝5-7:1:2-5。但是该专利主要侧重于采用V法进行生产风电路轮毂，而V法与传统砂型铸造方法有很大的不同，V法直接采用原砂造型，并不添加水份和粘结剂，避免了使用呋喃树脂固化剂，可以完全防止铸件表面渗硫。但是如果将该涂料用于传统的呋喃树脂砂型上，其防硫性能、耐温性能均较差。同样，该涂料也不适用于砂芯，涂覆在砂芯后，也无法起到较好的耐高温、耐高压和防止砂芯渗硫的作用。