【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及硅溶膠型殼領(lǐng)域，具體而言，涉及一種面層漿料、硅溶膠型殼及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、硅溶膠型殼是一種廣泛應(yīng)用于精密鑄造領(lǐng)域的高性能型殼材料。它由耐火材料(如石英粉、氧化鋁粉等)和硅溶膠(一種硅酸鹽溶液)組成，通過(guò)多層涂覆和焙燒工藝制備而成。硅溶膠型殼具有高強(qiáng)度、高致密性和良好的表面光潔度，能夠滿足高精度鑄造件的要求。目前對(duì)性能要求高的硅溶膠型殼常采用鋯英粉做耐火材料，但是鋯英粉的成本較高，石英粉又難以到達(dá)高的粉料比，所以亟需一種以石英粉為主耐火材料也可確保漿料到達(dá)高粉料比的面層漿料。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供一種用于制備硅溶膠型殼的面層漿料，解決現(xiàn)有面層漿料要達(dá)到高粉料比所需要的原料成本較高的問(wèn)題。
2、本專利技術(shù)的目的還在于提供一種硅溶膠型殼的制備方法，可提高面層殼模的透氣性以及面層與背層的結(jié)合度。
3、本專利技術(shù)的目的還在于提供一種以石英粉為主耐火材料的高強(qiáng)度、高耐火性的硅溶膠型殼。
4、本專利技術(shù)的實(shí)施例通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
5、一種用于制備硅溶膠型殼的面層漿料，以重量份計(jì)，包括：硅溶膠8-12份、角形石英粉20-25份、球形鋯英粉5-8份；所述硅溶膠中二氧化硅的含量為23wt％-27wt％，所述角形石英粉的粒度為180-200目，所述球形鋯英粉的粒度為270-350目。
6、目前，在熔模精密鑄造行業(yè)，由于環(huán)保問(wèn)題，水玻璃工藝面臨被淘汰的局面，取而代之的是硅溶膠-石英砂、莫來(lái)砂復(fù)合制
7、硅溶膠石英砂制殼工藝主要用于制造金屬零件。該工藝通過(guò)將石英砂與硅溶膠混合，形成耐火材料涂層，然后通過(guò)一系列的步驟制作出鑄件模型的外殼(殼模)，最后將熔融的金屬倒入殼模中冷卻凝固，從而得到所需的鑄件。目前硅溶膠石英砂制殼工藝的主要步驟如下：
8、制備模樣：首先根據(jù)所需鑄件的設(shè)計(jì)制作模樣，模樣通常使用木材、塑料、金屬或蠟等材料制成。
9、涂覆涂料：在模樣表面均勻地涂上一層耐高溫的涂料，這一步驟是為了提高殼模的表面質(zhì)量和耐火性能。
10、浸漬硅溶膠-石英砂漿料：將涂覆好涂料的模樣浸入漿料中，讓其充分吸附漿料，形成一層粘結(jié)劑層。
11、撒砂：從漿料溶液中取出模樣后，立即在其表面撒上一層莫來(lái)砂。莫來(lái)砂作為耐火材料，能夠承受高溫而不發(fā)生化學(xué)變化。
12、干燥：撒砂后的模樣需要放置于通風(fēng)良好的環(huán)境中自然干燥，或者放入烘箱中進(jìn)行加熱干燥，以確保硅溶膠完全固化，使耐火骨料牢固地附著在模樣表面。
13、重復(fù)浸漬和撒砂：為了增加殼模的厚度和強(qiáng)度，上述浸漬漿料和撒砂的步驟可能需要重復(fù)多次，每次撒砂后都要進(jìn)行干燥處理。
14、脫模：當(dāng)殼模達(dá)到足夠的厚度和強(qiáng)度后，可以將內(nèi)部的模樣去除，留下空心的殼模。
15、焙燒：殼模需要經(jīng)過(guò)高溫焙燒，以進(jìn)一步提高其強(qiáng)度和耐火性，同時(shí)也能去除殼模內(nèi)的任何殘留水分或有機(jī)物質(zhì)。
16、澆注：最后，在殼模內(nèi)澆注熔融的金屬，待其冷卻凝固后，敲碎殼模，即可獲得所需的金屬鑄件。
17、對(duì)于硅溶膠制殼工藝，要保證鑄件有較好的表面質(zhì)量，面層漿料必須能均勻覆蓋蠟?zāi)１砻?，同時(shí)還需要具有足夠的涂層厚度，以使砂粒不能擊穿涂層。因此，就需要控制面層漿料的兩個(gè)重要參數(shù)：漿料粘度(η)和粉液比(n)。
18、漿料粘度就是漿料的粘稠度，太稠會(huì)影響模組的涂掛，太稀則達(dá)不到要求的涂層厚度，原則上講是在不影響涂掛的情況下，應(yīng)盡量保有最大的粘稠度。當(dāng)漿料用標(biāo)準(zhǔn)流杯測(cè)量η為40秒以上時(shí)，便會(huì)影響涂掛效果。粉液比就是指漿料中粉料和液體的比值，粉液比越大，則涂層厚度越大，撒砂擊穿涂層的可能性就越小，鑄件的表面質(zhì)量就越好或越穩(wěn)定。
19、對(duì)于鋯英粉涂料，在保證漿料粘度不影響涂掛的前提下，粉液比容易達(dá)到3.0以上，涂層厚度也能達(dá)到0.08mm以上，所以粉液比和涂層厚度均較為理想。但是對(duì)于石英粉涂料，粉液比很難超過(guò)1.8，再高就會(huì)使?jié){料變得粘稠，嚴(yán)重影響涂掛，涂層厚度也難以達(dá)到0.06mm，在生產(chǎn)過(guò)程中可能存在撒砂擊穿涂層的現(xiàn)象，因此鑄件的表面質(zhì)量難以達(dá)到理想的狀況。
20、雖然鋯英粉涂料的性能更加優(yōu)異，但是鋯英粉的成本遠(yuǎn)高于石英粉，品質(zhì)好一點(diǎn)的石英粉價(jià)格大約在1000-2000元/噸之間，而鋯英粉每噸的價(jià)格普遍在1萬(wàn)以上。由此申請(qǐng)人期望通過(guò)工藝改進(jìn)使得石英粉涂料的性能也能達(dá)到或接近鋯英粉涂料的性能，從而大幅降低生產(chǎn)成本。申請(qǐng)人思考是否可以經(jīng)過(guò)二者的復(fù)配，大幅降低鋯英粉的用量，降低經(jīng)濟(jì)成本并使得涂料性能可適用于大部分鑄件。由于球形石英粉的堆積密度更高，分散性與流動(dòng)性更好，可降低體系粘度并減少粉體團(tuán)聚，所以申請(qǐng)人初始采用球形石英粉與鋯英粉進(jìn)行復(fù)配，但是發(fā)現(xiàn)粉料中鋯英粉的占比低于50％時(shí)，粉液比超過(guò)2.0便會(huì)影響涂掛。由此，本專利技術(shù)的核心構(gòu)思之一為如何在不影響涂掛的情況下，進(jìn)一步減少鋯英粉的占比。
21、申請(qǐng)人以現(xiàn)有工藝常用的830硅溶膠為基礎(chǔ)，添加蒸餾水，使得其整體的粘度降低，從而在最終粘度一定的情況下可增加粉體的用量。但是粘結(jié)性能的降低會(huì)影響型殼的強(qiáng)度，由此本案限定的硅溶膠中二氧化硅含量不會(huì)過(guò)低。
22、為了進(jìn)一步增加粘結(jié)性能，采用角形石英粉和球形鋯英粉復(fù)配，角形石英粉形態(tài)不規(guī)則，與粘結(jié)劑的接觸面積更大，可提高角形石英粉與粘結(jié)劑的結(jié)合面積，但是角形石英粉的流動(dòng)性低于球形石英粉，而流動(dòng)性又會(huì)影響本案想要提高的粉液比，由此本案提高了角形石英粉的粒度，增加相連角形石英粉之間的空隙，從而減少石英粉之間的相互摩擦阻礙，降低流動(dòng)性。同時(shí)，采用粒度更細(xì)的球形鋯英粉填充空隙，不僅可以增加涂層的致密性，進(jìn)而增加其強(qiáng)度，還可以進(jìn)一步減少石英粉之間的相互阻礙與聚集，增加流動(dòng)性和分散性。此外，不規(guī)則的石英粉更多地是與球形鋯英粉相互接觸，其與球形鋯英粉之間的接觸以點(diǎn)接觸為主，所以采用球形的鋯英粉，漿料流動(dòng)性也會(huì)進(jìn)一步增加。鑄件對(duì)表面質(zhì)量要求較高時(shí)，面層漿料中粉體的粒度不易過(guò)大，因此采用更細(xì)的鋯英粉還可提高鑄件的表面質(zhì)量。
23、按理采用角形鋯英粉和球形石英粉也可實(shí)現(xiàn)上述目的，但是申請(qǐng)人在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，采用角形鋯英粉和球形石英粉時(shí)，同一粘度下，漿料的粉液比低于上述方案。申請(qǐng)人猜想原因之一在于：本案希望通過(guò)降低硅溶膠的粘度來(lái)增加體系流動(dòng)性，但是又為了補(bǔ)償粘結(jié)性能的降低，采用了角形粉體，而角形粉體本質(zhì)上又會(huì)增加體系粘度，由此需要確保二者作用在相互抵消后，同樣粉液比的漿料的流動(dòng)性是增加的，兩者對(duì)流動(dòng)性影響的變化曲線是不規(guī)則的，由此需要找到一個(gè)合適的平衡點(diǎn)，才能使得最后的流動(dòng)性是增加的，此時(shí)角形粉料與球形粉料的配比以及粒度級(jí)配等便尤為重要，否則可能導(dǎo)致漿料的流動(dòng)性降低。采用角形鋯英粉和球形石英粉時(shí)，前述二者作用相互抵消后的流動(dòng)性的增加程度低于采用角形石粉和球形鋯英粉，由此申請(qǐng)人在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)流動(dòng)性與粘結(jié)性難以同時(shí)滿足需要，當(dāng)流動(dòng)性滿足需要時(shí)，由于角形粉料較少，粉體間本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種用于制備硅溶膠型殼的面層漿料，其特征在于，以重量份計(jì)，包括：硅溶膠8-12份、角形石英粉20-25份、球形鋯英粉5-8份；所述硅溶膠中二氧化硅的含量為23wt％-27wt％，所述角形石英粉的粒度為180-200目，所述球形鋯英粉的粒度為270-350目。
2.一種硅溶膠型殼的制備方法，其特征在于，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述S200包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，第一背層漿料采用的球形石英粉為改性石英粉，所述改性石英粉的制備步驟包括：將球形石英粉加入多糖溶液后，通過(guò)噴霧干燥法得到改性石英粉。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述多糖溶液的質(zhì)量濃度為15％-20％，所述多糖包括殼聚糖、海藻酸鈉、纖維素、環(huán)糊精中的一種或多種，球形石英粉與多糖溶液的質(zhì)量比為1:2-2:3。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，S400中的焙燒工藝包括：先以10-20℃/min的速率升溫至700-800℃保溫15-25min，再以25-30℃/min的速率升溫至
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，S100中的干燥條件：干燥溫度為20-25℃，相對(duì)濕度為50％-60％，干燥時(shí)間為10-15h；S200中的干燥條件：干燥溫度為30-35℃，相對(duì)濕度為30％-40％，干燥時(shí)間為6-8h。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，S300中的封漿漿料包括：830硅溶膠10-15份、球形石英粉18-20份；所述球形石英粉的粒度為150-180目。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，S300中的干燥條件：干燥溫度為25-30℃，相對(duì)濕度為40％-45％，干燥時(shí)間為5-8h。
10.一種權(quán)利要求2-9任一項(xiàng)所述制備方法制得的硅溶膠型殼。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于制備硅溶膠型殼的面層漿料，其特征在于，以重量份計(jì)，包括：硅溶膠8-12份、角形石英粉20-25份、球形鋯英粉5-8份；所述硅溶膠中二氧化硅的含量為23wt％-27wt％，所述角形石英粉的粒度為180-200目，所述球形鋯英粉的粒度為270-350目。
2.一種硅溶膠型殼的制備方法，其特征在于，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述s200包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，第一背層漿料采用的球形石英粉為改性石英粉，所述改性石英粉的制備步驟包括：將球形石英粉加入多糖溶液后，通過(guò)噴霧干燥法得到改性石英粉。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述多糖溶液的質(zhì)量濃度為15％-20％，所述多糖包括殼聚糖、海藻酸鈉、纖維素、環(huán)糊精中的一種或多種，球形石英粉與多糖溶液的質(zhì)量比為1:2-2:3。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：唐朝海，蘇含偉，黃佳明，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：四川眾宸精密鑄造有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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