Противопригарная краска для литейных форм для литья магниевых сплавов

Изобретение относится к литейному производству. Противопригарная краска для литейных форм содержит диоксид титана, олифу, уайт-спирит и олеофильный бентонит при следующем соотношении компонентов, мас.%: диоксид титана 15-45, олифа 3-15, олеофильный бентонит 0,5-10, уайт-спирит - остальное. Дополнительно краска может содержать тальк в количестве 5-25 мас.%. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к литейному производству, а именно к защитному покрытию для литейных песчано-смоляных и песчано-глинистых форм, используемых при литье магниевых сплавов.

Современные противопригарные защитные средства представляют собой составы (краски) для нанесения на поверхность литейных форм либо противопригарные присадки, добавляемые в материал форм.

Известные противопригарные краски и присадки часто содержат в своем составе компоненты, вызывающие выделение нежелательных газообразных продуктов, например, аммиака (в случае использования мочевины, аминов, аммонийных солей), токсичного трехфтористого бора (в случае использования тетрафторборатов), углекислого газа, усиливающего горение магния в случае его возгорания (в случае использования карбонатов, органических солей), токсичных диоксида серы, сероводорода и др. нежелательных компонентов (см., напр., патент РФ №2221668, МПК В22С 1/06, опубл. 20.01.2004, патент РФ 2238168, МПК В22С 1/06, опубл. 20.10.2004 и патент CN №101502867, МПК В22С 1/22, опубл. 12.08.2009).

Также крайне нежелательно использование галогенидов щелочных и щелочно-земельных металлов, других галогенсодержащих присадок, которые разлагаются с выделением токсичных газов и паров. Кроме этого многие неорганические соли, служащие в качестве таких компонентов, содержат кристаллизационную воду, которая при нагреве выделяется и при контакте с расплавом магния может ускорить его окисление с возможностью возгорания. Вещества, которые с повышением температуры до 300-400°С могут разлагаться с выделением паров воды (например, борная кислота, ряд органических соединений), по этой же причине являются не самым удачным выбором.

Использование противопригарных композиций на водной основе исключено по причине того, что влага в покрытии может вступать в реакцию с магнием с выделением водорода, воспламеняющегося со взрывом.

Аналогом изобретения может выступить состав Пат. №2521540 РФ, в котором используются диоксид титана и тальк в качестве наполнителей (см., напр., патент РФ №2521540, МПК В22С 3/00, опубл. 27.06.2014).

Водная основа позволяет использовать такое покрытие при литье стали или чугуна, некоторых цветных сплавов, но не для магниевых сплавов.

Известен ряд композиций, включающих в качестве пигментов и наполнителей диоксид титана, тальк и микротальк, а в пленкообразующем составе используется олифа (см., напр., патент РФ №2415897, МПК C09D 191/00, опубл. 10.04.2011).

Данные краски, несмотря на их универсальность, неприменимы для металлургии для применения в качестве антипригарных красок, поскольку во всех вариантах содержат лаки с низкой температурой термодеструкции (не более 350°С), а в некоторых составах, кроме того, присутствует ряд компонентов (вода, известковое молоко и др.), контакт с которым расплавов магниевых сплавов недопустим. Кроме того, олифа в такой композиции не подготовлена специальным образом с помощью подходящего структурообразователя, повышающего ее термостойкость.

Наиболее близким по назначению и составу является техническое решение по патенту CN 102909320, в котором в качестве компонентов для основных наполнителей для краски для литейных песчаных форм используются тальк, диоксид титана, корунд и графит (см., напр., патент CN №102909320, МПК В22С 3/00, опубл. 22.07.2015).

Однако в качестве основы используется жидкое стекло, в качестве реологической добавки - гидрофильный бентонит; состав содержит и другие вспомогательные вещества (оксид железа, борную кислоту и др.). Данная композиция существенно дороже предлагаемого в силу высокой стоимости исходных компонентов и сложности приготовления многокомпонентного состава, а также изготовлена на водной основе и включает влагосодержащие вещества, что ухудшит свойства покрытия на ее основе.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования противопригарной краски для повышения качества покрытия на ее основе, снижения себестоимости и упрощения приготовления.

Поставленная задача решается тем, что противопригарная краска для литейных форм для литья магниевых сплавов, включающая диоксид титана, олифу, уайт-спирит, дополнительно содержит олеофильный бентонит при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Диоксид титана 15-45
Олифа 3-15
Олеофильный бентонит 0,5-10
Уайт-спирит остальное

и она может дополнительно содержать тальк при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Диоксид титана 15-45
Тальк 5-25
Олифа 3-15
Олеофильный бентонит 0,5-10
Уайт-спирит остальное

Поскольку противопригарная краска для литейных форм для литья магниевых сплавов дополнительно содержит олеофильный бентонит при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Диоксид титана 15-45
Олифа 3-15
Олеофильный бентонит 0,5-10
Уайт-спирит остальное

и она может дополнительно содержать тальк при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Диоксид титана 15-45
Тальк 5-25
Олифа 3-15
Олеофильный бентонит 0,5-10
Уайт-спирит остальное,

обеспечивается повышение качества покрытия на ее основе, снижение себестоимости и упрощение приготовления.

Противопригарную краску для литейных форм для литья магниевых сплавов изготавливают следующим образом.

Олеофильный бентонит предварительно замачивают в олифе не менее 10 минут. В полученную массу при перемешивании добавляют уайт-спирит. Перемешивание ведут до получения однородной массы. Затем, так же при постоянном перемешивании, вводят в полученную смесь диоксид титана и на последней стадии, при необходимости, добавляют тальк.

По принципу действия компоненты защитных средств (противопригарных красок или добавок в формовочные смеси) во избежание окисления магния в магниевом сплаве обеспечивают создание защитной газообразной атмосферы на границе расплав-форма, либо защитной прочной пленки (глазури), либо способны обеспечить быстрое снижение температуры на межфазной поверхности расплав-форма за счет высокой теплопроводности компонентов или способности их разлагаться с поглощением тепла. Часто защитные противопригарные защитные средства задействуют несколько перечисленных способов обеспечения условий исключения или минимизации возможности окисления магния, приводящих к соответствующим поверхностным окисным дефектам или возгораниям [1].

Предлагаемый в изобретении состав противопригарной краски исключает выделение воды, поскольку его компоненты не содержат кристаллизационную воду, или вещества, способные разлагаться с выделением воды. Также данные противопригарные краски не содержат веществ, выделяющих какие-либо токсичные пары, что существенно улучшает экологическую составляющую в результате их применения.

В качестве основного наполнителя предлагаемого в настоящем изобретении состава противопригарных красок является термостойкий диоксид титана, обладающий высокой температурой плавления, введение которого повышает существенно термостойкость композиций с их наличием. Его наличие способно обеспечить более интенсивный теплоотвод и исключить аккумуляцию тепла в зоне контакта с расплавом, что ускоряет процесс затвердения расплава с улучшением параметров его кристаллизации и снижает риск возгорания за счет ускорения выравнивания температурного градиента в поверхностном слое. В этом отношении он предпочтительней диоксида циркония, обладающего существенно худшей теплопроводностью и температуропроводностью. По сравнению с оксидом цинка он также предпочтительней, поскольку вступая в реакцию с магнием, не выделяет металл, загрязняя расплав (как это происходит с оксидом цинка), а образует монооксид титана и оксид магния, который известен своим тушащим эффектом по отношению к горящему магнию. При этом аморфный оксид магния находится в пленке связующего, а при повышении локальном повышении температуры спекается с диоксидом титана с образованием метатитаната магния.

В качестве вспомогательного наполнителя используется тальк молотый или микротальк, с помощью которых осуществляется регулировка реологических свойств противопригарных красок и их значительное удешевление. Выбор данного наполнителя обусловлен его термостойкостью, гидрофобностью, химической инертностью по отношению к компонентам литейных форм и магниевых сплавов, невысокой стоимостью.

Полимерным связующим противопригарных красок в изобретении служат олифы (масляная или алкидная), в том числе натуральная олифа, олифа «оксоль», комбинированные, глифталевые, пентафталевые и ксифталевые олифы. Преимуществом использования олиф является их доступность, невысокая стоимость, высокая адгезия к материалам литейных форм, обеспечение высокой укрывистости и однородности композиции. Несмотря на невысокую термостойкость и горючесть олиф, добавление их в композицию обосновано тем, что они используются только в качестве пленкообразующего агента в небольшом количестве, а высокая теплопроводность формируемого покрытия не позволяет локализовать тепло в поверхностном слое, исключая тем самым его термодеструкцию. Кроме того, термостойкость связующего существенно повышается за счет олеофильной бентонитовой добавки, которая служит также структурообразователем, в силу чего пленка не разрушается в рабочем интервале температур литья магниевых сплавов (вплоть до 850°С) и создает ингибирующий слой, препятствующий окислению магния и изолирующий его от контакта с песком литейной формы или стержня.

Компоненты такого покрытия при высыхании противопригарной краски не растворяются в сплаве, вместе с тем обеспечивая его хорошее смачивание, устраняя возможность попадания пузырьков воздуха в зону их контакта.

Физико-химическая природа композиции на основе выбранных компонентов обеспечивает повышение ее теплопроводности и термостойкости, химически ингибирует магний во избежание его окисления, что обеспечивает отсутствие поверхностных окисных дефектов на отливках и способно будет обеспечить подавление горения в случае возгорания магния, исключают возможность газовыделения во избежание газовых дефектов на поверхности отливки и растрескивания покрытия, а также способна обеспечить высокую чистоту поверхности отливки без науглероживания.

Все компоненты противопригарных красок в изобретении доступны и недороги, что дает значительное преимущество по сравнению с аналогами. Использование противопригарной краски по изобретению существенно улучшает экологические показатели производств, связанных с литьем магниевых сплавов.

Примеры противопригарных красок для литейных форм для литья магниевых сплавов

Литература

[1] Дуюнова В.А. Методы защиты магниевых сплавов в отечественном литейном производстве с 1930-х гг. до настоящего времени //Литейщик России. 2010. №10. с. 35-37.

1. Противопригарная краска для литейных форм для литья магниевых сплавов, содержащая диоксид титана, олифу, уайт-спирит, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит олеофильный бентонит при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Диоксид титана 15-45
Олифа 3-15
Олеофильный бентонит 0,5-10
Уайт-спирит остальное

2. Противопригарная краска по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит тальк в количестве 5-25 мас.%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к литейному производству. Противопригарная краска содержит, мас.%: в качестве растворителя изопропиловый спирт - 40-43, в качестве связующего поливинилбутираль - 2-3, в качестве наполнителя природный и активированный скрытокристаллический графит в соотношении 1:1 – остальное.
Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано для изготовления отливок из сталей, чугунов, цветных металлов и их сплавов с применением технологии литья по газифицируемым моделям.

Изобретение относится к литейному производству. Противопригарная краска для литейных форм и стержней содержит цирконовый порошок, воду, пыль бигхаузную, ортофосфорную кислоту и алюмохромфосфатное связующее при следующем соотношении компонентов, мас.%: цирконовый порошок 70,0-80,0; пыль бигхаузная 2,0-4,0; ортофосфорная кислота 5,0-8,0; алюмохромфосфатное связующее 2,0-5,0; вода остальное.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при литье черных, цветных металлов и сплавов высокого качества. Противопригарное покрытие содержит, мас.%: алюмохромфосфатное связующее 10-15, маршалит 55-60, карбид бора 5-10 с зернистостью 40-80 мкм и воду остальное.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для окрашивания пресс-форм, предназначенных для литья алюминиевых сплавов под низким давлением.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для приготовления противопригарных красок для литейных форм и стержней. Противопригарная краска содержит, мас.%: цирконовую пасту 0,5-3,0, маршалит 86,0-91,5, водно-дисперсионное связующее на основе коллоидного кремния 1,0-3,0 и воду - остальное.

Изобретение относится к литейному производству. Покрытие содержит, мас.%: огнеупорный наполнитель - дистенсиллиманит 33-35, алюмохромфосфатное связующее 12-30, трепел 4-7, каолинитовую глину 2-5 и воду остальное.

Изобретение относится к литейному производству. Противопригарная краска содержит, мас.%: цирконовый концентрат 60-67, бентонит 1-3, лигносульфонат технический 2-5, мыло хозяйственное 0,5-2 и воду остальное.
Изобретение относится к области литейного производства. Способ включает сборку моделей и элементов литниковой системы, нанесение газопроницаемого противопригарного покрытия на модель, формовку модели в литейной форме в песке и заливку литейной формы металлом.
Изобретение относится к металлургии. Композит содержит, мас.%: золь-гель продукт, синтезированный с помощью силиката натрия 20-30, смесь порошкообразных электрокорунда 20-30, двуокиси титана пигментной 2-10, двуокиси циркония 2-10, талька 5-15, каолина 20-30 и воду остальное.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при получении отливок из медных сплавов в металлических формах. Защитное покрытие содержит, мас.%: пылевидный алюмосиликатный цеолит 57-60, анионное поверхностно-активное вещество 0,3-0,8, силиконовый пеногаситель 0,2-0,5, кремнезоль – остальное. Использование в качестве огнеупорного наполнителя алюмосиликатного цеолита обеспечивает повышение седиментационной устойчивости, кроющей способности, адгезионной прочности и создает тиксотропную структуру защитного покрытия, что позволяет повысить качество получаемых отливок за счет снижения количества газовых раковин, пригара и засоров. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 3 пр.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано в качестве покрытия газифицируемой модели. Покрытие имеет следующий состав, мас.%: водный раствор алюмоборфосфатного концентрата (40-50), периклаз порошкообразный (0,8-1,5), наноструктурированный алмазный порошок (0,3-0,8), смачиватель ОП-7 (0,1-0,3), электрокорунд белый 25А М5 (20-30), электрокорунд белый 25А М40 (остальное). Указанные ингредиенты смешивают и обрабатывают ультразвуком в течение 60-90 с при интенсивности 10-15 кВт/м2 и частоте 20-22 кГц с одновременным барботажем при расходе воздуха 0,5-1,5 л/с⋅м2. Введение алюмоборфосфатного связующего и ОП-7 обеспечивает улучшение смачивающей и кроющей способности покрытия. Введение наноструктурированного алмазного порошка позволяет получить мелкозернистую структуру поверхностного слоя отливок. Обеспечивается универсальность покрытия пенополистирольной модели по типу сплава, конфигурации и габаритности отливок. 2 н.п. ф-лы, 4 табл., 3 пр.

Изобретение относится к литейному производству. Противопригарная краска для литейных форм содержит диоксид титана, олифу, уайт-спирит и олеофильный бентонит при следующем соотношении компонентов, мас.: диоксид титана 15-45, олифа 3-15, олеофильный бентонит 0,5-10, уайт-спирит - остальное. Дополнительно краска может содержать тальк в количестве 5-25 мас.. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

Наверх