Противопригарная краска для литейных форм для литья магниевых сплавов


 


Владельцы патента RU 2632753:

Рогов Михаил Анатольевич (RU)
Тимошкин Борис Григорьевич (RU)
Нелин Андрей Анатольевич (RU)
Кошелев Олег Викторович (RU)
Попков Денис Владимирович (RU)
Моисеев Виктор Сергеевич (RU)
Сорокин Олег Вячеславович (RU)
Мухаметов Ахмет Абдул-Хакович (RU)
Вовк Дмитрий Николаевич (RU)
Бобрышев Борис Леонидович (RU)

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.
Наверх