1.本发明涉及消失模铸造技术领域，具体涉及一种消失模水基空壳振动涂料、制备方法及制模方法。
背景技术：
2.采用消失模铸造时，是边振动边浇注，对消失模涂料性能要求较高，目前消失模常用的涂料分为两种，一种是干粉涂料，例如中国专利公开号cn106216595a公开的一种用于消失模铸造的涂料，包括以下重量份比的组分：铝矾土55-65份、石英粉25-35份、植物胶粉1.0-1.5份、cmc 0.3-0.6份、黄糊精0.4-0.8份、有机膨润土1.2-1.6份、木纤维0.3-0.7份、聚氨酯树脂1.2-1.7份、改性酚醛树脂1.5-2.5份、硅灰石3.0-4.0份，该种方案具有加水搅拌即可涂挂在泡沫模型上、操作简单、运输便捷和储存时间长的优点，但同时也存在一定的缺点，由于该方案采用有机粘合剂，只能常温使用，在高温焙烧会失效不能成型，因此模具成型后不能焙烧成空壳，所以不能先去除泡沫模样，只能带着泡沫模样进行浇注，而在浇注时泡沫模型气化产生的游离碳会渗入到钢水内形成铸造低碳合金钢成分偏析，基体内的铁素体、珠光粉分布不均的先天不足是通过热处理都无法补救的缺陷，严重影响产品的机械性能与质量，因此现有的干粉涂料仅适用于生产普通的灰铁铸件及对性能要求较低的铸件生产，无法满足要求严格的高端铸件生产的需要；另一种是硅溶胶涂料，例如中国专利公开号cn110479957a公开的消失模型壳及其制备方法，其制备方法包括(1)制造模样(2)配制涂料：将莫莱粉、硅溶胶和蒸馏水按重量比为(2-4)：(1-3)：(4-6)的比例进行混合；(3)制型壳：在eps泡沫模样上涂覆涂料制成型壳，并将型壳干燥；(4)低温软化(5)高温气化焙烧：在温度为1000-1200℃的条件下将eps泡沫模样完全气化形成无碳空壳，然后冷却备用，该种方法在浇筑前使白膜(泡沫模样的俗称)气化，克服了消失模的游离增碳现象，但由于采用硅溶胶，需要现配现用，故操作配置工序麻烦，生产成本较高。
技术实现要素：
3.本发明要解决的技术问题是：提供一种干粉状的消失模水基空壳振动涂料，及一种干粉状的消失模水基空壳振动涂料的制备方法，及一种采用干粉状涂料的消失模的制模方法。
4.为了解决上述技术问题，一种消失模水基空壳振动涂料以重量份数计包括铝矾土55-60份，石英粉6-10份，液体工业磷酸8-8.5份，磷酸二氢铝3-3.5份，木薯淀粉7-9份，玉米淀粉4-6份，乳胶粉4-6份，硅酸盐2-4份，木质纤维3-4份，液体工业磷酸是磷酸质量含量80-85％的磷酸水溶液，液体工业磷酸与石英粉搅拌后烘干再制成粉状。
5.优选的，以重量份数计包括铝矾土60份，石英粉6份，液体工业磷酸8.5份，磷酸二氢铝3份，木薯淀粉8份，玉米淀粉5份，乳胶粉5份，硅酸盐3份，木质纤维3份，液体工业磷酸是磷酸质量含量80％的磷酸水溶液。
6.优选的，所述的石英粉粒径为200-210目。
7.优选的，所述的硅酸盐为硅酸钠。
8.一种消失模水基空壳振动涂料的制备方法，包括以下步骤：
9.s1：将液体工业磷酸与石英粉搅拌后烘干得混合物；
10.s2：将混合物重新破粉成粒径为150-250目的粉料；
11.s3：将s2制成的粉末与其它配方一同置入干粉搅拌机搅拌均匀，即得消失模水基空壳振动涂料。
12.优选的，步骤s3中搅拌时间为1-3小时。
13.一种消失模的制模方法，其特征在于：包括以下步骤：
14.u1：以重量份数计，向液体搅拌机中加入50份水并开始搅拌，向液体搅拌机中加入100份消失模水基空壳振动涂料后再搅拌150分钟；
15.u2：使用搅拌完的混合物对铸件的泡沫模型进行涂挂并烘干，反复进行多次涂挂并烘干的操作直至涂料的涂层厚度达到3-6mm；
16.u3：将涂挂完成的泡沫模型在1h内升温至80℃后保温1h，然后在2h内升温至600℃保温1h，最后再0.5h内升温至700℃保温1h后停止加热并于炉内冷却至200℃，从颅内取出冷却至室温后即形成浇筑所需的空壳。
17.本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的消失模水基空壳振动涂料在能实现空壳浇筑的同时，常态下为干粉状，使用时只需与水按一定比例混合就可以对泡沫模型进行涂挂，由于使用有机材料和无机材料相结合的粘合剂，在初始涂挂时，有机粘合剂和无机粘合剂共同作用使得涂料易于在泡沫模型上的涂挂，易于保持造型，随着焙烧的进行，有机粘合剂燃烧形成空隙，提高了模具的透气性，无机粘合剂可以在700℃条件下进行焙烧并将骨料融合紧密，以形成型壳，不但使用方便而且利于储存运输，本发明可以在浇筑前气化白模并形成钢化的型壳，具有抗压、抗震、抗开裂的性能，有助于提高浇筑出的消失模铸件的性能与精度。
附图说明
18.图1为采用本发明实施例1制得涂料焙烧后的型壳；
19.图2为采用本发明实施例1制得涂料浇注前埋入沙箱的型壳；
20.图3为采用本发明实施例1制得涂料浇注完成开箱后正在脱壳的铸件；
21.图4为采用本发明实施例1制得涂料抛丸后的铸件。
具体实施方式
22.下述实施例中所涉及的仪器、试剂、材料等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规仪器、试剂、材料等，可通过正规商业途径获得。下述实施例中所涉及的实验方法，检测方法等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规实验方法，检测方法等。
23.采用以下步骤制备消失模水基空壳振动涂料：
24.s1：将液体工业磷酸与石英粉搅拌后烘干得混合物；
25.s2：将混合物重新破粉成粒径为150-250目的粉料；
26.s3：将s2制成的粉末与其它配方一同置入干粉搅拌机搅拌1-3小时直至均匀，即得消失模水基空壳振动涂料。
27.本发明提供的消失模水基空壳振动涂料采用以下步骤进行应用：
28.u1：以重量份数计，向液体搅拌机中加入50份水并开始搅拌，向液体搅拌机中加入100份消失模水基空壳振动涂料后再搅拌150分钟，搅拌完成后取部分样品测量悬浮性；
29.u2：使用搅拌完的混合物对铸件的泡沫模型进行涂挂并烘干，反复进行多次涂挂并烘干的操作直至涂料的涂层厚度达到所需的厚度，涂层所需的厚度根据铸件的尺寸决定，一般为3-6mm，以下实施例及对照例涂层厚度为4mm；
30.u3：将涂挂完成的泡沫模型在1h内升温至80℃后保温1h，然后在2h内升温至600℃保温1h，最后再0.5h内升温至700℃保温1h后停止加热，冷却后即形成浇筑所需的空壳。
31.实施例1
32.实施例1采用如下配方制备消失模水基空壳振动涂料：
33.以重量份数计：铝矾土60份，石英粉6份，液体工业磷酸8.5份，磷酸二氢铝3份，木薯淀粉8份，玉米淀粉5份，乳胶粉5份，硅酸钠3份，木质纤维3份。
34.其中液体工业磷酸是磷酸质量含量80％的磷酸水溶液，石英粉粒径为200-210目。
35.采用本实施例涂料浇注铸件的过程参见图1-4。
36.实施例2
37.实施例2与实施例1的区别在于配方中各组分的重量份数不同，其它均相同，采用如下配方制备消失模水基空壳振动涂料：
38.以重量份数计：铝矾土55份，石英粉10份，液体工业磷酸8份，磷酸二氢铝3.5份，木薯淀粉7份，玉米淀粉4份，乳胶粉4份，硅酸钾2份，木质纤维3份。
39.实施例3
40.实施例3与实施例1的区别在于配方中各组分的重量份数不同，其它均相同，采用如下配方制备消失模水基空壳振动涂料：
41.以重量份数计：铝矾土60份，石英粉6份，液体工业磷酸8.5份，磷酸二氢铝3.5份，木薯淀粉9份，玉米淀粉6份，乳胶粉6份，硅酸钾4份，木质纤维4份。
42.实施例4
43.实施例4与实施例1的区别在于配方中各组分的重量份数不同，其它均相同，采用如下配方制备消失模水基空壳振动涂料：
44.以重量份数计：铝矾土60份，石英粉6份，液体工业磷酸8.5份，磷酸二氢铝3份，木薯淀粉8份，玉米淀粉5份，乳胶粉5份，硅酸钠4份，木质纤维3份。
45.对照例1
46.对照例1与实施例1的区别在于，配方中使用固体磷酸代替液体工业磷酸，且制备步骤不同，其它均相同，采用如下配方制备消失模水基空壳振动涂料：
47.以重量份数计：铝矾土60份，石英粉6份，固体磷酸7份，磷酸二氢铝3份，木薯淀粉8份，玉米淀粉5份，乳胶粉5份，硅酸钠3份，木质纤维3份。
48.对照例1制备涂料的步骤为：将配方中的各个组分一同置入干粉搅拌机搅拌1-3小时直至均匀。
49.对照例2
50.对照例2与实施例1的区别在于，采用的石英粉粒径为100目，其它均相同。
51.对照例3
52.对照例3与实施例1的区别在于，采用的石英粉粒径为300目，其它均相同。
53.对照例4
54.对照例4与实施例1的区别在于，配方中不添加硅酸钠，其它均相同，采用如下配方制备消失模水基空壳振动涂料：
55.以重量份数计：铝矾土60份，石英粉6份，液体工业磷酸8.5份，磷酸二氢铝3份，木薯淀粉8份，玉米淀粉5份，乳胶粉5份，木质纤维3份。
56.对照例5
57.对照例5与实施例1的区别在于，配方中不添加木薯淀粉与玉米淀粉，其它均相同，采用如下配方制备消失模水基空壳振动涂料：
58.以重量份数计：铝矾土60份，石英粉6份，液体工业磷酸8.5份，磷酸二氢铝3份，乳胶粉5份，硅酸钠3份，木质纤维3份。
59.各实施例与对照例制得涂料的性能如表1所示。
60.表1各实施例与对照例制得涂料的性能
[0061][0062][0063]
铝矾土和石英粉作为耐火骨料，在烧壳时支撑整个型腔，在埋箱浇筑时挡住熔融的金属液体，防止其外漏与型砂接触，保证了铸件表面的光洁。
[0064]
本发明采用200-210目的石英粉并在制备涂料前先将液体工业磷酸与石英粉混合烘干后再破粉成150-250目的粉末，该种加工方法便于液体工业磷酸加入涂料之外，还可以使石英粉外均包覆有磷酸，使得磷酸具有更好的流动性，便于磷酸分散，使得磷酸能更好的与骨料接触，在进行烧结的过程中使磷酸起到更好的粘结作用。选用200-210目的石英粉是由于粒径过大的石英粉在重新破粉时易将破坏石英粉外的包覆的磷酸，降低磷酸的粘结作
用；粒径过小的石英粉由于比表面积更大，所以难以使磷酸完全包覆与其上，且在破粉过程中易出现多个石英粉颗粒结块的情况。
[0065]
磷酸与磷酸二氢铝在高温浇筑时共同起到强化涂料抗冲击性的作用，提高型壳的力学性能，有助于在浇筑过程中使型壳稳定，提高浇筑成品的品质。
[0066]
木薯淀粉、玉米淀粉和乳胶粉作为常温粘合剂在涂料呈液态时起到增稠与悬浮分散骨料的作用，使涂料更容易涂挂在泡沫模型上；在烘干后保证涂料的常温强度，并在烧结过程中燃烧腾出空隙，提高型壳的透气性。
[0067]
木纤维的作用是在80℃保温烘干水分的过程中增加强度，防止开裂。
[0068]
硅酸钠作为无机粘合剂，在焙烧过程中200℃到600℃之间硅酸钠的升温熔溶相变后在骨料中均匀分布，部分磷酸与硅酸钠反应能生成硅酸盐胶凝材料，磷酸二氢铝提供的酸性环境能促进磷酸与硅酸钠的反应，部分磷酸二氢铝高温烧结后生成偏磷酸铝玻璃体，硅酸盐胶凝材料和偏磷酸铝玻璃体在骨料中相互熔溶接合，并渗入常温粘合剂高温烧失后留下的空隙，将所有耐火材料紧密的粘结在一起，防止有机粘合剂材料碳化失效后涂料塌陷。
[0069]
从600℃升温至700℃后并保温能进一步促进高温粘合剂熔融流动，进一步使碳化后的有机粘合剂材料完全燃烧让出微小孔洞，提高了模具的透气性，保温结束后炉内缓慢冷却至200℃防止型壳激冷炸裂。
[0070]
与现有技术相比，本发明提供的消失模水基空壳振动涂料在能实现空壳浇筑的同时，常态下为干粉状，使用时只需与水按一定比例混合就可以对泡沫模型进行涂挂，由于使用无机材料作为粘合剂，故可以在700℃条件下进行焙烧并将骨料融合紧密，以形成型壳，不但使用方便而且利于储存运输，本发明可以在浇筑前气化白模并形成钢化的型壳，具有抗压、抗震、抗开裂的性能，有助于提高浇筑出的消失模铸件的性能与精度。
[0071]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。