ЗАЩИТНО-РАЗДЕЛИТЕЛЬНОЕ ПОКРЫТИЕ И СПОСОБ ЕГО НАНЕСЕНИЯ Российский патент 2007 года по МПК B22C3/00 B22D13/00 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к защитно-разделительным, теплоизоляционным покрытиям для изготовления центробежным способом литых изделий на основе медных сплавов.

Известен наполнитель и связующее для противопригарных покрытий (патент РФ №2226445 от 2004.04.10, В22С 3/00), представляющий собой смесь следующего состава, %:

Al₂O₃30,3SiO₂6,85MgO3,08CaO1,28CuO0,32Fe₂O₃1,2TiO₂0,5

Также состав покрытия содержит металлический алюминий в количестве от 3,4 до 23,2%.

Недостатком данного покрытия является его многокомпонентность, что приводит к затруднению контроля состава покрытия, необходимость проведения размола для получения заданного гранулометрического состава. Наличие металлического алюминия в составе покрытия увеличивает его теплопроводность, что также снижает его теплозащитные и противопригарные свойства.

Изобретение относится к литейному производству, в частности к защитно-разделительным, теплоизоляционным покрытиям для изготовления центробежным способом литых изделий на основе медных сплавов.

Известен способ нанесения сыпучего покрытия на внутреннюю поверхность изложницы при центробежном литье, по которому для улучшения качества покрытия формы применяют теплоизоляционное покрытие со слоем из мелкозернистого сыпучего материала с размером зерен менее 0,1 мм (патент РФ №2048252 от 1995.11.20, B22D 13/10).

Недостатком известного способа является необходимость наличия цилиндрического совка, снабженного механизмом вращения, что усложняет технологию нанесения покрытия. Отсутствие связующего в покрытии делает необходимым обязательное наличие вращения литейной формы при нанесении покрытия, причем скорость вращения формы должна быть определенной для каждого материала покрытия. Это приводит к усложнению технологии нанесения покрытия.

Известен способ нанесения покрытия на поверхность литейных форм для литья при пониженном давлении (Харитонов Н.П. и др. Рекомендации по применению покрытий из органосиликатных материалов для защиты трубопроводов от коррозии. Жаростойкие и теплостойкие покрытия. - Л.: Наука, 1969, с.393-394).

На поверхность литейной формы наносят слой грунта на основе оксида магния, а на поверхность грунта наносят слой огнеупора на основе оксида алюминия или оксида циркония.

Недостатком известного способа является дорогостоящая технология получения шликерного покрытия.

Наиболее близким к заявляемому покрытию является теплоизоляционное покрытие для изложниц центробежного литья труб (патент РФ №2089327 от 1997.09.10, В22С 3/00), содержащее мас.%: диатомит 20-40; бентонит 0.5-3.0; жидкое стекло 2-6; углеродсодержащую добавку 0.1-0.5; тетраборнокислый натрий 0.1-1.0; вода остальное. При этом углеродсодержащие добавки имеют удельную поверхность на уровне 3 м²/г.

Недостатком данного покрытия является сложность состава покрытия и усложнение технологии в процессе приготовления состава покрытия (требуется дополнительное технологическое оборудование для приготовления и смешивания краски), а также невысокое качество поверхности готовых изделий из-за большого выделения газов при кристаллизации отливки. Также предлагаемое покрытие содержит большое количество металлического алюминия, что значительно повышает теплопроводность и снижает теплоизоляционные свойства.

Задачей прелагаемого изобретения является повышение качества поверхности отливки при минимальных затратах в процессе приготовления и нанесения защитно-разделительного теплоизоляционного покрытия.

Для достижения указанного технического результата в способе получения защитно-разделительного покрытия для рабочей поверхности кокиля при центробежном литье медных сплавов предлагается использовать раствор ультрадисперсного порошка диоксида циркония с удельной поверхностью не менее 30 м²/г в индустриальном масле.

При этом в качестве ультрадисперсного порошка диоксида циркония используется порошок плазмохимического синтеза со средним размером частиц 0.2-0.3 мкм и удельной поверхностью не менее 30 м²/г. Раствор порошка в индустриальном масле готовят непосредственно перед нанесением его на рабочую поверхность литейной формы. Состав раствора включает 80-85% индустриального масла и 15-20% порошка диоксида циркония. Такое соотношение компонентов объясняется тем, что при большем количестве масла в покрытии оно не будет обладать достаточной вязкостью и будет стекать с покрываемой поверхности, а при меньшем количестве масла покрытие будет более густым по составу, и не будет обеспечивать равномерное нанесение покрытия на стенки литейной формы. Раствор наносят на рабочую поверхность литейной формы, предварительно подогретой до температуры 150-170°С, толщиной 0.05-0.15 мм.

Сущность изобретения заключается в следующем: нанесенный на поверхность литейной формы защитно-разделительный слой препятствует непосредственному контакту расплавленного металла с металлической формой. Во-вторых, диоксид циркония обладает очень низкой теплопроводностью, поэтому расплавленный металл, не соприкасаясь со стенками формы, будет дольше находиться в расплавленном состоянии в литейной форме. Большее время нахождения в форме в расплавленном виде позволяет эффективнее удалить газы из расплавленного металла. Увеличению времени нахождения в расплавленном состоянии заливаемого металла в литейной форме будет способствовать и выгорание индустриального масла из защитно-разделительного покрытия. Высокая удельная поверхность порошка способствует адсорбции большего количества масла на его поверхности, что и приводит к увеличению времени выгорания. Учитывая тот факт, что порошок имеет очень маленькие размеры частиц, поверхность отливки имеет гладкую ровную поверхность, а более существенное удаление газов из расплавленного металла способствует получению более качественной поверхности отливки и не содержит газовых пор. При введении в покрытие большего или меньшего количества масла, чем заявляемое, задача изобретения не достигается. Введение большего количества масла в покрытие приводит к сильному его разжижению, что не позволяет получать равномерное покрытие на всей поверхности формы. Уменьшение количества вводимого масла в состав покрытия будет способствовать получению более густого состава, что также приводит к получению неравномерного покрытия и снижению качества поверхности отливки.

Пример

В плазмохимический порошок ZrO₂ вводят 82% индустриального масла, например И-20А, и перемешивают раствор до получения равновесного состояния. Далее полученный раствор наносят на подогретую до температуры 150°C литейную форму до формирования покрытия толщиной порядка 0.1 мм. Затем литейную форму закрепляют в установке, придают ей вращательное движение и заливают в нее расплавленный сплав. По окончании заливки литейная форма продолжает вращаться до полной кристаллизации отливки. После этого вращение формы останавливают и извлекают отливку.

Изобретение может быть использовано в литейном производстве при центробежном литье медных сплавов. Плазмохимический ультрадисперсный порошок диоксида циркония в количестве 15-20 мас.% перемешивают с индустриальным маслом. Полученную смесь наносят на поверхность литейной формы, предварительно нагретой до температуры 150-170°С, толщиной 0,05-0,15 мм. Покрытие обладает высокими теплоизолирующими свойствами, имеет температуру плавления выше температуры расплавленного металла, устраняет приваривание металла к поверхности кокиля и пригар на отливке. 2 н.п. ф-лы.

1. Защитно-разделительное покрытие для рабочей поверхности кокиля при центробежном литье медных сплавов, отличающееся тем, что оно содержит ультрадисперсный порошок диоксида циркония, полученный плазмохимическим способом, с размером частиц 0,2-0,3 мкм и удельной поверхностью не менее 30 м²/г, и индустриальное масло при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Порошок диоксида циркония15-20Индустриальное масло80-85