Противопригарная краска для графитовой литейной оснастки Российский патент 2022 года по МПК B22C3/00 

Изобретение относится к литейному производству, а именно к составам для покрытия внутренних поверхностей графитовых литейных форм и стержней.

Противопригарные краски для литейной оснастки представляют собой суспензию, состоящую из порошкообразного огнеупорного наполнителя, связующего компонента и стабилизатора, равномерно распределенных в дисперсионной среде (вода или иные растворители). Данная суспензия наносится на рабочую поверхность оснастки и после высыхания образует прочный слой, исключающий пригорание отливки к оснастке. Противопригарные свойства слоя краски обусловлены его высокой огнеупорностью, непроницаемостью для расплава и его окислов, либо способностью образовывать под влиянием тепла расплава разделительную газовую химически-инертную среду на границе металл-оснастка [Василовский И.В. Пригар на отливках - М.: Машиностроение, 1983. - 192 с.].

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту по технической сущности является противопригарная термостойкая краска для литейных форм, содержащая окись иттрия, карбоксиметилцеллюлозу и воду [Патент США 4,002,784. Banker et al. Coating Method for Graphite]. Противопригарное покрытие на графитовой литейной оснастке формируется путем последовательного нанесения двух составов, содержащих следующие компоненты, % масс.:

Состав 1:

окись иттрия Y₂O₃ - от 31,0 до 3 7,5;

карбоксиметилцеллюлоза натрия - от 0,94 до 2,75;

вода - остальное.

Состав 2:

окись иттрия Y₂O₃ - от 47,4 до 52,4;

карбоксиметилцеллюлоза натрия - от 0,71 до 2,10;

вода - остальное.

Указанная противопригарная краска отличается хорошей кроющей способностью, достаточно высокой степенью гомогенности, отсутствием пригара на отливках.

Недостатками данной противопригарной краски являются пониженные качественные и эксплуатационные показатели, необходимость предварительного нанесения грунтовки (состав 1), высокая вязкость, что не позволяет использовать пневматические методы нанесения и приводит к увеличению доли ручного труда.

Задачей изобретения является создание противопригарной краски для графитовых литейных форм и стержней с улучшенными технологическими и эксплуатационными характеристиками.

Технический результат заключается в создании качественной противопригарной краски для графитовых литейных форм и стержней с высокими технологическими и эксплуатационными характеристиками (высокая седиментационная устойчивость, хорошая укрывистость, прочность покрытия к истиранию и возможность нанесения пневматическим способом, нанесение в один слой).

Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи, достигается тем, что противопригарная краска для литейных форм и стержней, содержащая окись иттрия, карбоксиметилцеллюлозу и воду, согласно изобретению дополнительно содержит поливинилацетатную эмульсию (клей ПВА) при следующем соотношении компонентов, % масс.:

Окись иттрия - 43;

Карбоксиметилцеллюлоза -1,13;

Клей ПВА по ТУ 2385-003-89589540 - 3;

Вода - остальное.

Окись иттрия Y₂O₃ по ТУ 48-4-524 (порошок с размером частиц не более 10 мкм) - бинарное неорганическое соединение металла иттрия и кислорода, бесцветные (белые) кристаллы, нерастворимые в воде. Окись иттрия является чрезвычайно устойчивым к нагреву на воздухе огнеупором, который пригоден для плавки ряда высокоактивных металлов [Википедия].

Карбоксиметилцеллюлоза техническая (КМЦ) является органической составляющей краски и представляет собой производную целлюлозы, в которой карбоксилметильная группа соединяется гидроксильными группами глюкозных мономеров. КМЦ обладает устойчивыми стабилизирующими и связывающими свойствами (образует вязкие растворы, которые долго сохраняют пластичность), при этом длительное время вязкость остается неизменной [Макарова И.В. Исследование и разработка технологического процесса очистки натрий-карбоксиметилцеллюлозы методом экстракции: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Бийский технологический институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова». - Бийск. - 113 с. - 2018]. Кроме того, в составе КМЦ отсутствуют химические элементы, которые при ее термической деструкции могут увеличить содержание нежелательных примесей в отливках, тем самым снизив их качество.

Клей эмульсионный поливинилацетатный (ПВА) - эмульсия поливинилацетата в воде, с пластификатором и специальными добавками.

Заявляемый количественный состав противопригарной краски является оптимальным.

Готовят противопригарную краску следующим образом.

В предварительно приготовленный и выдержанный в течение суток водный раствор карбоксиметилцеллюлозы небольшими порциями вводят порошок окиси иттрия при постоянном перемешивании. Затем в получившуюся суспензию вводят эмульсионный поливинилацетатный клей и перемешивают до получения однородной массы. В последующем краска наносится на поверхность графитовой формы и стержня преимущественно пульверизатором.

Для обоснования преимущества заявляемой противопригарной краски по сравнению с прототипом были проведены сравнительные испытания. Опытные образцы красок были изготовлены в лабораторных условиях ФГУП «ПО «Маяк». Характеристики образцов красок приведены в таблице.

Седиментационную устойчивость и прочность к истиранию противопригарной краски определяли по ГОСТ 10772-78. Укрывистость определяли по ГОСТ 8784-75. Возможность нанесения пневматическим методом определяли опытным путем с использованием пистолета-распылителя с диаметром сопла 1,5 мм.

Анализ результатов проведенных испытаний образцов противопригарных красок показал, что состав заявляемой противопригарной краски, по сравнению с прототипом, дает улучшенные показатели качества, а именно прочность к истиранию и возможность нанесения на графитовые формы пневматическим методом.

Изобретение относится к литейному производству, в частности к противопригарным термостойким краскам для графитовых литейных форм и стержней, наносимых на внутреннюю поверхность оснастки, и может быть использовано при получении отливок из химически-активных металлов и сплавов. Противопригарная краска содержит, мас.%: огнеупорный наполнитель в виде окиси иттрия (порошок с размером частиц не более 10 мкм) - 43, органическое связующее в виде карбоксиметилцеллюлозы технической - 1,13, клей эмульсионный поливинилацетатный (ПВА) - 3, вода - остальное. Технический результат заключается в создании качественной противопригарной краски для графитовой оснастки с высокой седиментационной устойчивостью, укрывистостью, прочностью покрытия к истиранию и возможностью нанесения пневматическим способом. 1 табл.

Противопригарная краска для графитовой литейной оснастки, содержащая огнеупорный наполнитель в виде окиси иттрия Y₂O₃, органическое связующее в виде карбоксиметилцеллюлозы технической и дополнительный пленкообразователь, отличающаяся тем, что в качестве дополнительного пленкообразователя она содержит клей эмульсионный поливинилацетатный (ПВА), при следующем соотношении компонентов, мас.%:

окись иттрия (порошок с размером частиц не более 10 мкм) 43,00 карбоксиметилцеллюлоза техническая 1,13 клей эмульсионный поливинилацетатный (ПВА) 3,00 вода остальное