ПРОТИВОПРИГАРНОЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ Российский патент 2022 года по МПК B22C3/00 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к деталям из железоуглеродистых сплавов, и может использоваться при разработке составов противопригарных красок для покрытий литейных форм и стержней.

Противопригарные покрытия (краски) представляют собой смесь веществ, где твердое вещество (средне- или высокоогнеупорные минеральные частицы) распределено в жидком веществе во взвешенном состоянии.

(Жуковский С.С. «Формовочные материалы и технологии литейной формы» Справочник. М: Машиностроение, 1993 г.).

Известен состав покрытия для литейных форм и стержней, включающий алюмохромфосфатное связующее, огнеупорный наполнитель на основе диоксида кремния (маршалит), отработанный ферритный катализатор производства синтетического каучука, состоящий из сложных оксидных соединений, и воду.

(SU 1646663, В22С 3/00, опубл. 07.05.1991 г.).

Это противопригарное покрытие имеет недостаточно высокие физико-механические характеристики, в части прочности, вязкости, седиментационной устойчивости и огнеупорности.

Наиболее близким по достигаемому результату и технической сущности является противопригарное покрытие для литейных форм и стержней, содержащая в качестве огнеупорного наполнителя маршалит (55-60%) с карбидом бора (5-10%).

(RU 2614479, В22С 3/00, опубл. 28.03. 2017 г.).

Недостатком указанного состава покрытия является наличие пригара на поверхности отливок из железоуглеродистых сплавов. Это связано тем, что маршалит (диоксид кремния), имеющий температуру плавления 1713°С, при нагреве претерпевает ряд полиморфных превращений, сопровождающие понижением его температуры плавления и увеличением объема, способствующее растрескиванию покрытия. При кристаллизации сплава маршалит (диоксид кремния) образует с окислами железа различные легкоплавкие силикаты, в частности пироксен и фаялит, имеющие температуру плавления 1200 и 1217°С, соответственно.

(Кукуй Д.М., Николайчик Ю.А. «Термодинамический анализ химических реакций в контактной зоне металл-противопригарное покрытие» журнал (Беларусь) Литье и металлургия, 3 (57), 2010, 51-56 с.).

Эти силикаты являются одной из основных причин возникновения химического пригара на поверхности отливок из чугунов и сталей, а при растрескивании покрытия - механических трещин.

Задачей изобретения и его техническим результатом является устранение химического, механического и других видов пригара на поверхности отливок из железоуглеродистых сплавов.

Технический результат достигается за счет повышения огнеупорности покрытия, так как замена маршалита, содержащего диоксид кремния в количестве (96-98%), на лейкоксеновый концентрат состоящий из диоксида кремния (40-41%) и диоксида титана (45-52%) обладающим более высокой огнеупорностью, чем маршалит. Диоксид титана химически устойчивое (инертное) вещество и при нагреве не претерпевает полиморфные превращения.

Так же противопригарное покрытие для литейных форм и стержней помимо алюмохромфосфатного связующего и воды, согласно изобретению дополнительно содержит лигносульфанат технический, бентонит и декстрин, а в качестве наполнителя оно содержит лейкоксеновый концентрат в виде порошка при следующем соотношении компонентов в мас.%:

Лейкоксеновый концентрат 55-60 Алюмохромфосфатное связующее 12-15 Лигносульфанат технический 0,2-5,0 Бентонит 0,5-3,5 Декстрин 0-4 Вода остальное

Наличие в составе покрытия лейкоксенового концентрата с температурой плавления 1550°С в количестве 55-60% позволяет придать покрытию высокую огнеупорность.

При содержании лейкоксенового концентрата свыше 60% существенно повышается вязкость покрытия, что приводит к неровности поверхности отливки, а при содержании менее 55% снижается термостойкость покрытия, что приводит к появлению пригара.

Наличие в составе покрытия алюмохромфосфатного связующего в количестве 12-15% позволяет придать покрытию необходимую вязкость и прочность.

При содержании алюмохромфосфатного связующего свыше 15% существенно повышается вязкость покрытия, что приводит к недостаточному смачиванию лейкоксенового концентрата, в результате чего лейкоксеновый концентрат не равномерно распределяется по объему покрытия, а при содержании алюмохромфосфатного связующего менее 12% покрытие приобретает пониженную вязкость, что приводит к расслаиванию и неравномерному распределению покрытия по поверхности стержней и литейных форм.

Наличие в составе покрытия порошка технического лигносульфаната в количествах 0,2-5,0% обеспечивает высокое упрочнение поверхностного слоя формовочной смеси за счет повышения проникающей способности покрытия. Увеличение содержания порошка технического лигносульфаната свыше 5% приводит к вспениванию покрытия (краски), что сопровождается появлением воздушных пузырьков в покрытии и как следствие образованию механического пригара на поверхности отливки, а понижение его содержания до менее 0,2% способствует снижению проникающей способности покрытия в поверхностный слой формовочной смеси и образованию механического пригара.

Наличие в составе покрытия бентонита и декстрина в количествах, соответственно, 0,5-3,5% и 0-4,0% обеспечивает повышенную сендиментационную устойчивость покрытия и прочность его сцепления с поверхностным слоем формовочной смеси.

При содержании бентонита и декстрина (3,5%+4,0%=7,5%) свыше 7,5% существенно повышается вязкость покрытия, что приводит к неровности поверхности отливки, а при понижении (0,5%+0%) менее 0,5% снижается сендиментационная устойчивость, что способствует снижению прочности и расслоению противопригарного покрытия и как следствие образованию пригара на поверхности отливки.

Технология приготовления покрытия (краски) состоит в смешивании порошков лейкоксенового концентрата, лигносульфаната технического, бентонита и декстрина в бегунах. После чего в бегуны небольшими порциями вводятся алюмохромфосфатное связующее, затем добавляют воду до плотности краски 1,5-1,6 г/см³. Приготовленный состав наносится на литейные формы и стержни методом окунания, с помощью кисти или пульверизатором.

Составы покрытий приведены в таблице 1.

Свойства покрытий приведены в таблице 2.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для покрытий литейных форм и стержней. Противопригарное покрытие содержит, мас.%: алюмохромфосфатное связующее - 12-15, лигносульфонат технический - 0,2-5,0, бентонит - 0,5-3,5, декстрин - 0-4, лейкоксеновый концентрат - 55-60 и воду. Диоксид титана, входящий в состав огнеупорного наполнителя – лейкоксенового концентрата, химически инертное вещество, обладающее высокой огнеупорностью и не претерпевающее полиморфных превращений при нагреве. Лигносульфонат технический улучшает смачиваемость формовочной смеси и упрочняет ее поверхностный слой. Декстрин совместно с бентонитом увеличивают структурирование покрытия и тем самым повышают его седиментационную устойчивость. Обеспечивается получение отливки с чистой поверхностью за счет повышенной термостойкости и трещиноустойчивости противопригарного покрытия. 2 табл.

Противопригарное покрытие для литейных форм и стержней, содержащее алюмохромфосфатное связующее и воду, отличающееся тем, что дополнительно содержит порошки лигносульфоната технического, бентонита и декстрина, а также, в качестве наполнителя, оно содержит лейкоксеновый концентрат в виде порошка, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

лейкоксеновый концентрат 55-60 алюмохромфосфатное связующее 12-15 лигносульфонат технический 0,2-5,0 бентонит 0,5-3,5 декстрин 0-4 вода остальное