Противопригарное покрытие для литейныхфОРМ и СТЕРжНЕй Советский патент 1981 года по МПК B22C3/00 

1

Изобретение относится к области литейного производства, в частности, к противопригарным покрытиям для литейных форм и стержней, используемых преимущественно для стального литья.

Известно противопригарное покрытие, включаюп;ее, гидролизованный этилсиликат, глицерин и воду при заданном соотношении ингредиентов 1. Глицерин введен в состав покрытия для повышения его «сырой прочности и создания восстановительной атмосферы на границе раздела металл-форма. Однако при изготовлении стального литья добавки органических материалов снижают противопригарные свойства покрытий, так как при их термическом разложении выделяются восстановительные составляюш,ие, препятствуюш,ие окислению металла и образованию легкоотделимого пригара.

Известно также противопригарное покрытие, содержащее дистен-силлматнит, хлористый аммоний, гидрол ДС и жидкое стекло, при заданном соотношении ингредиентов )2. Однако в этом покрытии в процессе перемешивания происходит интенсивная коагуляция жидкого стекла за счет его реакции с хлористым аммонием с образованием хрупкой структуры скоагулированного геля кремнекислоты.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является покрытие, включающее жидкое стекло, воду, алифатический спирт и огнеупорный наполнитель, при заданном соотношении ингредиентов 3.

Недостатком указанного покрытия является неудовлетворительные свойства покрытия после нанесения его на поверхность форм и стержней, в частности, низкая податливость, склонность к трещинообразованию и низкие противопригарные свойства. при изготовлении стального литья.

Целью изобретения является повышение седимёнтационной устойчивости и термостойкости покрытия.

Указанная цель достигается тем, что противопригарное покрытие, включающее жидкое стекло, воду, алифатический спирт и огнеупорный наполнитель, дополнительно содержит хлористый аммоний при следующем соотношении ингредиентов, вес. %: Жидкое стекло2-6

Алифатический спирт0,2-1,8

Хлористый аммоний0,2-2,5

Вода25-30

Огнеупорный наполнитель Остальное В качестве алифатического спирта покрытие содержит одноатомный спирт этаНОЛ или многоатомный спирт глицерин.

Для мелкого стального литья применяют покрытие, содержащее в качестве алифатического спирта этанол, для крупного стального литья применяют покрытие, содержащее в качестве алифатического спирта глицерин.

Сущность изобретения состоит в том, что предварительно перемешанный с алифатическими спиртами хлористый аммоний значительно слабее реагирует с жидким стеклом, так как реакционная поверхность его частиц оказывается изолированной пленками спирта, например, глицерина, от жидкого стекла. Вместе с этим, хлористый аммоний диффузионно вступает во взаимодействие со спиртом и понижает его химическую активность, по отношению к жидкому стеклу, этот процесс многоступенчатый. Сначала происходит разложение хлористого аммония на границе раздела поверхности его твердых частиц со спиртом с образованием водного раствора хлористого водорода, затем последний вступает в реакцию замещения со спиртом, например, глицерином, с образованием глицерата хлора, т. е. происходит взаимное влияние хлористого аммония в спирте, вызывающее снижение их активности к жидкому стеклу. Поэтому в исходном состоянии смесь противопригарного покрытия сохраняет высокую живучесть.

Вместе с тем, за счет сравнительно слабого взаимодействия спирта с жидким стеклом происходит частичная коагуляция последнего с образованием слабо коагулированной эластичной структуры геля поли «рной кремнекислоты. Поэтому противопригарная смесь приобретает высокую седиментационную устойчивость. При нанесении покрытия на поверхность формы или стержня процесс взаимодействия спирта с жидким стеклом интенсифицируется, в результате чего происходит быстрее упрочнение покрытия. При этом упрочнение происходит практически по всему объему покрытия с сохранением эластичной, пространственной структуры геля полимерной кремнекислоты. Это способствует пластической релаксации возможных напряжений в слое покрытия и оно сохраняет целостность, исключая образование таких дефектов, как трещины и шелушение, свойственные покрытиям на жидком стекле.

По этой же причине покрытие хорошо удерживается на поверхности формы или стержня и при интенсивном нагреве в процессе заливки формы, что обеспечивает высокую термостойкость покрытия. Хорошие противопригарные свойства покрытия при

изготовлении стального литья проявляются

в том, что при формировании отливки, выделяющиеся из покрытия при термическом разложении спирта, восстановительные составляющие вступают во взаимодействие с .хлористым аммонием и нейтрализуется им.

Кроме этого между хлоридами покрытия и металлом отливки происходит химическая реакция образования треххлористого железа, способствующего образованию легкоотделимого пригара.

Таким образом, противопригарные покрытия указанных составов приобретают новые свойства от совместного введения жидкого стекла, спирта и хлористого аммония, в частности, покрытия приобретают высокую седиментационную устойчивость и устойчивость против трещииообразования покрытия после высушивания и при высокотемпературном облучении, а так же улучшают свои противопригарные свойства.

В покрытиях по изобретению применяют любые известные огнеупорные наполнители, но наиболее предпочтительными являются пылевидный кварц марок КП 1,2,3 (ГОСТ 9077-59) и дистенсиллиманит, так как с их применением получены наилучшие результаты, что объясняется, по-видимому, лучщим сродством наполнителя и связуемого, содержащих одну и ту же фазовую составляющую - кремнезем.

В качестве связующего используют жидкое стекло различных марок, но наиболее предпочтительной является марка В с содержанием кремнезема 29-35%.

Покрытия готовят следующим образом. Сначала предварительно перемешивают спирт, например, глицерин, с хлористым аммонием. В мешалку загружают огнеупорный наполнитель, жидкое стекло и воду и перемешивают до получения однородной массы. В последнюю очередь в смесь добавляют перемешанные спирт с хлористым аммонием. Покрытия применяют с плотностью 1,6-1,9 г/см.

Покрытия с малой плотностью применяют при нанесении его на формы или стерл ни из пульверизатора. Более плотные покрытия применяют при окрашивании форм и стержней кистью.

Составы и свойства покрытия приведены в таблицах 1 и 2.

Пижний предел содержания алифатического спирта целесообразно держать 0,2 вес. %, при котором его влияние на свойства покрытий становится заметным. Верхний предел содержания алифатического спирта целесообразно держать около 1,8 вес. %, так как больше, чем 1,8 вес. % содержания, при практически одинаковом влиянии экономически нецелесообразны.

Влияние хлористого аммония становится заметно при содержаниях 0,2 вес. %. При содержаниях больших, чем 2,5 вес. %, окислительный эффект хлористого аммония сохраняется, но экономически не выгоден. Поэтому пределы содержания хлористого аммония выбраны от 0,2 до 2,5 вес. %.

Покрытие по изобретению имеет высокую податливость, т. е. при тепловом ударе покрытие, претерпевая тепловое расширение,

Таблица 1

не растрескивается, релаксируя тепловые напряжения, в чем также проявляется высокая термостойкость покрытия.

Реализация изобретения позволит получать стальные отливки без пригара, 2-3 класса чистоты.

Формула изобретения

Таблица 2

Жидкое стекло2-6

Алифатический спирт0,2-1,8

Хлористый аммоний0,2-2,5

Вода25-30

Огнеупорный наполнитель Остальное. 2. Противопригарное покрытие но п. 1, отличающееся тем, что в качестве алифатического спирта оно содержит одноатомный спирт этанол или многоатомный спирт глицерин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

3.Авторское свидетельство СССР № 526373, кл. В 22С 3/00, 1975.