Противопригарная краска для литейных форм и стержней

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11) 553035

1,:,. с (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15.08.75 (21) 2178449/02 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 05.04.77,Бюллетень № 13 (45) Дата опубликования описания 25.05.77 (51) М. Кл.о

B 22 С 3/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 621,744, .079(088,8) (72) Авторы изобретения

В. Н. Иванов и A. Q. Чупхова

Московский трижды ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции (71) ЗанвнтЕль и ордена Тп дового Красного Знамени автомобильный завод имени И. A. Лихачева (54) ПРОТИВОПРИГАРНАЯ КРАСКА ДЛЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ

И СТЕРЖНЕЙ

Изобретение относится к области литейного производства, а именно к составам про» тивопригарных красок для литейных форм и стержней.

Известны краски, содержашие в качестве

5 связуюшего органические соединения, например сульфитно-спиртовую барду, декстрин, пульвербакенит (11 .

Эти краски дешевы и недефицитны, однако, обладают высокой газотворностью и малой огнеупористостью.

Для повышения огнеупорности красок используют элементоорганические связуюшие, например кремнийорганические лаки (2), гид-1 ролизованные растворы этилсиликата (3), Эти связуюшие удорожают краску, требуют использования пожароопасных и летучих органичес ких растворителей. Газотворность покрытия понижается, однако, остается достаточно вы- о с окой.

Применение широко распространенного, дешевого минерального связуюшего — водных растворов жидкого стекла — значительно понижает противопригарные свойства краски (4) 5

В числе других минеральных связуюших для красок заслуживают внимания водные растворы фосфатов некоторых металлов, как обеспе чиваюшие высокую огнеупорность и низкую газотворность противопригарных композиций.

Наиболее близкой к описываемому изобпетению по технической сушности и достигаемому результату является противопригарная краска, содержашая наряду с огнеупорным наполнителем ортофосфорную кислоту, гидроокись алюминия, окись хрома, воду и фпкюрит(5). Связуюшим в этой композиции является продукт реакции гидроокиси алюминия и окиси хрома с ортофосфорной кислотойхромоа..юмофосфат.

Для повышения седиментационной устойчивости суспензии и получения высокой кроюшей способности в сост ав введена структуррирующая добавка — фпюирит (СаР ) в количес тве 0,8-1,5%. Известная краска отверждаетоя о при нагреве до 300-350 C.

Основными недостатками этой краски явпяется необходимость сушки ее при высокой температуре, присутствие в композиции зна553035 чительного количества плавикового шпата (флюорита), который образует легкоплавкие соединения, снижая огнеупорность и противопригарные свойства покрытия, повышенная газотворность краски. 5

Белью изобретения является обеспечение способности противопригарной краски к самозатвердеванию на рабочей поверхностиформ и стержней и снижение ее газотворности.

Йля достижения поставленной цели пред- 1о лагаемая противопригарная краска для литейных форм и стержней, вкпючаюшая огнеупорный наполнитель, воду и оргофоефорную кислоту, дополнительно содержит соляную кислоту и мелкодисперсное порошкообразное веше-15 ство, выбранное из следуюшего ряда металлсодержаших соединений: медь, железо, цинк, окислы указанных металлов, гидроокиси указанных металлов, в весовом соотношении в пересчете на чистый металл с ортофосфорной 20 кислотой 1: (3-6), при следуюшем соотношении ингредиентов, вес. %:

Вода 2333

Ортофосфорная кислота (в пересчете на безводный продукт) 0,45-4,20>5

Соляная кислота (в пересчете на условный безводный продукт)0,07 0,25

Мелкодисперсное порошкообразное вешество, выбранное из указанного ряда металлсодержаших соединений

30 (в пересчете на чистый металл) 0,15-0,70

Огнеупорный наполнитель Остальное.

Содержание кислот в составе указано в пересчете на безводный продукт. Имеется в виду, что могут быть использованы кислоты любой концентрации. В зависимости от этогс. следует производить пересчет состава на сс держание в них безводного НСРи Н 70 в указанных пределах.

Например, в соляной кислоте плотностью 4О

1,149 г/см безводного продукта (НСЦ) соЬ держится 30% остальное — вода, а в ортофосв

Э форной кислоте плотностью 1,689 г/см содержится 85% Н РО, остальное - вода.

Следовательно, для йриготовления 1 кг крас- 5 ки, содержашей 1,5% Н Р04 и 0,2% НС0, следует ввести кислоты указанной плотности

1 000 15 ортофосфорной = 17,64;

100 х0,85

1000х0 2 соляной

100 х 0,30

Следует учитывать воду, содержашуюся в растворах кислот, при дозировке воды в крас55

Предпочтительнее использование соляной

Ь кислоты плотностью 1,10-1,19 г/см и ор3 тофосфорной - 1,25-1,85 г/см .

Соляная кислота обеспечивает быстрое и полное растворение металлического порошка, окислов ипи гидроокисей.

В ее отсутствие реакция образования вяжуших фосфатов затухаег из-за возникновения пленки плохо растворимых продуктов ре» акции на частицах металла, окислов или гидроокисей. Полностью диссоциируя в воде, соляная кислота обеспечивает постоянное присутствие в растворе ионов Н, что способствует образованию вяжуших кислых фосфатов. Будучи летучей, соляная кислота испаряется при сушке покрытия, а оставшиеся фосфаты цементируют слой.

При содержании соляной кислоты ниже нижнего предела ухудшается способность краски к самозатвердеванию, а при содержании ее выше верхнего предела ухудшаются санитарно-гигиенические условия труда.

Содержание металлсодержаших соединений указанного ряда приведено.в пересчете на чистый мегалл. В этом случае, если в качестве металлсодержашего соединения в краске используется окись или гидроокись меди, железа или цинка, обшее содержание этого ингредиента определяется с учетом грамм-атомного соотношения металла и кислорода в окисле или металла и гидроксипа в гидроокиси.

Найденное экспериментально оптимальное соотношение между металлом и ортофосфорной кислотой 1:(3-6) позволяет получить фосфаты, обладаюшие высокими вяжушими свойствами. а потому гарантируюшие образование прочного покрытия при низкой концентрации их в составе.

При изменении указанного соотношения, а также при содержании металлсодержашего соединения ниже нижнего и выше верхнего пределов снижается прочность покрытия посо ле его затвердевания при 20 С, а в последо нем случае и прочность покрытия при 900 С.

В качестве наполнителя могут быть использованы вылевидные материалы: кристаллический или плавленый кварц, электрокорунд, шамот, циркон, окись ииркония. Если наполнитель получен размолом трубодисперсного материала с использованием стальных или чугунных мелюших средств, металлическое железо и его окислы содержатся в нем в виде примесей в количестве 0,1-1,0%.

Эту примесь следует учитывать при определении содержания ингредиентов. Вводимое таким образом железо, частицы которого образовались в процессе скалывания при размоле,химически высоко активно, поскольку имеет свежие сколы, дефекты кристаллической решетки, ненасышенные химические связи, Предлагаемый состав может быть использован как готовая литейная кжска для форм и стержней или как основа для получения

553035 такой краски. B последнем случае в нее можно дополнительно вводить различные известные добавки, с которыми состав хорошо совмещается, например графит для получения восстановительной атмосферы, закись желе- с за для увеличения теплопроводности покрытия.

Реологические и структурные свойства предлагаемого состава можно регулировать малыми добавками поверхностно-активных вешеств (ПАВ). С помошью ПАВ, разжижаюших суспензию, может быть увеличена проникаюшая способность состава. Структурируюшие ПАВ повышают его седиментационную устойчивость и кроюшую способность. 1s

Предлагаемый состав представляет собой суспензию. Его готовят перемешиванием всех компонентов в мешалке с числом оборотов 1200-2800 в минуту в течение 3060 мин.Слой покрытия на форме или стерж- д не отверждается как при подсушке при темо пературе 150-300 С, так и в нормальных условиях. Покрытие негазотворно, обладает значительиой прочностью при высокой температуре, не образует пригаров на отливках. 25

Пример 1. Приготавливают краску следуюшего состава (в вес.%): вода - 27,7, ортофосфорная кислота — 1,02, соляная кислота 0,1 электрокорунд — 70,95, железо - 3C

0,23, отношением: НэР«,« =1:4.4. В мешалку с числом оборотов 2400 в минуту последовательно загружают 5 л 850 мл воды, 150 мл ортофосфорной кислоты плотностью э

1,7 г/см, 50 мл соляной кислоты плот- 35

Э ностью 1,17 г/см, 15 кг электрокорунда и 67,5 r тонкоизмельченной железной окалины, содержашей 50 r железа. Составляющие перемешивают в течение 30 мин. Окрашенные окунанием стержни подсушивают на 40 воздухе в течение 30 мин, затем стержни

Таблица

Содержание ингредиентов красох (в вес.%) Наименование ингредиентов предложенной известной

30,0

29,0

2,0

8,3

0,15

7,0

Окись хрома Ортсфосфорная кисло-а (в пересчете на безводный продукт) Соляная кислота

/в пересчете на безводный продукт/ проставляют в форму, которую заливают сталью. Отливки не имеют пригара, брак по ужиминам и газовым раковинам отсутствует.

Образцы для оценки прочности краски в холодном и горячем состоянии готовили следуюшим образом. Фторопластовую пластину с углублением 40 х 20 х 3,5 мм погружали в краску. Затем извлекали, давали стечь избытку суспензии. Полученный слой высушивали в течение 2-3 час в нормальных условиях. Затем операции нанесения и сушки повторяли. Четырехслойный образец имел толшину 3,5-4,0 мм, После высушивания четвертого слоя образец извлекали из подложки и испытывали на прочность при статическом изгибе при о

20 и 900 С на приборе конструкции ЗИЛ.

Прочность образцов краски по примеру

1 следуюшая: при 20 С 18 хгс/см, при о Ъ

900 С - 24 кгс/см .

Пример 2. Состав краски соответствует указанному в примере 1 с тем отличием, что в качестве наполнителя использова« ли пылевидный кристаллический кварц марки КП-3, полученный помолом кварцевого песка в шаровых мельницах со стальными шарами Пылевидный кварц содержит в своем составе 0,315 вес.% мелкодисперсного металлического железа. В мешалку последовательно загружают: воды — 5 л 850 мл, ортофосфорной кислоты - 150 мл, соляной кислоты - 50 мл, пылевидного кварца, содержашего железо — 15,05 кг. о

Прочность образцов ппи изгибе при 20 С составляет 23,5 кгс/см, а при 900 С—

25,6 кгс/см . Качество поверхности отливок аналогично примеру 1.

Пример 3. Описанным в примере 2 способом приготавливают предлагаемую краску, а также краску известного состава f5).

Составы красок приведены в таблице.

Продолжение табл,.

Наименование ингредиентов

Содержание ингредиентов красок (ввес.%) предложенной известной

Гидроокись алюминия

Флюорит

67,85

52,8

Пылевидный кварц

Оба типа краски подсушивались для уда- 15 о ления влаги при 7 0 С, другие .образцы крао сок подсушивались при 350 С в течение одного часа.

Газотворность красок/см на 1 r краски/

3 следующая: 20

Известная краска (70 С) 24.,0 (350 С) 10,4

Предложенная краска (70 С) 5,2 (350ОС) 1,3

Таким образом, газотворность предложен-25 ной краски в 5-8 раз ниже, чем известной.

Пример 4. Описанным в примере 1 способом приготавливают краску следующего состава, вес. %: 30 воды — 27,3, ортофосфорной кислоты — 0,45, соляной кислоты — О, 1, мелкодисперсного плавленого кварца - 72,0, закиси меди в пересчете на чистую медь - 0,15. Весовое отношение Cu Н Р0„=1:3. Прочность образ- 35 о а цов при изгибе при 20 С вЂ” 12 кгс/см, а о а при 900 С вЂ” 14 кгс/см .

Пример 5. Описанным в примере 1 способом приготавливают краску следующего состава (в вес. %):

40 воды - 23, ортофосфорной кислоты -4,2, соляной кислоты -О, 1, плавленого кварца -72, О, гидроокиси цинка в пересчете на цинк - 0,70.

Весовое отношение Еп . Н 70 =1:6. Прочность образцов при изгибе при 20оС-10 кгс/см, 4 а при 900оС вЂ” 35 кгс/см .

0,45-4,20

Из приведенных примеров следует, что предложенные составы противопригарной краски обеспечивают получение самозатвердеваюших малогазотворных красок. Дополнительным преимушеством предложенной краски является ее низкая себестоимость.

Тираж 1057

Подписное

ЦНИИПИ Заказ 169/36

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4

Пылевидный кварц, содержаший

0,3 вес.% железа

Формула изобретения

Противопригарная краска для литейных форм и стержней, включаюшая огнеупорный наполнитель, воду, ортофосфорную кислоту, о т л и ч а ю ш а я с я тем, что, с целью ее самозатвердевания на рабочей поверхности форм и стержней, снижения ее газотворности, она дополнительно содержит соляную кислоту и мелкодисперсное порошкообразное вешество, выбранное из следуюшего ряда металлсодержаших соединений: медь, железо, цинк, окислы указанных металлов, гидроокиси указанных металлов в весовом соотношении в пересчете на чистый металл с ортофосфорной кислотой 1."(3-6), при следуюшем соотношении ингредиентов, вес. 9 :

Вода 23-33

Ортофосфорная кислота (в пересчете на безводный продукт)

Соляная кислота (в пересчете на условный безводный продукт) 0,07-0,25

Мелкодисперсное порошкообразное вещество, (в пересчете на чистый металл) 0,15-0,70

Огнеупорный наполнитель Остальное .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Литейное производство, 1974, № 11, с. 22.

2. Литейное производство, 1973, ¹10, с. 35-36.

3. Авторское свидетельство СССР №400403, В 22 С 3/00, 1972 г.

4. Авторское свидетельство СССР №415080, В 22 С 3/00, 1972

5. Авторское свидетельство СССР

¹407625, В 22 С 3/00, 1972 г.