Результат интеллектуальной деятельности: РАЗДЕЛИТЕЛЬНОЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ ЛИТЕЙНЫХ ПРЕСС-ФОРМ

Изобретение относится к литейному производству, а именно к изготовлению разделительных покрытий на основе огнеупорных наполнителей с жидкостекольным связующим, и может быть использовано для окрашивания пресс-форм, предназначенных для литья алюминиевых сплавов под низким давлением.

Известен наполнитель противопригарных красок для литейных форм и стержней [Заявка на изобретение РФ №2012108754, МПК В22С 3/00, В22С 1/00, C09D 5/18 2013], содержащий в качестве основы один или несколько порошков тугоплавких материалов и добавку одного или нескольких менее тугоплавких оксидов металлов при следующем соотношении компонентов, мас. %:

- ZrSiO₄, ZrO₂, TiO₂, Al₂O₃, SiO₂, MgO, Cr₂O₃ - 85-99,8;

- Pb₃O₄, PbO, PbO₂, Cu₂O, CuO, ZnO, BiO, Bi₂O₃, MoO₃, SnO - 0,2-15.

Однако покрытие на основе данного наполнителя не обеспечивает требуемого качества поверхности готовых отливок, получаемых литьем под низким давлением.

Известен состав краски для литейных пресс-форм и кокилей [Вейник А.И. Испытания кокильных красок на теплопроводность. / А.И. Вейник. - Москва: Машгиз, 1956. - 232 с.], содержащий, мас. %:

- мел - 8,0;

- окись цинка - 5,5;

- двуокись титана - 4,0;

- жидкое стекло - 4,5;

- вода - 78.

Данная краска обладает относительно низким коэффициентом теплопроводности (0,4 Вт/м*К), недостаточной прочностью на истирание, а также плохой седиментационной устойчивостью за счет грубодисперсного наполнителя.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка разделительного покрытия, обладающего высокими технологическими свойствами и позволяющего повысить качество поверхности точных тонкостенных отливок из алюминиевых сплавов, получаемых литьем под низким давлением.

Достигается это тем, что в разделительном покрытии для литейных пресс-форм, содержащем в качестве наполнителя двуокись титана, воду, а в качестве связующего - жидкое стекло, согласно изобретению, в качестве наполнителя содержит двуокись титана с размером частиц до 1 мкм, тальк с размером частиц до 25 мкм, пылевидный кварц с размером частиц до 10 мкм, сульфат бария с размером частиц до 6 мкм, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

- двуокись титана с размером частиц до 1 мкм - 3-6;

- тальк с размером частиц до 25 мкм - 1-4;

- пылевидный кварц с размером частиц до 10 мкм - 0,5-2;

- сульфат бария с размером частиц до 6 мкм - 0,5-3;

- жидкое стекло - 6-11;

- вода - остальное.

Основную часть составляет наполнитель диоксид титана, придающий разделительному покрытию белый цвет, высокую укрывистость, химическую и термическую стойкость (температура плавления 1834°С). Наряду с диоксидом титана термическую стойкость покрытию придает пылевидный кварц (температура плавления 1713°С), тепловое расширение которого компенсируется теплоизоляционными свойствами талька (температура плавления 1530°С). Чешуйчатое строение талька придает поверхности покрытия эффект скольжения, что облегчает извлечение отливки из пресс-формы и уменьшает износ слоя покрытия. Сульфат бария (температура плавления 1580°С) так же компенсирует тепловое расширение пылевидного кварца, придает покрытию белый цвет и хорошую огнеупорность.

Применение жидкого стекла в качестве связующего для наполнителя, указанного состава, особенно в сочетании с пылевидным кварцем и тальком, позволяет получить повышенную прочность слоя покрытия на поверхности пресс-формы.

Использование наполнителя указанного фракционного состава позволяет обеспечить покрытию хорошие технологические свойства и добиться улучшения качества поверхности отливок, в том числе снижения шероховатости. Увеличение фракции входящих в состав покрытия порошков - двуокиси титана сверх 1 мкм, талька сверх 25 мкм, пылевидного кварца сверх 10 мкм и сульфата бария сверх 6 мкм - ведет к снижению седиментационной устойчивости покрытия, за счет оседания тяжелых частиц, а также к неоднородности слоя покрытия на пресс-форме.

Введение огнеупорных наполнителей в меньших количествах, чем предлагаемые (двуокись титана <3%, тальк <1%, пылевидный кварц <0,5% и сульфат бария <0,5%), не обеспечивает необходимой термостойкости слоя покрытия на пресс-форме. Превышение же предлагаемого содержания наполнителя (двуокись титана >6%, тальк >4%, пылевидный кварц >2% и сульфат бария >3%) изменяет консистенцию жидкого покрытия, снижая его технологические свойства.

Пределы содержания жидкого стекла в составе покрытия определяются тем, что недостаточное его количество (<6%) приводит к снижению сцепляемости компонентов мелкодисперсного наполнителя. Напротив, превышенное содержание связующего (>11%) влечет за собой растрескивание слоя покрытия при нагреве пресс-формы.

Приготовление покрытия осуществляют следующим образом.

Смесь порошков огнеупорного наполнителя засыпают в краскомешалку и перемешивают с жидким стеклом до получения однородной пастообразной массы. Для приготовления суспензии пасту перемешивают с водой до необходимой плотности. Литейная пресс-форма окрашивается с помощью распылительного пистолета. В зависимости от типа отливки, для получения гладкой поверхности, наносится слой покрытия толщиной 30-50 мкм.

В таблице 1 приведены составы и технологические свойства покрытия с учетом заявляемых и заграничных пределов (примеры 2-6) в сравнении с прототипом (п. 1), определенные согласно ГОСТ 10772-78.

Влияние гранулометрического состава наполнителя на свойства покрытия приведено на основе оптимального заявляемого состава в примерах 7-9.

Для исследования влияния предлагаемых составов на жидкотекучесть силуминов проводились измерения проб из сплава АК12, отлитых по окрашенной спиральной форме (ГОСТ 16438-70) при одинаковом режиме заливки.