[科普中国]-模喷涂料

为了防止合金钢模过早失效而报废，必须在铜液和合金钢模之间 形成一层有效的“隔离膜” 一一喷涂料，以降低高温铜液对合金钢模的热损伤及热冲蚀。目前，铜板浇铸用合金钢模的喷涂料以硫酸钡为主。

一种铜板浇铸用合金钢模喷涂料及其制备方法技术领域本发明属于合金钢模喷涂料技术领域。具体涉及一种铜板浇铸用合金钢模喷涂料及其制备方法。

背景技术铜板浇铸是炼铜工业中重要的环节，其主要过程是将熔融的铜液倾倒至合金钢模中，浇铸成重量、尺寸一致的铜板，然后送往电解车间进行电解。因此，浇铸铜板的性能（尺寸、规格等）直接影响到后续电解铜的质量。熔融铜液的浇铸是在合金钢模（钢模尺寸规格一定）中完成的，熔融铜液温度约1200°C，直接倾倒至合金钢模中，合金钢模遭受铜液的侵蚀作用，其表面温度由室温急剧上升，浇铸过程中合金钢模受热应力、相变应力、机械应力等共同作用而产生微小网状裂纹，随着浇铸次数的增加，微裂纹逐渐扩展，形成龟裂导致合金钢模损坏。合金钢模损坏的主要形式包括尖角、拐角处开裂/龟裂、磨损和冲蚀；浇铸过程中，合金钢模底部受压不易损坏，但合金钢模边缘受拉应力而易产生裂纹损坏。由于合金钢模费用约占整个浇铸生产成本的10~15%，所以合金钢模的使用寿命成为铜板浇铸生产系统经济性的重要因素。因此，为了防止合金钢模过早失效而报废，必须在铜液和合金钢模之间形成一层有效的“隔离膜” 一一喷涂料，以降低高温铜液对合金钢模的热损伤及热冲蚀。

目前，铜板浇铸用合金钢模的喷涂料以BaSO4为主，这是由于BaSO4不仅具有良好的化学惰性，而且硬度低（莫氏硬度3~3.5）、易加工，能增强粉末喷涂料的流平性和保光性，并且与大多数喷涂料均有较好的兼容性，可使粉末涂料在喷涂工艺中达到理想的涂膜厚度；但选用BaSO4作为合金钢模的喷涂料时，喷涂料的韧性较差，进而降低了喷涂料的成膜率，易导致铜板表面产生气孔，降低了铜板表面的光洁度；此外，铜板表面残留的BaSO4由于化学惰性较强而不易去除，进而被带入电解槽中，对铜板的电解不利。

发明内容本发明旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种成本低、工艺简单和无环境污染的铜板浇铸用合金钢模喷涂料的制备方法，用该方法制备的铜板浇铸用合金钢模喷涂料韧性好、成膜率高、机械强度大和残留的喷涂料易于从铜板表面除去。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案的具体步骤是：

第一步、在45~55 °C水浴条件下，按硅酸钠：无水柠檬酸：水的质量比为（1.0~2.0）： (0.1~0.5）： 100,，硅酸钠、无水柠檬酸和水置入容器中，搅拌25~30分钟，制得硅酸钠溶液；

第二步、向硅酸钠溶液中加入占硅酸钠溶液1~8wt%的滑石粉、1~8wt%的云母粉、1~3wt%的石膏粉、1~5wt%的钛白粉、0.1~0.3wt%的聚乙二醇200和0.1~0.2wt%的乙酰丙酮，超声分散20~25分钟，搅拌10~15分钟，制得铜板浇铸用合金钢模喷涂料。

上述技术方案中：

所述硅酸钠的Na2SiO3含量≥95wt%；

所述无水柠檬酸的C6H8O7含量≥96wt%；

所述滑石粉的粒度≤0.1μm，滑石粉的主要化学成分是：MgO为25~30wt%，SiO255~60wt%， Fe2O3小于等于1wt% ；

所述云母粉的粒度≤0.1μm，云母粉的主要化学成分是：A12O3为25~30wt%，SiO2为45~50wt%，Fe2O3小于等于1wt% ；

所述石膏粉的粒度≤0.1μm，石膏粉的CaSO4含量≥77wt%；

所述钛白粉的粒度≤0.1μm，钛白粉的TiO2含量≥95wt%，主要物相为金红石相；

所述聚乙二醇200为分析纯；

所述乙酰丙酮为分析纯；

所述超声分散功率多1000W。

由于采取上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：

1、本发明选用的原料来源丰富，成本低廉，能显著降低铜板浇铸用合金钢模喷涂料的生产成本；

2、本发明无需特殊的生产设备和处理技术，节省劳动力资源，工艺流程简单；

3、本发明所制备的铜板浇铸用合金钢模喷涂料无毒害液体/气体形成，无环境污染；

4、本发明利用硅酸钠水解所形成的“-Si-O-”结构为骨架，保障了喷涂料的韧性，提高了喷涂料的成膜率；同时，“-Si-O-”的相互交错形成空间网状结构，增强了喷涂料的机械强度。

5、本发明中滑石粉、云母粉和石膏粉等原料的物理化学活性较好，残留的喷涂料易于从铜板表面除去。

本发明所制备的铜板浇铸用合金钢模喷涂料，经测定：喷涂成膜率为98.0~98.5%。因此，本发明具有成本低廉、工艺简单和无环境污染的特点；所制备的铜板浇铸用合金钢模喷涂料韧性好、成膜率高、机械强度大且残留的喷涂料易于从铜板表面除去。

具体实施方式（1）实施例1

本实施例所述的制备方法的具体步骤是：

第一步、在45~55 °C水浴条件下，按硅酸钠：无水柠檬酸：水的质量比为（1.0~1.4）： （0.1~0.2）： 100,，硅酸钠、无水柠檬酸和水置入容器中，搅拌25~30分钟，制得硅酸钠溶液；

第二步、向硅酸钠溶液中加入占硅酸钠溶液1~5wt%的滑石粉、1~5wt%的云母粉、1~2wt%的石膏粉、1~4wt%的钛白粉、0.1~0.2wt%的聚乙二醇200和0.1~0.2wt%的乙酰丙酮，超声分散20~25分钟，搅拌10~15分钟，制得铜板浇铸用合金钢模喷涂料。

本实施例制备的铜板浇铸用合金钢模喷涂料，经测定：喷涂成膜率为98.0~98.2%。

（2）实施例2

一种铜板浇铸用合金钢模喷涂料及其制备方法。本实施例所述的制备方法的具体步骤是：

第一步、在45~55 °C水浴条件下，按硅酸钠：无水柠檬酸：水的质量比为（1.2~1.6）： （.2~0.3）： 100,，硅酸钠、无水柠檬酸和水置入容器中，搅拌25~30分钟，制得硅酸钠溶液；

第二步、向硅酸钠溶液中加入占硅酸钠溶液质量2~6wt%的滑石粉、2~6wt%的云母粉、1~2wt%的石膏粉、1~4wt%的钛白粉、0.1~0.2wt%的聚乙二醇200和0.1~0.2wt%的乙酰丙酮，超声分散20~25分钟，搅拌10~15分钟，制得铜板浇铸用合金钢模喷涂料。

本实施例制备的铜板浇铸用合金钢模喷涂料，经测定：喷涂成膜率为98.1 ~98.3%。

（3）实施例3

一种铜板浇铸用合金钢模喷涂料及其制备方法。本实施例所述的制备方法的具体步骤是：

第一步、在45~55°C水浴条件下，按硅酸钠：无水柠檬酸：水的质量比为（1.4~1.8）：（0.3~0.4）：100，硅酸钠、无水柠檬酸和水置入容器中，搅拌25~30分钟，制得硅酸钠溶液；

第二步、向硅酸钠溶液中加入占硅酸钠溶液质量3~7wt%的滑石粉、3~7wt%的云母粉、2~3wt%的石膏粉、2~5wt%的钛白粉、0.2~0.3wt%的聚乙二醇200和0.1~0.2wt%的乙酰丙酮，超声分散20~25分钟，搅拌10~15分钟，制得铜板浇铸用合金钢模喷涂料。

本实施例制备的铜板浇铸用合金钢模喷涂料，经测定：喷涂成膜率为98.2~98.4%。

（4）实施例4

一种铜板浇铸用合金钢模喷涂料及其制备方法。

本实施例所述的制备方法的具体步骤是：

第一步、在45~55 °C水浴条件下，按硅酸钠：无水柠檬酸：水的质量比为（1.6~2.0） ： （0.4~0.5） ： 100，将硅酸钠、无水柠檬酸和水置入容器中，搅拌25~30分钟，制得硅酸钠溶液；

第二步、向硅酸钠溶液中加入占硅酸钠溶液质量4~8wt%的滑石粉、4~8wt%的云母粉、2~3wt%的石膏粉、2~5wt%的钛白粉、0.2~0.3wt%的聚乙二醇200和0.1~0.2wt%的乙酰丙酮，超声分散20~25分钟，搅拌10~15分钟，制得铜板浇铸用合金钢模喷涂料。

本实施例制备的铜板浇铸用合金钢模喷涂料，经测定：喷涂成膜率为98.3~98.5%。

优势本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：

1、 本具体实施方式选用的原料来源丰富，成本低廉，能显著降低铜板浇铸用合金钢模喷涂料的生产成本；

2、 本具体实施方式无需特殊的生产设备和处理技术，节省劳动力资源，工艺流程简单；

3、 本具体实施方式所制备的铜板浇铸用合金钢模喷涂料无毒害液体/气体形成，无环境污染；

4、 本具体实施方式利用硅酸钠水解所形成的“-Si-O-”结构为骨架，保障了喷涂料的韧性，提高了喷涂料的成膜率；同时，“-Si-O-”的相互交错形成空间网状结构，增强了喷涂料的机械强度。

5、本具体实施方式中滑石粉、云母粉和石膏粉等原料的物理化学活性较好，残留的喷涂料易于从铜板表面除去。本具体实施方式所制备的铜板浇铸用合金钢模喷涂料，经测定：喷涂成膜率为98.0~98.5%。

因此，本具体实施方式具有成本低廉、工艺简单和无环境污染的特点；所制备的铜板浇铸用合金钢模喷涂料韧性好、成膜率高、机械强度大且残留的喷涂料易于从铜板表面除去。1

本词条内容贡献者为:

胡建平 - 副教授 - 西北工业大学