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消失模涂料的用途和特点

时间:2017-12-23 作者: 点击:
消失模铸造用涂料的种类根据所用粘结剂的性质通常分为水基涂料、醇基涂料、树脂涂料等三种。水基涂料是指其粘结剂以水为溶剂,常用的粘结剂多种多样,如聚乙烯醇、CMC、水玻璃等。

消失模铸造用涂料的种类根据所用粘结剂的性质通常分为水基涂料、醇基涂料、树脂涂料等三种。
水基涂料是指其粘结剂以水为溶剂,常用的粘结剂多种多样,如聚乙烯醇、CMC、水玻璃等。水基涂料一般厚度较大(0.5~2mm),其强度也较醇基高,但是水基涂料的透气性一般较差,一般在水基涂料中需要加入少量的发泡剂。涂层烘干后,发泡剂在涂层中会产生大量的毛细孔,气化模分解产生的气体就是由这些毛细孔排出。
醇基涂料与树脂涂料的干燥速度较快,又称之为快干型涂料。快干型涂料中通常不需要加入发泡剂,涂层的透气性主要依靠涂料中的粘结剂或溶剂的挥发而产生。快干型涂层比水基涂层薄,所以其透气性也较好。
水基涂料中含有大量的毛细孔而对高温液态金属产生毛细吸力作用,使涂层清理时溃散性差,容易产生铸件粘砂现象。但对于水基涂料可以增加厚度而使涂层强度升高;醇基涂料防粘砂、针刺功能好,但其强度低。
这里需要注意的是,长期以来在铸造生产中通常有两种不正确的认识,一是过分强调涂料的透气性好坏,认为水基涂料的透气性差;二是认为醇基涂料虽然方便快捷但成本高昂,事实并非如此。
大量的实践表明,铸型中的气体能否迅速排除是涂层透气性、涂层厚度、真空度、型砂粒度等因素共同作用的结果。水基涂料与快干涂料相比,在相同厚度的条件下其透气性相差无几,更本不可能对消失模铸造工艺产生显著的影响。其次,虽然醇基涂料中原材料成本高,但其涂层比较薄,涂料用量少而且不必专门烘干、铸件清理方便,所以其综合成本反而比水基涂料要低。
对于厚大铸件、重要零件或某些关键部位,将这两种涂料结合起来使用效果很好,即内层用醇基涂料(≤0.5mm)而外层使用水基涂料。有时可以将这两种涂料交替使用,涂覆多层,铸件的防粘砂效果也十分理想。
消失模铸造涂料国内外的发展状况
80年代以前,我国对消失模铸造的研究主要集中在模样的设计、制作和装配以及铸件的形成过程中的物理化学现象等,对消失模铸造涂料的研究很少涉及到。90年代以后,国内对消失模铸造涂料研究的主要内容有涂料的透气性、涂层强度、涂料的组分以及流变性、涂料对充型过程及铸件缺陷的影响。其中,研究最多的是消失模铸造涂料透气性的测试方法。
目前国内、以生产球铁曲轴和管件为主的刚玉粉涂料的耐火度高、透气性、覆盖性、强度及韧性均优于其他石墨涂料和石英粉涂料。从涂料的透气性能上讲,无论是常温透气性还是高温透气性,生产铸钢件涂料是以铝矾土涂料为最高,其次是石英粉和棕刚玉,锆英粉涂料的透气性较低。目前,国内各种常规的铸型涂料也有不少人分别从耐火骨料、悬浮剂、粘结剂、载体和助剂等方面做了研究,成型配方有很多种,但是普遍存在着原材料价格昂贵、成本高、涂层表面质量质量不高的问题。
国内消失模铸造涂料的研发随着消失模铸造技术的发展有了长进,但专业化生产厂少,有些消失模铸造厂配制涂料供本厂使用。但普遍缺乏研发能力,甚至不具备基本的检测和质量控制手段。涂料也是制约消失模铸造技术在中国大规模推广和技术进步的瓶颈之一。
近年来国内愈来愈多的高端客户对消失模铸造涂料的需求量增加,所以涂料的国产化提到议事日程。美国亚什兰公司一直积极参与推动消失模铸造技术在全球包括中国的普及和进步,曾多次与国内同行交流并向国内介绍相关技术尤其是涂料技术。
在国外,研制的消失模铸造涂料都是专利产品,英国Fosrco MORNAL 公司研制的性能优良的styromol系列涂料,用于铁及非铁金属消失模,具有不同的保温性、透气性和耐火性。由Fosrco国际公司提供的涂料中加入少量冰晶石,使其在高温下形成活性高的NaF、AlF3等,可对模样热分解的碳产生吸附作用,使之不沉淀在铸件表面,从而消除皱皮等缺陷。在日本,已经开发出使用铸铝、铸铁、铸钢等不同类型铸件的系列涂料。涂料的组成和性能要求文献都有报道,并认为涂料的组成和透气性是关键。日本的消失模涂料,一般铸件是以SiO2做基材,铸钢以锆英粉做基材,并添加粘结剂、防腐剂等材料配制而成。为减轻铸钢件的增碳缺陷,涂料中还加入5%-8%的氧化性物质等。美国Robinson铸造公司,从硅砂、氧化铝和莫来石的耐火性开始试验了60-70种涂料,寻找一种能适合各种尺寸和形状的涂料。
7配制
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水基涂料配制过程大致是先将耐火材料、膨润土、无水碳酸钠等干料加入混砂机,干混10分钟左右,加入粘结剂溶液和少许水;湿混20~30分钟左右,将湿料倒入桶里,加入适量水后进行搅拌。最后在搅拌过程中加入各种添加剂。
生产实践证明,搅拌器的转速和搅拌时间会影响涂料的涂挂性能和沉淀情况。搅拌器转速高,搅拌时间长,涂料混合越均匀,不易沉淀,涂挂效果也很好。从工艺角度考虑,要求搅拌器的转速≥1380r/ min,搅拌时间>1h。
对于球磨机配制涂料,由于有球磨作用,能使涂料充分混合,达到胶质状态,涂挂的效果更好。其配制工艺是将耐火材料、活化膨润土和少许水先配成膏状涂料(水份占粉料质量的25%~30%)一起加入球磨机,然后再加适量水搅拌成涂料,球磨7~8小时,加入粘结剂和聚醋酸乙烯乳液后再球磨1小时,将涂料倒入或用压缩空气压入涂料桶充分搅拌,并视涂料的透气性能加入一些添加剂。
如果采用钙基膨润土,可加入碳酸钠(占膨润土量的5%)使其转化成钠基膨润土,称为活化处理。
对于高分子粘结剂使用前须预先配制成溶液。如羧甲基纤维素钠(CMC)预先配制成1∶40的水溶液;聚乙烯醇缩西醛(PVB)或酚醛树脂等预先配制成一定比例的乙醇溶液。
用球磨机或碾压机配制涂料,因耐火材料颗粒能被破碎,可选用较粗的粒度;而用搅拌机配制涂料则没有粉碎作用,因此应选用较细粒度的耐火材料。
采用球磨机或碾压机配制水基涂料时较粗的耐火骨料被粉碎形成新生表面而有较大活性,使载体在耐火材料颗粒表面均匀分布,故有较好的稳定性、触变性及高的强度等特性。
纸浆废液涂料是消失模涂料水基涂料的一种,其通常用在中小铸铁件、铝合金铸件的生产中,整体效果良好。在使用过程中需要注意三点:第一,纸浆废液涂料在浸挂后需要撒干石英砂,以防止涂料往下滑落。第二,如果遇到需要涂挂两层以上涂料的情况时,应采取快速干燥措施,否则干燥了的第一层涂料层容易潮解脱落,影响操作进程。第三,由于空气中有一定的湿度,即使干燥后的涂层在空气中放置过久也会吸潮,因此企业要尽量避免涂层在空气中长时间置放。
纸浆废液涂料基本配方见下表:

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