1、1 涂料成分为镁砂粉 3050、珠光粉 2040、云母粉1530、硅溶胶 39、白 乳胶 15、聚丙烯酰胺0.10.8、羧甲基纤维素钠 0.10.8、吸附剂 16、阻燃 剂0.32 制备时先将吸附剂、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺分别加水配成溶液，再与骨料及其他成分 混合搅拌而成。本发明的涂料能有效吸附泡沫塑料模样热解产生的液态产物，大大减少铸件 的孔隙率，并在铸型镁液界面间形成还原性保护气氛层，使镁合金表面形成保护膜，阻止 氧化进行，防止了浇注时镁合金在铸型内的燃烧，有利于获得表面光洁、无氧化皱皮的镁合 金铸件 .2 浇注时的负压度 浇注时施以负压可以帮助热解产物排出型外，有利于减少皱皮缺陷，但
2、应注意负压度不可过 低，否则容易引起渗透粘砂缺陷。 浇注温度对球铁铸件皱皮缺陷的影响。 一般说来，提高浇注温度，有利于热解产物气化，并排出型外，因而可减少皱皮缺陷。对于 高铬铸铁，其浇注温度高于，对于灰铸铁和球铁，其浇注温度大于，皱皮缺陷基本可以消除。 2.浇注系统 顶注式浇注系统有利于减少表面皱皮缺陷，但容易引起内部炭黑夹杂。底注式浇注系统可以 实现金属液平稳上升，模样逐层气化，不会产生内部炭黑夹杂；但在铸件上表面往往会聚集 较多的热解产物，同时上部金属液温度最低，不利于热解产物气化，容易形成较严重的皱皮 缺陷。因此，必须在上部设置集渣冒口，设法将热解产物排出铸件之外。通常，较高的铸件 用阶
3、梯式浇注系统，这样既可以实现平稳充填，减少炭黑夹杂缺陷，又不容易出现皱皮缺陷。 只有高度不大的小件才可以采用顶注式浇注系统 以上解答来自于罗通博士的博文，仅供参考 涂料配方 下列仅供参考。 1.铝矾土 90%，石英粉 10%，酚醛树脂 2%，白乳胶 2%，钙膨润土 3%，洗衣粉 0.1%， 异丙醇 0.1%，适量的水 2.硅砂粉与铝矾土比例 2：3， （耐火材料 100%） ，GM-1 树脂 2%，硅溶胶 3%，锂膨润 土 1%，CMC1.5%,平平如 0.3%，减水剂0.5%，适量的水 3.铝矾土 60%，片状石墨 40%，硅溶胶 4%，粘结剂 4%，膨润土 1%氧化铁 3%，CMC3%,N
4、 助剂 0.5% 以上配方摘自于书本至于比例之和超过 100%我也处于迷惑不解中。望共同探讨。 3骨料 膨润土 乳白胶 CMC BY 水 100% 2.7% 3.5% 2.5% 2.5% 适量 参考资料： 消失模铸造工艺在大口径球铁管件 4. 涂料是消失模铸造最关键的辅助材料之一。为降低消失模铸造涂料的成本 ,研制了水基消 失模涂料。文中采用石英粉为耐火骨料 ,石英粉共有 3 种粒度分布。所有涂料用碾轮式混砂 机制成膏状涂料 ,在搅拌机中加入适量水搅拌成液体涂料 ,然后测其性能。研制出的涂料 , 配方为 :石英粉 10 0 % ,膨润土 4 % ,白乳胶 2 .5 % ，树脂 3%,羧甲基纤维
5、素钠 (CMC) 0 .5 % ,以及其它附加物 ,其中石英粉要求粒度分布相对集中。该涂料成本低且具有优良的工 艺性能 ,特别适用于铸钢，球墨铸铁件的消失模铸造生产 5. 高锰钢件消失模醇基涂料的研制 失模铸造作为一种先进的铸造方法深受人们的重视 , 并应用到高锰钢件的生 产。目前 , 生产厂家所用涂料大都采用水基刚玉、锆英粉涂料或醇基镁砂粉涂 料。使用水基刚玉涂料成本偏高 , 且涂料性能也不理想。水基锆英粉涂料由于 锆英粉呈弱酸性 , 而高锰钢呈碱性 , 所以用其生产高锰钢件时 , 在铸件热节 部位或者是厚大铸件往往产生严重粘砂 1 。以聚乙烯醇缩丁醛 (PVB) 为粘 结剂的醇基镁砂粉涂料
6、 , 强度偏低 , 若为增加强度而增加 PVB 的使用量又造 成 PVB 发泡 , 铸件表面出现麻坑。因此 , 为获得优质铸件 , 有必要开发新的 涂料以适应生产高锰钢件尤其是大型高锰钢件的需要。 1 试验材料 1 . 1 耐火骨料 涂料所用耐火骨料为铁合金厂生产铬铁的副产品 铬铁渣 , 经破碎研磨成 粉状 ( 料度 200 目 ) 。因其 A l 2 O 3 含量超过 85% ,C r 2 O 3 含量超过 10% , 故称高铬刚玉。其熔点为 1 830 2 000 , 密度为 3. 68g /cm 3 , 莫氏硬度为 9, 热膨胀系数约为石英的一半 , 热导率为石英的 2 倍。高铬刚玉 属
7、中性材料 , 不易与高锰钢液发生化学反应 , 且耐火度较高 , 能够抵御高温 金属液体的冲刷 , 其它性能皆有利于配制性能良好的涂料 , 同时成本较低 , 仅为刚玉粉、锆英粉价钱的 1 /3 左右。 1 . 2 其它组分 醇基涂料粘结剂采用酚醛树脂 , 其耐热性好 , 价格 也 适当。 PVB 既是悬浮剂又是粘结剂。 PVB 与酚醛树脂混合使用可以提高涂层强 度 2 。二者在使用前均溶 于酒精中待用。悬浮剂选用锂基膨润土 , 可在酒 精溶剂 中形成醇溶胶。先用少量水引发 , 静置 24 h 后 , 变成膏 状 , 这时 加适量乙醇再用高速搅拌机分散制成膏状悬 浮剂。 溶剂为工业乙醇 , 助剂采
8、用微量表面活性剂、消泡 剂 ( 正辛醇 ) 等。为使涂 料层在落砂时易剥离、防粘砂 , 加入熔剂 Fe 2 O 3 。 2 涂料性能的测试方法 悬浮性系用静置法 , 在 100m l 量筒中测涂料静置 24 h 后的沉淀物所占体积 百分比。 透气性在 STZ 直接式透气性测定仪上测定 ( 用透 气性标准度样 ) 。涂料层干 态透气性的具体操作及计算 方法见文献 3 。 涂层强度测定 4 是由粘度杯向涂有涂层的玻璃板 上落砂 , 直至擦破涂层 露出玻璃板为止 , 称出落砂总质 量 , 作为判断涂料层面强度的定量指标。 高温抗裂性测定 , 是将 _ 50 mm 的水玻璃砂型试 样浸入涂料形成 2
9、mm 的 涂层 , 干燥后放入高温炉中 , 在 1 200 急热 2m in 取出观察涂层开裂的情 况。 触变性是采用 NDJ - 1 型旋转式粘度计测量涂料的表观粘度随时间的变化情况 , 即触变性曲线。涂料其它性能测试参照文献 3 进行。 3 试验结果 3 . 1 最佳涂料配方的确定 悬浮性、透气性和涂层强度是消失模涂料的基本性能。为此采用正交试验方法考 察涂料主要组成 ( 酚醛树脂、 PVB 、膨润土及氧化铁粉 ) 对其性能的影响 , 以确定出最佳涂料配方。正交试验采用 4 因素 3 水平 ( 表 1) , 试验结果如 表 2 。醇基涂料的配制工艺 : 锂基膨润土 + 助剂 + PVB+
10、酚醛树脂 + 耐火填 料 + 熔剂 + 适量 球磨球磨 工业酒精 30 60 m in + 酒精 . 5 - 0 m in 出料。根据各因 素对悬浮性、透气性和涂料强度的主次关系综合权衡 , A 2 B 2 C 3 D 3 为最佳水平组合条件 , 即为最佳涂料配方。 表 1 L 9 ( 3 4 ) 因素水平表 ( 质量分数 , %) 表 2 正交试验结果 3 . 2 最佳涂料性能 确定最佳配方后 , 再以此配方配制涂料 , 考察涂料的其它性能能否满足消失 模铸造的要求。 (1) 涂挂性 对不同结构的消失模采用刷、浸、喷、淋等涂敷方法在消失模表面 涂敷涂料 , 都能在表面上形成一层均匀的涂层 ,
11、 说明研制的涂料涂挂性较好。 (2) 触变性 要使消失模表面形成一层均匀且具有一定厚度的涂料层 , 就要求 涂料应具有良好的触变性 , 使其同时具有一定的涂刷性和抗流淌性。图 1 为研 制涂料及文献涂料的触变性曲线 , 可见两种涂料的表观粘度在恒定的剪切速率 下随着剪切时间的延长而大幅度降低 , 但最佳涂料触变性曲线斜率大于文献涂 料 图 1 涂料触变特性曲线 触变性曲线的斜率 , 表明该涂料涂敷时的涂刷性和涂平性优于文献涂料。 触变性值计算时 , 将 10m in 的读数 ( S ) 与 30 s 时的读数 ( S ) 代入 下式计算 5 : 最佳涂料触变性 S =( S - S S ) 1
12、00 /(63-21) 100 /63= 66. 6 文献涂料触变性 =( S - S S ) 100 /= (65-25) 100 /65= 61. 5 可见两种涂料触变性值均远大于涂料触变性应大于 20 的要求 6 。但仍可看 出最佳涂料触变性优于文献涂料的触变性值。 (3) 物化性能 将最佳涂料与文献 7 推荐的醇基镁砂粉涂料性能比较见表 3, 可见其悬浮性、透气性、涂层强度均优于推荐涂料 , 证明新开发的涂料比较 优良。 表 3 最佳涂料与文献 推荐涂料性能对比 3 . 3 生产验证 在锦州发电厂铸造分厂进行批量生产验证。采用了刷涂、浸涂和淋涂方法 , 用 带有这种涂层的消失模浇注球磨
13、机衬板 , 破碎机颚板及挖掘机半齿等高锰钢铸 件 , 最大件 270 kg, 最大壁厚达 120mm 。落砂后铸件表面光洁 , 平整 , 棱 角清晰 , 无粘砂 , 尺寸精度高。涂料烧结层呈片状脱落。 4 结论 (1) 研制的高锰钢件消失模醇基涂料性能优良 , 成本低廉 , 浇注的铸件表面 质量好 , 光洁无粘砂 , 尺寸精度高。 (2) 涂料不仅适合于生产高锰钢铸件 , 也适合于生产碳钢件。. 6. 消失模铸造水基涂料的研制 摘 要 : 涂料是消失模铸造最关键的辅助材料之一。为降低消失模铸造涂料的 成本 , 研制了水基消失模涂料。文中采用石英粉为耐火骨料 , 石英粉共有 3 种粒度分布。所有
14、涂料用碾轮式混砂机制成膏状涂料 , 在搅拌机中加入适量水 搅拌成液体涂料 , 然后测其性能。研制出的涂料 , 配方为 : 石英粉 100 % , 膨润土 4 % , 白乳胶 2. 5 % , 羧甲基纤维素钠 (CMC)0. 5 % , 以及其它附加 物 , 其中石英粉要求粒度分布相对集中。该涂料成本低且具有优良的工艺性能 , 特别适用于球墨铸铁件的消失模铸造生产。 关键词 : 消失模铸造 ; 涂料 ; 透气性 ; 流变性 自从 1958 年消失模铸造诞生以来 , 消失模铸造引起了铸造界的广泛注 意 , 在铸铁件、铸铝件的生产上有一些应用。进入 80 年代 , 随着干砂消失模 铸造专利的失效 ,
15、 消失模铸造得到了迅猛的发展 , 国外开始建立了一大批生 产线 , 用于铸铝、铸铁件以及铸钢件的批量生产。 泡沫塑料模样、涂料、真空度、振动等均为消失模 铸造的关键技术 , 这些技术 对铸件的质量有重要的影响。其中涂料层的性状不仅影响模样的气化和气体的迁 移 , 而且和铸件表面质量、表面缺陷、铸件精度乃至 铸件内在质量等都密切相 关。除传统砂型铸造中要求 涂料有良好的悬浮性、适宜的密度、粘度和流变特 性 外 , 还要求涂料有适宜的透气性。现有消失模铸造涂 料一般以棕刚玉、锆 英粉、铝矾土等为耐火骨料 , 成本 较高。石英粉是最便宜的耐火填料之一 , 具 有较高的熔点 (1 713 ) 和烧结温
16、度 (1 500 1 700 ) 1 。虽然 高温下 ,SiO 2 能与 FeO 发生反应 , 生成低熔点、低粘度化合物 FeO SiO 2 , 易造成铸件化学粘砂 , 但对于热作用不强的中、小铸钢件和铸铁件 , 石英粉耐 火涂料在普通砂型铸造中仍有一定的应用。文中在寻找一种适用于球墨铸铁件且 性能优良而价格低廉的涂料目的下 , 研究了以石英粉为耐火骨料的消失模铸造 水基涂料。 1 试验材料及方法 1. 1 试验材料 共用 3 种石英粉耐火骨料 , 其粒形均为多角形 , 粒 度集中在 0. 075 mm 左 右 , 粒度分布见表 1 。膨润土为 四川盐亭钠质膨润土 , 其吸蓝量为 39 , 使
17、 用前两天 , 将 其调制成膨润土浆 , 并加入膨润土量 3 % 的 Na 2 CO 3 。 聚乙烯醇 (PVA) 使用前在沸水中熬煮成 10 % 胶体水溶 液。羧甲基纤维素钠 (CMC) 使用前 24 h 配制成 5 % 的 水溶液。载体为自来水。 表 1 石英粉的粒度分布 % 1. 2 试验方法 文中拟定了表 2 中 5 种涂料 , 每种涂料均用 S460 型碾轮式混砂机制成膏 状 , 然后在自制搅拌机中加入 适量水搅拌成液体涂料 , 膏状涂料混制工艺如 下 : 表 2 涂料配方 % 用 30 mm 的带磨口量筒 ( 刻度为 0 100 mm) 测定涂料悬浮性 , 静 置时间为 24 h
18、。涂料干强度测定为 : 从 1 000 mm 高处加铁丸冲击泡沫塑料 上的约 1 mm 厚的涂料壳层 , 以冲出白点为终止条件 , 涂料强度用铁丸质量 m 与涂料层的厚度 d 之比表示 , 其度量单位为 g / mm 。用 STZ 型直读式透 气性测定仪测试涂料在常温以及 400 、 700 、 1 000 下的透气性 2 。 流变性的测定采用 NDJ-1 型旋转式粘度计 , 该粘度计共有 4 个转速 , 分别 为 6 、 12 、 30 、 60 r / min 。测定时使用 3 号转子 , 并且涂料的温度 保持在 (25 1) 。涂料的静态剪切应力的测定用 U 型连通管 3 。 2 试验结
19、果与分析 2. 1 涂料的强度与悬浮率 钠质膨润土和 CMC 作复合悬浮剂 , 涂料有优良的悬浮性。涂料 2 的悬浮率为 98 % , 而其余均为 100 % 。涂料 2 的干强度明显低于其余 4 种涂料 , 只有 其余 4 种的 60 % 左右 ( 见表 3) 。涂料 2 用水玻璃与白乳胶作粘结剂。白 乳胶 ( 聚醋酸乙烯乳液 ) 其 p H 值为 4 6 , 呈弱酸性 , 而钠水玻璃有很 强的碱性 , 其 p H 值为 11 13 , 因此两者易发生化学反应。膏状涂料 2 在 搅拌机中搅拌时 , 涂料液表面有黑色的油状物质生成。即白乳胶与水玻璃发生 了化学反应 , 生成新物质 ( 有待进一
20、步确认其组成 ), 降低有效粘结剂含量 , 涂料呈现出较低的干强度以及略低的悬浮率。涂料 1 、 3 、 4 、 5 均用无机 粘结剂和有机粘结剂相结合 , 有理想强度与悬浮率。 表 3 涂料的悬浮率和强度 2. 2 涂料的流变性 图 1 是涂料的流变曲线 ,5 种涂料均为有屈服值的假塑性流体。所有涂料用钠 质膨润土和 CMC 作悬浮剂 , 膨润土颗粒在高度分散状态下呈片状 , 片状颗粒 平面上一般带负电荷 , 边棱部分带正电荷 , 正负电荷 相吸引 , 使膨润土颗 粒在溶液中形成立体网状结构 ; CMC 的主链上带有许多强极性的亲水基团 , 基团之间可借助于氢键、静电引力和范德华力相结合 ,
21、 从而 CMC 高分子链间形 成立体网状结构。在低剪切应力下这种结构只稍变形而不被破坏 , 这使得涂料 具有一定的屈服值 1 ,4 。 图 1 涂料的流变曲线 从图 1 中还可看出 , 剪切应力 的增长小于剪切速率 的增长 , 涂料的表 观粘度 ( = / ) 随剪切速率的增长而减少。即涂料受到的搅拌速度或 涂刷速度增高 , 则表观粘度降低 , 涂料具有 “ 剪切变稀 ” 特性。 涂料 1 、 3 、 5 比涂料 2 、 4 的膨润土含量高 , 涂料内形成的立体网状结 构更牢固 , 剪切变稀作用更强 , 涂挂涂料时 , 涂料的粘度下降快 , 涂刷手 感好。涂挂结束后剪切速率趋于零 , 由于剪切
22、稀释作用表观粘度大幅度增加 ; 同时涂料中的立体网状结构逐渐恢复也使表观粘度增加 , 两方面同时作用 , 使得涂料 1 、 3 、 5 有更好的滴淌性。涂挂后 , 泡沫塑料模样的垂直表面以 及下表面的涂料可以不滴淌或只有少量滴淌 , 可以保证模样的所有表面涂料层 厚度均匀。 2. 3 涂料的透气性 涂料的透气性 K 如图 2 所示。涂料 5 的透气性明显高于涂料 1 4 , 其常 温透气性达 3. 76 cm 4 g -1 min -1 。涂料 1 4 的透气性基本上一 致 , 其常温透气性均在 0. 4 0. 7 cm 4 -1 g min -1 之间。尽管涂 料透气性相差较大 , 但均先随
23、温度 t 升高而降低 , 在 400 或 700 时 达最低点 , 然后再随温度的升高而增加。 图 2 涂料的透气性 涂料的透气性先随温度的升高而降低 , 然后再随 温度的升高而升高 , 这主要 由以下几方面的作用共同作用的结果。第一 , 随温度的升高石英粉由于热膨胀 和相变导致其体积增加。 300 1 100 时 , 石英粉的热膨胀系数为 3 10 -5 。石英粉在 573 发生 - 石英 - 石英相变 , 其线膨胀率为 4. 5 10 -3 。此外 , 石 - 磷石英、 英粉还会发生 - 磷石英、 - 磷石 英以及 - 方石英、 - 方石英之间的相变 , 这些相变都会导致石英粉的 体积膨胀
24、 5 。耐火骨料体积膨胀后 , 骨料排列更紧密 , 骨料间的孔隙减少 , 涂料的透气性下降。第二 , 温度升高空气中气体分子的热运动加剧 , 空气的粘 度增加 , 通过涂料层的孔隙的阻力增大 , 使得涂料的透气性下降。第三 , 在 高温下 , 涂料中的有机物会发生分解 , 产生的气体排出涂料层后 , 涂料的孔 隙增加 , 透气性也随之升高。在中温阶段 (400 700 ), 第一、第二两种 因素起作主导作用 , 涂料的透气性表现为随温度升高而下降 ; 在高温阶段 (1 000 ), 第三种因素起主导作用 , 导致涂料的透气性随温度的升高而升高。 涂料 3 与涂料 4 的差别在于含有的无机粘结剂
25、不同 , 涂料 3 含有 4 % 的膨 润土用作无机粘结剂与悬浮剂 , 而涂料 4 只含有 1. 5 % 的膨润土作悬浮剂 , 无机粘结剂用水玻璃。由于膨润土粉充填于耐火骨料之间 , 骨料间的孔隙通道 截面积减少 , 这样涂料 3 的透气性比涂料 4 低。 涂料 1 与涂料 5 组成上唯一差别在于耐火骨料的粒度分布不同 , 石英粉 1 的粒度分布较分散 , 而石英粉 3 的粒度相对集中。粒度集中的石英粉 3 组成 的涂料 5 的骨料之间的孔隙较大 , 透气性也较高 , 涂料 1 由于石英粉的粒 度分布分散 , 耐火骨料排列致密 , 骨料间孔 隙小 , 其常温至 1 000 的透 气性均低于 1. 0 cm 4 -1 min -1 。涂料 2 、 3 、 4 的耐火骨料石英 粉 2 的分布也比较分散 , 尽管它们的粘结剂组成不同 , 但透气性与涂料 1 几乎一致 , 这说明耐火骨料的粒度分布是决定涂料透气性高低的关键性因素。 涂料透气性低于 2. 5
