消失模铸造用涂料与配方

1 涂料成分为镁砂粉30－50％、珠光粉20－40％、云母粉15－30％、硅溶胶3－9％、白乳胶1－5％、聚丙烯酰胺0.1－0.8％、羧甲基纤维素钠0.1－0.8％、吸附剂1－6％、阻燃剂0.3－2％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 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 , 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α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 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+ 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 , 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 ) × 100 /(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 , 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 ℃ ) 和烧结温度 (1 500 ～1 700 ℃ ) [ 1 ] 。