消失模铸造用涂料

（4）干燥速度要快。涂料在低温（＜60 ℃）下 的干燥速度要快，不龟裂，并能形成坚固的耐火 涂层。如果干燥速度慢，不仅影响生产效率，而且 由于涂层长时间不能干燥、固化，可能会从白模 表面脱落、翘起。
（5）发气量要小。涂层烘干后，在铸型中与浇 入的高温合金液相接触，不得产生其它气体，否 则涂料产生的气体极易使涂层崩溃、脱落，所产 生的气体还会严重影响金属液充型的平稳性和 充型的质量。
（6）流淌性、涂挂性要好。白模的涂层比较 厚，要求涂料具有较高的屈服值和塑性变形能 力，要严格控制涂料的流淌性，对于以热固性树 脂作为粘结剂的涂料，可在其中加入少量的触变 剂，以提高涂料的涂挂性。
（7）易剥落，具有烧结剥落性。在单级和多级 耐火材料的配比下，结合合金液性质，像造低温 渣、多元渣一样，加入低熔点碱性或酸性氧化物， 使其具有良好的烧结剥落性，以利于清砂。
Moulding Materials 造 型 材 料
消失模铸造用涂料
章 舟 1，厉三于 2，应根鹏 3，王树成 4，俞水铭 4
（1.杭州学林科技开发服务部铸造研究室，浙江 杭州 310012；2.富阳联发消失模成型设备有限公司，浙江 杭州 311404；3.杭州奥宝精细化工有限公司，浙江 杭州 310011；4.浙江西子富沃德电机有限公司，浙江 杭州 311305）
消失模铸造常用耐火材料有： ①锆英砂，化学式 ZrO2·SiO2，即正硅酸锆。 耐火度高抗粘结性能好，浇注铸钢件和大型铸铁 件时多采用锆英粉。可以减少铸件的清理量，获 得光洁的铸件表面。 ②石英粉（SiO2）。在不同的温度下具有不同 晶型转变，使其发生体积改变，从而产生不一致 的稳定性，降低了使用价值。一般用于中小铸铁 件、铸铝件、铸铜件等。目前，消失模铸造主要用 于中小件为多，故石英粉应用比较普遍。 ③氧化铝、刚玉粉（Al2O3）。是一种性能优良 的耐火材料，可用来浇注铸钢件或大型铸铁件。 ④石墨粉。耐火度高，但易氧化，热膨胀系数 低（50×10-7 以内）。 ⑤SiC。SiC 粉体作为铸造高温合金用耐火骨 料，其抗高温性能和防粘砂性能均十分理想。 耐火材料骨料的选用要与铸件合金性质及 型砂相匹配。铸钢件常用棕刚玉粉、铝钒土粉、热 铝钒土粉、石英粉、锆英粉、铬铁矿砂粉等；铸铁 件常用石英粉、鳞片石墨、土状石墨、滑石粉等； 铸铝件常用滑石粉、土粉石墨粉、铝钒土粉等。 耐火骨料的颗粒太粗会使得涂料的悬浮性 变差，铸件表面粗糙度大，但涂层透气性高；粒度 太细（纳米级）能增加涂料的强度，降低涂层的透 气性，涂层容易产生裂纹。实践证明：不同粒级的 耐火骨料适当搭配，可提高涂料密度，减少涂层 的收缩而提高抗龟裂性能，颗粒配级（双峰、多峰 搭配）后再根据涂料的透气性和涂挂性能来综合 考虑，并通过实践调整。 （2）粘结剂和溶剂。一般作为悬浮稳定剂使 用的膨润土和有机高分子化合物等都能起到粘 结剂作用，但因其加入量受到限制，要获得涂层 所需要的强度还要再另加其它粘结剂。常用粘结 剂分为有机和无机两大类。 ①无机粘结剂，如膨润土、水玻璃、硅溶胶、 磷酸盐、硫酸盐等。 ②有机粘结剂，如糖浆、纸浆残液、水溶或醇 溶树脂、聚醋酸乙烯乳液（乳白胶）等。
3 涂料的主要组成
基本成分是耐火材料、粘结剂和溶剂。有时 为了改进某些性能，也可加入一些添加剂，如提 高透气性可加入少量的发泡剂或细纤维颗粒段 等。
（1）耐火材料。耐火材料起着最关键的作用，
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也称骨料，其它成分仅起粘结、分散、悬浮和助溶 等辅助作用。选择耐火材料要耐火度高、烧结点 适当、热膨胀系数小，不被金属及其氧化物润湿， 来源广，价格低。
消失模铸造埋砂造型的模样，因泡沫塑料的 品种和铸件材料的不同，对涂覆在模样表面的涂 料性能的要求也不同。模样不透气、热变形温度 低（约 70 ℃左右）、对水的亲和力小、受热后发气 量大等特点，决定了消失模涂料比其它常用铸造 工艺所使用涂料的要求更高。
1 涂料的技术要求
（1）涂层具有透气性。模样浇注时产生的气 体及液体，应容易从涂层空隙被真空泵抽吸出至 型砂内。要使涂层获得良好的透气性，可应用下
（3）具有良好的润湿性和粘着性。白模为非 极性材料，表面张力低，不易被水基涂料润湿、渗 透。因此，涂料中需加入少量的表面活性剂并选 择适当的粘结剂。其中粘结剂与白模的粘附性要 好，这样涂挂后能在白模外表获得一定厚度的耐 火涂层。反之，如涂料的粘附性差，则可能造成涂 层厚度不够或不均，甚至涂层不连续，很难获得 优质铸件。
选配涂料组成成分要根据铸件合金的性质， 铸件的结构、大小、形状、厚薄、质量，组拼的模 组，应根据浇注温度、浇注速度、浇注工艺，真空 泵吸抽气情况，以及当地材料物资资源而选定。 对于厚大件、重要零件、关键部位，也可将两种涂 料结合起来使用，各扬优点，可获得优良的使用 效果。即内层用醇基涂料≤0.5 mm，而外层使用 水基涂料；也可以两种交替使用，涂覆多层，铸件 的防粘砂效果也理想。
摘要：介绍了对消失模铸造用涂料的技术要求，包括透气性、强度、润湿性、粘着性、干燥速度等和水基涂料、醇基涂料、
树脂涂料的特点及耐火材料、粘结剂、溶剂、添加剂等主要组成的作用与选配原则；同时介绍了常用的涂料配方，常用涂
料搅拌机的参数与性能特点、涂料的主要性能测试方法和涂料的干燥工艺等。
关键词：铸造；消失模；涂料
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的充型能力，使铸件避免了碳渣缺陷。 ④加入少量云母，其化学式 KAl（2 AlSi3O10）
（OH·F）2，为片状结晶的硅酸盐，吸水性很小，鳞 片具有弹性，晶格稳定，热化学稳定性好，增加涂 层透气性。
（2）强度好。应具有常温和高温强度。常温的 涂料应便于白模上好涂料并且在烘干前后搬运 过程中有一定强度；涂料层很容易被耐火度要 高，热膨胀系数要低，否则浇注过程中由于合金 液的冲刷侵蚀作用，粘附不牢的涂料层冲刷剥落 而卷入铸件，产生粘砂、夹渣、夹杂等缺陷。
③ 加 入 适 量 的 氧 化 剂 。 如 Fe2O3、Fe3O4、 KMnO（4 2KMnO4→K2Mn2O2+2O2↑），使型腔内形 成氧化性气氛；同时 O2 与模样受热分解生成的 固态 C 发生反应 C（固）+O（2 气）→CO2↑（气），有 助于 C（固）的氧化消失。
由于 CO（2 气）的产生，反应为放热，所放出 的热量又有利于模样热解，因而也改善了合金液
drying coatings
项目 涂层厚度 干燥工艺 涂层强度 涂挂性 溃散性 透气性
水基涂料 1~2 mm 60 ℃左右烘干 高 一般 差 较好
快干涂料 0.5~1 mm 晾干
低
好 好 较好
水基涂料层中含有大量的毛细孔，因而对高 温液态合金液产生毛细吸力作用，使涂层清理时 溃散性差，容易产生铸件粘砂现象。但水基涂层 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，但强度低。
中图分类号：TG249.5
文献标识码：A
文章编号：1003－8345（2012）03－0039－06
DOI：10.3969/j.issn.1003-8345.2012.03.007
Coatings Used for Lost Foam Casting Process
ZHANG Zhou1，LI San-yu2，YING Gen-peng3，WANG Shu-cheng4，YU Shui-ming4
2 涂料种类
依据所用的溶剂和粘结剂的性质，涂料通常 可被分为 3 种：水基涂料、醇基涂料、树脂涂料。
（1）水基涂料：以水为溶剂，粘结剂品种较多， 如聚乙烯醇、羟甲基纤维素钠、水玻璃等。水基涂 料一般涂层较厚 （0.5~2.0 mm），其强度也较醇基 高；但水基涂料的透气性一般较差，因此常在其中 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。浇注时，白模分解产生的气 体就能从这些毛细孔中被真空泵吸出。
收稿日期：2011-11-03
修定日期：2012-03-21
作者简介：章舟（1937.11-），男，毕业于东南大学（原南京工学
院）铸造专业，工程师，目前从事铸造新技术的应用推广工作。
列技术措施： ①将不同种类和粒度的耐火骨料进行搭配
（多级多峰）。 ②使用有机粘结剂。它在高温下分解可形成
一些空洞，从而增加涂料的高温透气性。高温粘 结剂若用水玻璃等配成则涂料透气性较差，硬化 后成板壁状而不透气。
消失模铸造涂料中可同时加入无机、有机粘 结剂；同时将常温粘结剂（乳白胶、树脂等）和高 温粘结剂（水玻璃、硅溶胶等）搭配使用。白模涂 料常用粘结剂有纸浆残液、糖浆、羧甲基纤维素、 聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、水玻璃等。最简便的 方法是直接采用市场供应的粘结剂。
（3）悬浮稳定剂。使涂料具有悬浮稳定性和 适当流变性能。
（2）醇基涂料与树脂涂料：以酒精与树脂为 溶剂和粘结剂。它们的干燥速度较快，又称快干 涂料，不需要加入发泡剂。涂料的透气性主要依 靠涂料中的粘结剂或溶剂的挥发而产生。快干涂 层比水基涂层要薄，故透气性也较好。水基涂料 与快干型涂料的比较如表 1。
表 1 水基涂料与快干型涂料的比较 Tab.1 Comparison between water-base coatings and fast-
（1.Foundry Research Laboratory，Hangzhou Xuelin Science-Technology Development Service Department，Hangzhou 310012， China；2.Fuyang Lianfa Lost Foam Pattern Molding Equipment Co. Ltd.，Hangzhou 311404，China；3.Hangzhou Aobao Fining
Chemical Industry Co. Ltd.，Hangzhou 310011，China；4.Zhejiang Xizifuwode Electromotor Co. Ltd.，Hangzhou 311305， China）
Abstract: An int roduction was given to the technical requirements of coatings used for lost foam casting including permeability，strength，wetting ability，adhering ability，drying rate，etc.；characteristics of different coatings such as water-base coating，alcohol -base coating，resin coating；effects and usage principle of main ingredients of coatings such as refractory, binder，solvent，additives etc.；mixture ratios of common -used coatings； main parameters and performance features of common-used coating mixers；test method of main properties of coatings，drying process，and so on. Key words: casting；lost foam pattern；coating
①水基涂料的悬浮稳定剂有钠基、锂基膨润 土和活化膨润土。膨润土与某些有机高分子化合 物一起使用，效果将更好，如羧甲基纤维素钠、聚 乙烯醇、糖浆、木质素磺酸钙等。
②醇基涂料的悬浮稳定剂有聚乙烯醇缩丁 醛，有机改性膨润土，钠基、锂基膨润土等。
（4）分散介质。 ①水基涂料用水，一般自来水即可。水的硬 度（Ca、Mg 离子）对涂料性能会产生影响，当达到 明显影响涂料性能的程度时，则必须更换。 ②醇基涂料常用工业酒精作分散介质。 （5）添加剂。为改善涂料的某种性能而添加 的少量物质。如：为防止涂料中有机物质腐坏变 质，加少量防腐剂；为改善涂料的润湿性、消除涂 料制备过程中产生的气泡，添加少量的消泡剂； 用以增加涂料的渗透深度，添加少量的渗透剂等。