铸造工艺学第二篇第四章铸造用涂料及胶合剂

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(四)粘结剂
作用:使涂料中的耐火粉料粘结在一起,并粘附到型、 芯工作表面。
水基涂料常用的粘结剂分类:低温和高温粘结剂。 低温型粘结剂:CMC(羧甲基纤维素)、海藻酸钠、 水溶性合成树脂、 PVA(聚乙烯醇),聚醋酸乙烯乳液 (乳白胶)、淀粉、糖浆、亚硫酸盐纸浆废液等。
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(4)防潮剂:涂料中含水溶性粘结剂和悬浮剂较多时, 在形成涂层以后,常能吸收空气中水分使涂层性能恶化。 加入少量起偶联剂作用的硅烷或某些表面活性剂有一定防 潮效果。 (5)减水剂:要求涂料的粘度不增高又能降低水的质量 分数时,可适量加入减水剂。
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为什么不宜选用普通粘土作悬浮稳定剂或粘结剂 ? 普通粘土是铸造生产中常用的一种牯结剂,是一种天 然土状的细颗粒材料,主要有高岭石类粘土矿物所组 成,其晶体结构为两层型,遇水后水分子难以侵入晶 层之间,粘土颗粒不产生晶间膨胀,因此吸水率和膨 胀性都比较小,湿态粘结性较低。 膨润土主要为蒙脱石类粘土矿物,其晶体结构为三层 型,晶体之间的连接不牢固,水分子不仅能润湿晶体 的表面,同时也能渗入晶体的内部而分布在各单元的 表面,使膨润土具有晶体内部膨胀和晶体长大的特性, 并且有好的吸水膨胀性、胶体分散性、可塑性和湿态 的粘结性能。
原因: 1、砂型排气不充分 2、消失模铸造时, 涂层与铸型结合分离
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铸造用涂料(膏)主要是砂型(芯)用的防粘砂涂料, 其功用在于增强砂型(芯)的表面强度和稳定性,提高 型砂的蓄热性和金属浸透的临界压力,借以抵抗金属 液的作用,防止或减少粘砂等缺陷,以减轻铸件清理 的劳动量。
第二篇第四章 铸造用涂料及胶合剂 §2-4-1铸造用涂料
一、涂料的作用 (一) 提高铸件表面质量 (二) 减少铸件粘砂等缺陷 (三) 加固砂型,减少浇注时的冲砂现象 (四) 特种用途,例如促使铸件表面合金化等。
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缺陷名称:涂料脱落 产品名称:压铸模 铸造法:消失模铸造 材质:球墨铸铁 原因: 1、涂料烘干不充分 2、模样周围填砂不 充分
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水基涂料悬浮剂有机高分子化合物:羧甲基纤维素 (CMC)、海藻酸钠,聚乙烯醇(PVA),田菁植物胶,聚丙 烯酰胺、糖浆等,应用较广的是CMC。 醇基涂料较理想的悬浮剂:是在乙醇中可溶胀的有机膨 润土。通常是用二甲基十八烷基氯化铵(季铵盐)处理钠基 膨润土获得的。
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活化膨润Leabharlann Baidu 2.5~6.0
CMC 、 海藻酸钠等
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锆英石粉 水基涂料 配方
适量糖浆、
锆英石粉 100
膨润土 2~3
水柏油 2~3
硅溶胶、 CMC 、
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海藻酸钠等
配置水基涂料应注意以下5点:
1)铸造用水基涂料是用水作分散介质,水的硬度即 水中碳酸盐含量对涂料性能有影响,但影响不大,因 此一般可用普通自来水作分散介质。 2)配制铸造用水基涂料前,需先将膨润土加水浸泡, 高分子化合物应预先配制成溶液。 3)配制锆砂粉或石墨粉水基涂料时,可用搅拌机搅拌; 用其他耐火填料配置的水基涂料,最好用球磨机、碾 压机或胶体磨配制。
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表3 不同铸件材质常用的耐火填料(注:“√”常用;“O”不常用;“-”不 用。)
铸件材质 耐火材料名称
锆 白刚 棕 刚 镁橄 镁砂 熟铝 硅石 鳞片 土状 滑石 自垩 砂 玉粉 玉粉 榄石 粉 矾土 粉 石墨 石墨 粉 粉 粉 粉 粉 铸 耐热钢 √ √ 钢 不锈钢 高锰钢 碳钢
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涂料的悬浮性:是涂 料抵抗固体耐火粉料 分层和沉淀的能力, 用悬浮率(%)表示。
表1 涂料悬浮性分级 悬浮率(%)
级别
水基6h
在标准JB/T 9226— 1999《砂型铸造用涂 料》中规定,将涂料 稀释至使用状态时的 悬浮性分为两级。
有机溶 剂2h
一级
二级
>95
≥90~95
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铸钢铸铁 用水基涂料 配制方法
干料混碾 2~4min
加液态粘结 剂和适量水
搅拌均匀
用水稀释至 所需密度
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非铁合金 水基涂料 配制方法
干料混合 倒入容器
细流倒入 热水或制 成纸浆废 液水溶液
搅拌均匀
用水稀释至 所需密度
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涂料流变性是涂料一项非常重要的性能指标,对涂料的涂刷性、 渗透性、流平性、不流淌性,涂层耐磨性和抗裂性等许多性能 都有着密切的关系。

表2
小。
涂料流变性与其他工艺性能的关系 流平 性 0 + 渗透 性 + + 不流 淌性 + 0 0 悬浮 性 + + + 涂层 厚度 + 饱蘸 性 + + 0
可用的 载体液体

乙醇
1—丁醇
汽油
煤油
2—丙烯醛
甲基 氯化物
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(三)悬浮剂 稠化载体液体。 作用: 1、促使涂料中耐火粉料在载体液体中保持悬浮,防 止沉淀、分层;
2、使涂料具有适当触变性;
3、起粘结剂的作用。 水基涂料常用的悬浮剂:膨润土、有机高分子化合物、 膨润土—高分子化合物复合稠化体系。
四、涂料的配制 涂料按耐火粉料的耐火程度分:高、中、低耐火度三 类涂料。 低耐火度涂料主要以滑石粉等为基本粉料,侧重用于 轻合金。
中耐火度涂料常用石墨、石英粉构成的涂料,主要用 于铸铁和铜合金。
高耐火度涂料是用非硅质的、热稳定性好的材料作耐 火粉料,主要用于铸钢和特别厚实铸铁件。 按所用载体分:水基、醇基和其他有机溶剂涂料。 按耐火粉料分:不含碳基的、碳基的、具有冶金效应
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4)铸造用水基涂料应贮放在干净的料桶内。长期贮放 或在夏季,为了防止水基涂料中的有机物质腐败变质, 常加防腐剂如麝香草酚、五氯苯酚、五氯酚钠、苯甲 酸钠、工业甲醇溶液(加人量0.025%)等。 5)有的涂料在制备时会含有大量气泡,为避免涂层中 的气泡破裂而损坏涂层表面,可在涂料中加适量的消 泡剂。常用的消泡剂有正丁醇、正戊醇、正辛醇,加 入量一般为0.02%。
√ √ -
√ -
√ -
O √ O O O -
O √ O √ √ -
√ √ √ -
√ √ √ √ -
√ √ √ √ √

O √ O -
铸 灰铸铁 O 铁 球墨铸 O 铁 可锻铸 O 铁 非 铜合金 铁 铝合金 合 金 镁合金
O O -
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-
-
-
-

-
-
-
O
-
-
(二)载体液体
作用:使耐火粉料分散或悬浮在载体内,使粉料保持 一定粘度和密度,便于喷涂、浸涂或刷涂到型、芯工作 表面。
石墨涂料缺点:落砂后在表面上会留下一层黑灰。
现采用无碳或少碳涂料。(例:石英粉、 铝矾土等) 铸钢件涂料常用的耐火粉料:锆英石粉、刚玉粉、铝 矾土粉、莫来石粉,铬铁矿粉、石英粉、镁砂粉。其中锆 英石粉既是铸钢(锰钢除外)涂料用的极好的耐火粉料, 也可用于铸铁或铜铸件。
有色金属涂料常用耐火粉料:石墨、滑石粉等。
有机膨润土涂料的特性:具有好的悬浮性、涂刷性和 流平性,但有机膨润土价格昂贵 替代材料:直接使用钠质膨润土作醇基涂料悬浮剂, 优点:价格低,容易制备;
缺点:载体乙醇很快就深深渗入砂芯内,对砂芯工 作表面强度破坏较大,表面的涂层来不及流平,有较明显 的刷痕。
目前采取措施: 1、补加其它合适的悬浮剂和粘结剂,使乙醇增粘, 降低其渗透速率,减少渗透深度。 2、综合使用钠质膨润土和有机膨润土。
高温粘结剂:钠水玻璃,硅溶胶,膨润土,普通粘 土、聚合磷酸盐等。 醇基涂料用的粘结剂: ①热塑性低温粘结剂聚乙烯醇缩丁醛、松香,漆片 (虫胶)等。 缺点:受热变为液态,不耐金属热冲刷,不适合大件 使用。
② 较高温或高温型粘结剂:有热固性酚醛树脂、加 入了六亚甲基四胺的线型酚醛树脂、硅酸乙酯等,受热后 不出现液态,可用于大铸件。
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(五)改善某些性能的其他添加剂
(1)表面活性剂:用以改善涂料对型、芯表面的浸润, 渗透能力。
(2)消泡剂:消除涂料在制备或搅拌时所引起的气泡, 以及醇基涂料的涂层在点燃干燥时可能产生的气泡或麻坑。
(3)防腐剂:防止涂料中海藻酸钠、纤维素衍生物, 糖浆、淀粉等多糖类有机物发酵变质。可应用的有甲醛液、 酚类及其衍生物等。
注:“+”表示正相关,“一”表示负相关,“0”表示不相关或相关性很
工艺性 能 屈服值 剪切稀 释能力 触变性
涂刷 性 0 + +
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(二)获得优质涂料的条件
优质涂料的性能
要 求
好的涂刷性,流平性,涂料在一定的涂敷力(剪切力)作用 适当的渗入深度 下,其粘度能随时间的增加而减小;
制备铸钢用水基涂膏时应注意以下3点
1)通常应选用耐火度高的特种砂作耐火填料,配制涂膏用的锆 英砂、铬铁矿砂的粒度应为0.154~0. 071mm)(100/200),镁砂 应<5mm。 2)配制时应先加干料,然后加入液态粘结剂和水,整个混碾时 间为10 ~20min,碾压均匀后才可使用。 3)涂膏一般是当天使用当天配制,如需贮放或在夏季,为防止 有机粘结剂糖浆等发酵变质,应加入为糖浆量1%的幅尔马林。 使用时还应注意:涂抹涂膏时要压紧压实,厚度通常为5~ 7mm。为了保证铸件的尺寸,上涂膏前,先将砂型(芯)刮去一 层然后再上涂膏,上完涂膏后再刷一次稀涂料,自然凉干(一 般不少于4h),再按规定的烘干工艺进行烘干
>90
≥85~ 90
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涂料悬浮性是涂料一项非常重要的物理性能。悬 浮性差会给涂敷带来困难,同时影响涂层质量,尤其 对于采用流涂方式的涂料,对其悬浮性的要求更高。 否则容易导致流涂设施中管路的堵塞。
在保证涂料其他性能的前提下,其悬浮率越高越 好,凡出现严重沉淀、板结(又称死沉淀)的涂料,除 了不易再搅匀外,还会损害其他很多性能,因此不宜 使用。
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缺陷名称:涂料剥落
产品名称:后铰链 铸造法:金属型铸造 材质:铝合金 原因: 1、涂料层厚度不适当; 2、涂敷后烘干不充分, 涂层与铸型结合不良
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缺陷名称:涂料结疤 产品名称:平台 铸造法:消失模铸造
材质:球墨铸铁
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的。
(一)水基涂料的配制
水基涂料中耐火粉料的质量分数应尽量高, 以减少涂层在烘干或硬化后的收缩,并应能一次 刷成较厚的涂层。但其含量应与悬浮剂等匹配, 以保证有好的涂刷性等工艺性能。
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石墨水基 涂料配方
适量硅溶胶、
土片状石墨 75~90
鳞片状石墨 10~25
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制备实型铸造涂料时应注意的问题

由于实型铸造用涂料是涂敷在泡沫塑料模样上的, 因此在制备实型铸造用涂料时应注意: 1)涂料应有很好的涂挂性和附着强度, 2)不与模样发生化学反应, 3)有较高的高温透气性, 4)能在空气中自然干燥或经50~60℃烘干, 5)涂层有足够的强度和刚度。
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选定耐火粉料注意的方面
颗粒大小 粒形 纯度 密度 耐火度 烧结点 热化学稳定性 发气性 价格 比热容
耐火粉料的 选定,依浇 注的合金类 别、铸型采 用的材料及 可能产生的 铸造缺陷来 确定。
热膨胀性
导热率
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铸铁件涂料最常用的耐火粉料:土片状石墨粉(黑铅 粉)。
好的饱蘸性,不流淌 静止时涂料能迅速恢复到原有的粘 性、合适的涂层厚度 度;
好的悬浮稳定性 需要增加悬浮剂的加入量,要求涂 料具有一定的屈服值等
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三、涂料的基本组成 铸造涂料由耐火粉料,载液,悬浮剂,粘
结剂和改善某些性能的添加剂所组成。
(一)耐火粉料
耐火粉料分类
耐火型
陶瓷型(烧结剥离型)
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二、优质涂料应具有的性能和获得条件 (一 )优质涂料应具有的性能 (1)好的悬浮稳定性能 (2)有一定的触变性 (3)合适的涂层厚度 (4)具有适当的渗透性 (5)具有足够的耐急热性和高温稳定性 (6)好的抗粘砂性 (7)低的发气性 (8)好的贮存性 (9)各种原材料资源丰富,成本低廉,并能满足劳动 卫生方面的要求。
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