第四章铸造用涂料

第四章
二、涂料的组成、要求及应用
铸造用涂料
涂料的种类：水基涂料、醇基涂料（快干涂料）
铸造用涂料主要组成： 耐火粉料 粘结剂 载液（溶剂） 悬浮剂（稳定剂或稠化剂) 添加剂（包括：表面活性剂、消泡剂、防腐剂、防潮剂、
防渗剂、减水剂、着色剂、还原剂、氧化剂、助溶剂等）
二、涂料的组成、要求及应用
1、耐Hale Waihona Puke Baidu粉料
第四章
●
铸造用涂料
涂料的作用
涂料的组成、要求及应用 涂料的配制 涂料的性能 涂料的涂敷方法
●
●
●
●
第四章
一、涂料的作用
铸造用涂料
砂型（芯）表面刷涂料是提高表面强度和抗粘砂能力， 防止铸件粘砂、夹砂、砂眼等铸造缺陷，获得表面光洁的铸
件，减少落砂和清理劳动量的最有效的措施之一
涂料的主要作用： ⑴ 降低铸件表面粗糙度，防止粘砂 ⑵ 加固铸型表面层，防止冲砂 ⑶ 使铸件表面合金化，细化晶粒
三、涂料的配制
涂料膏用碾轮式混砂机或球磨机混制：
●
将涂料的各种组成物干混约10min； 加入预先浸透（充分湿润）的膨润土及少量水混制数 小时（8h以上）制成均匀的膏状物；
●
●
如铸钢用涂料，则在干混后加入水柏油混制4~5h，
再加入糖浆等，并分批加清水混碾1.5~2h；
三、涂料的配制
●
加入粘结剂、耐火粉料等混制8~24h，以达到颜色 和稠度都均匀一致为止；
★
耐火粉料是涂料最基本的组成材料
铸铁件： 石墨粉 （鳞片状、粉状）
鳞片状石墨粉的耐火度高，但不易涂刷均匀，主要用于较大 型的铸铁件上。通常大都使用粉状石墨，或两者混合物。 铸钢件： 石英粉、锆砂粉
石英粉有天然石英粉和人造石英粉两种。配制涂料用石英粉
主要是采用人造石英粉。
二、涂料的组成、要求及应用
涂料用石英粉的要求： SiO2含量应≥96~98%； 粒度应有95%以上的能够通过0.053mm的筛孔（ 260目 筛）。 合金钢件： 镁砂粉、锆砂粉、铬铁矿粉
● ● ●
难，燃烧不完全，易使铸件产生气孔缺陷
二、涂料的组成、要求及应用
3、悬浮剂（稳定剂或稠化剂)
●
悬浮剂的作用：
→保持涂料为均匀的悬浊液； →防止涂料沉淀； →有利于涂刷均匀
● ●
水基涂料常用的悬浮剂有：无机膨润土、糖浆等 醇基涂料常用的悬浮剂有：有机膨润土、锂基膨润土、钠基膨润土等
注意：膨润土虽能提高涂料的悬浮稳定性，但在烘干和浇注时易开裂。
四、涂料的性能
●
流平性：应具有涂刷后自动消失刷痕的能力
水基涂料比快干涂料的表面张力大，流平时间短，流 平性好
●
渗透性：应具有渗透铸型一定深度并形成一定厚度 的光滑涂料层的能力 渗透深度≥0.5mm，涂层厚度：0.5~2.0mm
涂料的渗透能力与涂料粘度的平方根成反比
四、涂料的性能
●
触变性：涂料的涂刷过程就是涂料在承受剪切应变的过程
二、涂料的组成、要求及应用
●
防腐剂：如福尔马林（37～40％甲醛水溶液）、氯
酚钠
作用：防止涂料中的糖类有机物发酵变质
●
此外，涂料添加剂还有：
防潮剂、防渗剂、减水剂、着色剂、还原剂、 氧化剂、助溶剂等
第四章
三、涂料的配制
铸造用涂料
常用涂料有三种存在形式：涂料成品、涂料膏、涂料粉
1、涂料的配方 2、涂料的混制 优质涂料应具备“稠而不粘，滑而不淌”的特点 因耐火粉料颗粒极细，很难在颗粒表面形成均匀的粘结薄膜。所 以一般应先配成涂料膏，使用前再稀释到所需的浓度
二、涂料的组成、要求及应用
2、载液（溶剂）
●
载液的作用：溶解粘结剂
→ 分散耐火粉料或使耐火粉料悬浮在载液内 → 保持涂料具有一定的粘度和密度 → 便于涂覆到型、芯工作表面上 常用的载液有：水、甲醇、乙醇、丁醇、汽油、煤油 水基涂料——以水为载液配制而成的涂料 醇基涂料——以可挥发性溶剂为载液配制而成的涂料 →可挥发性溶剂的含水量应<1.0％，否则涂料点火困
五、涂料的涂敷方法
●
静电喷涂法：
采用表面包覆一层热固树脂粘结膜的硅石粉、锆石粉等粉末涂
料，靠静电力和静电场的作用完成喷涂
注意：每种涂敷方法都需要不同的涂料性质
涂敷方法的选择：主要取决于砂型芯的形状、大小和
批量以及是铸型还是型芯
不锈钢、耐热钢等高合金钢铸件及特别厚大的铸件：除采
用非石英质原砂如锆砂粉、铬铁矿粉、镁砂粉等外，通常也 采用刚玉粉等。 铜合金件： 云母粉、石墨粉 铝、镁合金件： 滑石粉
二、涂料的组成、要求及应用
★
对耐火粉料的要求： →化学稳定性要好； →热稳定性要好； →耐火度要高； →粒度要适中 过粗，涂料悬浮稳定性差，渗透性差 过细，涂料层易开裂
五、涂料的涂敷方法
●
喷涂法：利用压缩空气和喷枪使涂料雾化并涂敷在砂型（芯）
表面
——特点：无刷痕，涂层均匀
——应用：用于复杂砂型（芯）和机械化生产
●
流涂法：利用低压泵将涂料喷浇到倾斜约75°~ 85°的铸型 型腔或砂芯表面，使涂料流过砂型（芯）表面
特别适合于较大砂型和砂芯生产线上涂料工位的施涂要求
⑹ 具有低的发气性和良好的存储稳定性
第四章
五、涂料的涂敷方法
铸造用涂料
刷涂法、浸涂法、喷涂法、流涂法、静电喷涂法
●
刷涂法：用毛刷将涂料涂敷于砂型（芯）表面
刷涂要求涂料的流型是触变性流体
用途：主要应用于单件小批量生产
●
浸涂法：将砂型（芯）全部或局部浸没在涂料槽中一定时间
后取出并去除多余涂料，砂型（芯）表面形成均匀的涂料层 用途：主要应用于高生产率的车间
悬浮稳定性：涂料在贮存期间应具有不沉淀、不分 液、不失粘、不结块、不霉变的能力
即涂料中的粉料应悬浮在载液中，并具有一定的
稳定性
涂料的悬浮稳定性主要是取决于涂料中：
粘土的质量及加入量；
抗粘砂材料的粒度
四、涂料的性能
●
抗裂纹性：涂层抵抗在烘干和浇注时表面开裂 的能力
涂层的抗开裂性主要取决于： → 涂层的表面强度； → 涂料的渗透深度；
●
对悬浮剂的要求：选用高品味的膨润土（钠基膨润土或活化膨润土），以保
证涂料有足够的稳定性而用量最少。一般情况下：膨润土加入量≯4％
二、涂料的组成、要求及应用
4、粘结剂
●
粘结剂的作用：
——提高涂料层的强度 ——提高涂料层与砂型（芯）表面的结合强度
●
对粘结剂的要求 ——能很好的溶解并均匀的分散在载液中 ——能在室温、干燥和不同的浇注温度下，保持粉料颗粒间、涂 料层与基体材料间的结合力 ——在浇注温度下不应与液态合金发生任何化学反应 ——应具有来源丰富，价格便宜等优势
四、涂料的性能
铸铁件：涂料中可加入某些有机物 有机物受热后能迅速氧化，当氧耗尽后，在缺氧的情况下产
生热分解，析出光亮碳层，只要碳层足够厚，就能够形成良好
的易剥离层 铸钢件：涂料中可加入一定量的氧化铁粉 氧化铁粉在浇注温度下使涂料层表面与铸件表面形成一层氧 化铁隔离层（铁橄榄石层）
四、涂料的性能
●
→稠化的涂料其高分子链不受外力作用时呈蜷曲状，当涂刷使
涂料流动时，蜷曲的链沿流动方向成直线，并且平行排列，
随着剪切速率的增加，其表观粘度逐渐降低，这种现象称为 “剪切减粘”，或“剪切稀释” →具有剪切减粘的涂料，其涂刷性良好 涂料的涂刷性主要取决于涂料的粘度和比重 粘度主要取决于粘土的种类和加入量， 比重主要取决于防粘砂材料比重、粒度分布和稀释剂加入量
为此，涂料中，常加入高分子化合物作稠化剂，这是因为： →高分子化合物的亲水基团将许多水分子吸引在自己的周围，这个现象称
为“溶剂化”；
→高分子链外包有溶剂化层后，移位时将连同溶剂化层一起移动，从而表 现出稠度，这种体系的粘度比溶剂大得多，这种现象称为“稠化”；
→稠化的涂料具有良好的饱沾性。
四、涂料的性能
四、涂料的性能
2、涂料的工作性能（涂层性能）
●
抗粘砂性：涂料层在砂型和铸件之间建立的隔离层从铸件表面
上剥离的难易程度。涂料的抗粘砂性是涂料的重要工作性能
提高抗粘砂性的关键是涂料材料的选用和涂层厚度的确定 为此： →涂料材料应具有一定的耐火度，并在高温作用下产生一定的 氧化性或还原性气氛，使涂层表面形成易剥离层 →涂料层厚度：一般情况控制在0.5~2mm，对于重型铸钢件， 可在铸型表面涂抹涂料膏
5、添加剂
●
表面活性剂：如JFC（脂肪醇聚氧乙烯醚）、十二烷基苯磺
酸钠（洗衣粉的主要成分）、烷基苯磺酸
作用：——降低涂料表面张力及涂料与基底材料间界面张力
——增加涂料对型、芯表面的浸润、渗透能力
●
消泡剂：如正丁醇、正戊醇、正辛醇。常用量： 0.02％
作用：——消除涂料在制备或搅拌时所引起的气泡 ——改善涂料的润湿性
→ 粘结剂的高温性能
四、涂料的性能
涂层的表面强度又称附着强度：它是指涂料与型（芯）表
面通过物理和化学作用结合在一起的坚固程度，即涂层 表面抵抗破坏外力的能力 涂层的表面强度主要取决于： → 粘结剂的种类及性质 → 粘结剂的加入量 → 砂型及型芯的紧实程度
四、涂料的性能
3、优质涂料应具有： ⑴ 具有好的悬浮性及再搅匀性 ⑵ 具有良好的涂刷性 ⑶ 具有一定的覆盖能力和适当的渗透性 ⑷ 具有一定的粘结强度和抗裂纹性（耐激热性） ⑸ 具有良好的抗粘砂性
二、涂料的组成、要求及应用
●
粘结剂的选用 低温型水基涂料用粘结剂：水溶性合成树脂、乳白胶、淀粉、
干性植物油、纸浆废液等
低温型醇基涂料用粘结剂：松香、漆片（虫胶）、聚乙烯醇、
缩丁醛（PVB）
高温型水基涂料用粘结剂：钠水玻璃、硅溶胶、聚合磷酸等 高温型醇基涂料用粘结剂： 热固性酚醛树脂、硅酸乙酯等
二、涂料的组成、要求及应用
●
使用前，应将涂料膏加水稀释，稀释涂料膏用叶片 搅拌机或手工搅拌；
●为防止加入的糊精、糖浆类粘结剂发酵，可在稀释
过程中，每100kg涂料加入40ml福尔马林作防腐剂
四、涂料的性能
1、涂料的工艺性能（涂敷性能或使用性能）
●
●
饱沾性：应具有一定的稠度，饱沾刷子不淋漓的能力
涂刷性：应具有涂刷滑爽而无粘滞感，易形成均匀薄层的能力。即要求涂 料的粘度随剪切速率和剪切时间而改变
四、涂料的性能
●
流淌性：应具有涂刷中不沿涂刷面垂直流淌的能力
在水溶性高分子化合物稠化剂的主键上，带有很多极性的亲水
基团，他们之间相互结合，在高分子链之间形成立体网络骨
架，这种体系必须在一定的剪力作用下才能流动，这个剪切 应力值称为屈服值，即涂料必须具有一定的屈服值 当在涂刷垂直面后，剪切速度剧降，剪力也急剧下降，而涂层 因为涂料重力而引起新的剪切应力，若此值小于涂料的屈服 值，则涂料不发生流淌，即具有一定的抗流淌性
所谓触变性是指：
——在剪切应力作用下，涂料粘度减少（变稀），而当去除剪应力 后，涂料的粘度有增加（变稠），（即触变性是剪切速度函数） ——变稀或变稠都与时间有密切关系，若两种悬浮液在恒定的剪切 速率下，其表观粘度和剪切应力均随时间而递减，达到同一表观 粘度所需时间长着，其触变性好，短着其触变性差 具有一定的触变性的涂料，其流平性和流淌性均良好