鑄造涂料從溶劑上分，涂料有水基、醇基兩大類。醇基涂料可以省去烘窯，提高效率和面積利用率，水基涂料則成本低，樹脂不會過燒，涂層質(zhì)量高（流平性及涂層厚度好）。醇基涂料刷完后點火自燃，水基涂料必須經(jīng)過烘烤。

醇基消失模涂料產(chǎn)品介紹：
特點：
      1. 對消失模有良好的涂掛性能和適宜的附著力。
      2. 涂層均勻透氣性好，耐火度高。
      3. 鑄件表面光潔，無增碳等鑄造缺陷。
   使用方法：
     1. 稀釋：首先將涂料桶中的涂料攪拌均勻，然后加入水(或≥99．7％酒精)稀釋。再次攪拌均勻，待涂料靜止后，用波美計檢測涂料的波美度，重復(fù)上述操作至工藝要求的波美度。
     2. 刷涂技術(shù)參數(shù)：水基涂料波美度：50~65；密度：1.30~1.50g／ml。醇基涂料波美度：70～80；密度：1.30~1.50g／ml。
     3. 消失模鑄造涂料施涂：首先將泡沫型清理干凈，將配好的涂料均勻地涂刷到泡沫表面，避免涂料堆積。若需要刷多次涂料，待上一遍涂料烘干后再刷下一遍涂料。
      注意：應(yīng)避免將雜質(zhì)混入涂料中，當天將涂料桶清理干凈。 

鑄鐵用水基消失模鑄造涂料研究

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料鋁礬土：

主要礦物成分是：

莫來石，其具有熱膨脹系數(shù)小、耐火度高、化學穩(wěn)定性好、價格低等優(yōu)點，粒度325目；

高嶺土：主要礦物組成為SiO2和Al2O3，具有良好的抗酸溶性和化學穩(wěn)定性、燒結(jié)性、較低的陽離子交換量和較好的耐火性等優(yōu)良的物理、化學特性，耐火度1 700 ℃；

硅灰石：一種含鈣的偏硅酸鹽礦物，呈針狀和細粒狀，色澤光亮，熔點1 540 ℃，粒度200目；滑石粉：主要成分為含水的硅酸鎂。耐火度1 200～1 300 ℃。其具有潤滑性、耐火性、抗酸性、絕緣性、熔點高、吸附力強等優(yōu)良的物理、化學特性，粒度325目；

海泡石（325目）；

CMC（200目）；

硅溶膠：SiO2含量24%~30%，Na2O≤0.05%；

聚乙烯醇（PVA）；

表面活性劑：十二烷基苯磺酸鈉；

消泡劑：正辛醇；

助劑：Fe2O3。

1.2 原料預(yù)處理及涂料制備

方法原料預(yù)處理：

①為了涂料制備方便，粘結(jié)劑硅溶膠、聚乙烯醇（PVA）需要進行活化處理，首先將二者的水溶液在高速（1 200 r/min）下攪拌均勻，然后加入十二烷基苯磺酸鈉進行活化，靜置24 h備用；

②CMC：首先將CMC與乙醇按照1∶1的質(zhì)量比進行分散，然后再按照CMC∶水=1∶50的質(zhì)量比加入水，攪拌均勻后，靜置24 h備用；

③海泡石∶將海泡石與水按照1∶50的質(zhì)量比高速（1 200 r/min）攪拌均勻，制得海泡石漿料，靜置24 h備用。涂料制備方法：首先將稱量好的耐火骨料（鋁礬土、高嶺土、硅灰石、滑石粉）、Fe2O3粉料在碾輪式混砂機中攪拌均勻，然后緩慢加入經(jīng)過活化處理的硅溶膠、聚乙烯醇（PVA）水溶液、CMC水溶液、海泡石漿料以及正辛醇消泡劑、適量水混碾2 h后，用膠體磨研磨2次后出磨待用。

1.3 涂料主要性能測試方法

（1）涂層強度。首先將涂料涂覆于玻璃板上，待涂層干燥后，將玻璃板傾斜與水平面成為45°角。在距離玻璃板1 000 mm處，用涂4粘度杯向玻璃板上落砂，直至擦破涂層露出玻璃板為止，用天平稱出落砂總質(zhì)量，作為判斷涂層表面強度優(yōu)劣的定量指標。

（2）發(fā)氣量。首先將涂料在101-2型干燥箱中烘干、用陶瓷研缽研磨均勻，再用精密天平稱取5個質(zhì)量均為1 g±0.01 g的樣品，依次在STZ-A型直讀式發(fā)氣性測定儀（邯鄲市華宇儀器儀表有限責任公司生產(chǎn)）上進行發(fā)氣量測定。去掉最高值和最低值后，取剩余三個檢測數(shù)據(jù)的平均值，即為涂料的發(fā)氣量。

（3）條件粘度。采用LND-1型涂4粘度杯進行測定。

（4）涂掛性。制備規(guī)格為120 mm×60 mm×30 mm的EPS模樣待用，首先稱量出該模樣的質(zhì)量M1，然后在已調(diào)制好的涂料中浸涂三次，將其放入恒溫干燥箱中（已設(shè)定溫度為40℃）干燥2~4 h，待涂層完全干透后，稱量出其總質(zhì)量M2，兩次的質(zhì)量之差M （M=M2-M1）即為附著量，并且觀察涂層表面流淌狀況來判斷涂掛性的好壞，涂層均勻且光滑、無裂紋，與模樣無剝離現(xiàn)象為I級；有小于1 mm樹枝狀或網(wǎng)狀細裂紋，涂層與模樣無明顯剝離現(xiàn)象為Ⅱ級；有大于1 mm樹枝狀或網(wǎng)狀細裂紋，或貫通性裂紋，涂層與模樣之間有剝離現(xiàn)象為Ⅲ級。

（5）剝離性。澆注后，涂層與鑄件表面分離的能力，鑄件澆注成形后，用肉眼觀察鑄件表面的涂層能成片且自動剝離的為I級；鑄件表面涂層需要敲打才能剝離的為Ⅱ級；鑄件表面涂層緊緊粘附在鑄件上，不能剝離的為Ⅲ級。

2 試驗方案與結(jié)果

2.1 試驗方案

在鑄鐵用水基消失模涂料的所有組分中，耐火骨料是其主體部分。最常用的耐火骨料是石英粉，其次是鋁礬土、高嶺土、滑石粉、石墨粉、剛玉粉、硅灰石等耐火骨料。采用單一耐火骨料時，涂料的耐火度盡管較高，但是懸浮性、燒結(jié)性、條件粘度等綜合性能較差，因此實際生產(chǎn)中，經(jīng)常采用兩種及兩種以上的耐火骨料混合使用，用以改善涂料的綜合性能。

為了探討不同耐火骨料對鑄鐵用水基消失模涂料性能的影響，本研究共選用了鋁礬土、高嶺土、硅灰石、滑石粉等四種不同類型的耐火骨料，其中鋁礬土為主加耐火骨料，高嶺土、硅灰石、滑石粉為輔加耐火骨料，其他各組分加入量如表1所示，采用L9（34）正交表安排試驗，因素水平表如表2所示，正交試驗方案如表3所示。表1

3 試驗結(jié)果分析

在消失模涂料的所有性能指標中，涂料的涂掛性能最為重要，通過對表4中的正交試驗結(jié)果進行分析發(fā)現(xiàn)，以上9種涂料的涂掛性能均在Ⅱ級及以上，涂掛性能良好，能滿足消失模涂料實際生產(chǎn)需要，為了進一步探究耐火骨料中各組分對涂料24 h懸浮率、條件粘度、發(fā)氣量、涂層強度等性能的影響規(guī)律，現(xiàn)對表4中的試驗數(shù)據(jù)分別進行正交試驗結(jié)果分析和極差分析。

結(jié)果如表5、表6所示。由表6可知，在以上三種輔加耐火骨料中，影響涂料24 h懸浮率的最顯著因素是高嶺土，其次是硅灰石，最后是滑石粉，其主要原因是高嶺土類似于膨潤土，質(zhì)軟、易分散懸浮于水中，能顯著提高涂料條件粘度和懸浮性。

影響涂層強度的最顯著性因素是硅灰石，對于涂層強度的影響因素順序為：硅灰石＞高嶺土＞滑石粉。影響涂料發(fā)氣量的最顯著因素是滑石粉，其次是高嶺土，對于涂料發(fā)氣量的影響因素順序為：滑石粉＞高嶺土＞硅灰石，主要原因是滑石粉（層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鎂水合物）、高嶺土（層狀的含結(jié)晶水的硅酸鹽）的分子結(jié)構(gòu)中均含有結(jié)晶水，澆注時二者分別在800~900 ℃、600~900 ℃的溫度范圍內(nèi)快速失去結(jié)晶水，產(chǎn)生大量水蒸氣，從而使得涂層發(fā)氣性上升。

影響涂料條件粘度的最顯著因素是高嶺土，對于涂料條件粘度的影響因素順序為：高嶺土＞滑石粉＞硅灰石，主要原因是高嶺土是一種以高嶺石族粘土礦物為主的粘土和粘土巖，具有良好的可塑形，用于水基涂料時形成絮狀膠體水溶液，從而使得涂料條件粘度增高。為了找到三種輔加耐火骨料的最佳水平，現(xiàn)采用單因素分析方法對涂料的各性能指標進行分析。

在涂料實際使用過程中，為了防止涂料的快速沉淀以及涂料施涂時的方便性，通常要求涂料有較高的懸浮率和較低的條件粘度，因此懸浮率應(yīng)取最大的水平，即A3B3C1；而條件粘度取最小的水平即A1B3C1。

另外為了防止涂層發(fā)氣性過大加劇鑄件的氣孔和炭黑缺陷，防止涂層強度不夠?qū)е碌拿獭_砂、模樣變形、模樣破損等缺陷，涂料發(fā)氣性應(yīng)取最小的水平，即A2B1C1；而涂層強度取最大的水平，即A3B2C3。在涂料的24 h懸浮率、條件粘度、發(fā)氣量、涂層強度、涂掛性等性能指標中，在24 h懸浮率和涂掛性兩項性能滿足涂料使用要求的前提下，首先應(yīng)該要滿足的是涂層強度指標，其次是涂層的發(fā)氣量指標、條件粘度指標，結(jié)合各性能之間的主次關(guān)系，其最優(yōu)組合為：A3B2C1，即涂料最佳配方，如表7所示，現(xiàn)按照表7中的配方將涂料配制好，并對其性能進行測定，詳細數(shù)據(jù)如表8所示。

4 生產(chǎn)驗證

為了驗證該配方涂料的性能優(yōu)劣，進行現(xiàn)場澆注試驗，按照表7中的配方將涂料配制好后，采用浸涂方式涂覆涂料，并反復(fù)浸涂、干燥三次。涂敷涂料后的模樣、干燥后的模樣如圖1所示，由圖可以看出，涂覆涂料后的模樣表面涂層光滑、均勻，涂掛性良好。待在恒溫干燥箱中將其完全干透后，在真空負壓下進行澆注試驗。

成形鑄件及澆注后涂層的剝離情況如圖2所示，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：成形鑄件表面光滑，沒有出現(xiàn)粘砂、氣孔、積碳、皺皮等鑄造缺陷。鑄件清理時，鑄件表面涂層大部分均能自由潰散，只有少部分熱結(jié)部位涂層需要用錘子輕輕敲打，才能整塊剝落，涂層整體潰散性良好。

這主要是因為鑄鐵件消失模鑄造的澆注溫度較高，其澆注溫度較其他鑄造方法要高40~80℃，一般在1 400~1 500 ℃，不同耐火度的骨料搭配使用時，涂層的燒結(jié)不僅更加容易，而且涂層的強度也更高，澆注時，涂層中的有機粘結(jié)劑在高溫金屬液的熱作用下被迅速燒蝕，產(chǎn)生大量孔洞，形成一種疏松的層片狀結(jié)構(gòu)，涂層的高溫透氣性良好，由于其泡沫模樣的裂解產(chǎn)物主要以氣態(tài)產(chǎn)物為主，液態(tài)產(chǎn)物較少，在真空負壓下澆注時，其氣態(tài)、液態(tài)產(chǎn)物被迅速抽出型腔，使得高溫金屬液的充填更加容易，因此沒有出現(xiàn)粘砂、氣孔、積碳、皺皮等鑄造缺陷，能夠很好地滿足實際生產(chǎn)需要，性能優(yōu)良。

5.結(jié)論

（1）在該配方涂料中，影響涂料24 h懸浮率和條件粘度的最顯著因素是高嶺土；影響涂層強度的最顯著因素是硅灰石，影響涂層發(fā)氣量的最顯著因素是滑石粉，主要原因是滑石粉是一種層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鎂水合物，其分子結(jié)構(gòu)中含有結(jié)晶水，澆注時在600~900 ℃的溫度范圍內(nèi)失去結(jié)晶水，產(chǎn)生大量水蒸氣，從而使得涂層發(fā)氣性上升。

（2）該鑄鐵用水基消失模鑄造涂料最優(yōu)配方為：鋁礬土100、高嶺土40、硅灰石20、滑石粉10、硅溶膠4、PVA 1、海泡石4、CMC0.5、十二烷基苯磺酸鈉0.1、正辛醇0.1、Fe2O3 0.5、水適量。

（3）經(jīng)過生產(chǎn)試驗驗證發(fā)現(xiàn)，所制備的鑄鐵用水基消失模涂料涂掛性能良好，成形鑄件表面光滑，沒有出現(xiàn)粘砂、氣孔、積碳、皺皮等鑄造缺陷。鑄件清理時，鑄件表面涂層大部分均能自由潰散，只有少部分熱節(jié)部位涂層需要用錘子輕輕敲打，才能整塊剝落，涂層整體潰散性良好。能夠滿足實際生產(chǎn)需要，性能優(yōu)良。