消失模铸造涂料的作用包含了哪些

在消失模铸造中，如何选用涂料的耐火填料，主要考虑填料的如下性质：

(1)耐火度；

(2)密度；

(3)热膨胀系数；

(4)粒型与粒度分布；

(5)与金属液的化学反应性；

(6)发气量；

(7)与涂料中其它成份的互融性；

(8)对操作工人健康与环境是否影响。

1、铝矾土粉

铝矾土以其耐火度高、化学稳定性好，膨胀系数小且来源丰富、价格低等特点，近年来在普通铸造钢涂料及铸铁涂料中广泛应用。

1.1化学成分

铝矾土中的Al2O3含量、烧结温度及Ti02、FeO3等杂质含量对涂料影响较大，因此选用Al2O3含量高的矿石经1450℃-1500℃锻烧后，精选熟料研磨，制成细粉后，酸洗处理仍是关键一步，不经酸洗处理的铝矾土除Ti02、FeO3含量较高外，锻烧及研磨过程中混入的灰尘及机械铁增多，(目前铝矾土细粉的加工多以雷蒙磨为主，耐磨件大多是高猛钢铸件，混入的机械铁用磁选难以除去。)制备的涂料一是耐火度受影响，二是漂浮物及沉淀物增多，影响涂料的涂刷性、悬浮性及存放时间。

1.2粒度

铝矾土的粒度及粒度分布是影响涂层致密度和透气性的重要因素，特别是消失模涂料，泡沫塑料模样在烧结过程中的热解产物通过涂层能否顺利排出，消失模涂料的透气性是区别于其它砂型铸造涂料的一大特点。翔宇公司根据不同需要，将铝矾土的粒度级配成两种不同规格分别使用于砂型铸造涂料和消失模涂料中。

砂型铸造涂料所用铝矾土粉的粒度分布为：

-270目至320目，集中率为96 % +270目 不大于1%

消失模涂料所用铝矾土的粒度分布为： -270目至-320目 78% -200目至-270目 15% -100目至-200目 5% +100目不大于 2%

以上粒度分布同时适用于其它耐火填料的级配。

2、锆英粉和N-3粉

锆英粉由锆英砂加工而成，其线膨胀系数小、热震稳定性好，耐火度高且在高温时对大多数合金不起化学作用，是一种良好的耐火填料，多用于不锈钢、高合金钢铸件，进口锆英粉国外多采用气流磨研磨，Zr02含量大于65%，且杂质含量低，国内加工的锆英粉多为雷蒙磨研磨，杂质含量相对较高，近年来锆奂粉来源较为复杂，价格一路走高，很多涂料厂家都在寻找锆英粉的替代产品，来降低铸钢涂料的成本，翔宇公司成功研制了一种人工合成新型耐火填料N-3粉，已广泛应用于铸钢涂料。

N-3粉是由几种天然耐火材料按比例合成，电熔、粉碎、酸水洗而制得，耐火度、线膨胀系数、化学稳定性都接近锆英粉，且不与FeO3等碱性氧化物起反应，有利于涂料的防粘砂性，价格仅为锆英粉的三分之一。

3、镁砂粉和镁橄榄石粉

镁砂粉和镁橄榄石粉通常作为配制碱性铸钢件用涂料的首选耐火材料，镁大海粉主要成份为天然菱镁矿石(MgCO2)煅烧而得到的烧结块经破碎、研磨、磁选加工而成，值得特别注意的是以下几点：

(1)烧结块必须是经1500℃-1600℃煅烧的所谓烧死块，颗料致密坚硬，MgO含量大于90%，否则高温浇注时涂层易产生龟裂。

(2)烧结块含铁及氧化铁成份等磁性物相当高，翔宇公司采用5000高磁双辊磁选机磁选两遍，选出磁性物高达25%左右。所以想获得优质镁砂粉，磁选是关键一步。

(3)镁砂粉易吸水受潮板结，应特别注意粉中水份含量。

镁橄榄石粉中应主要控制氧化铁含量，不得大于10%，蛇纹石(含水镁硅酸盐)含量愈小愈好，一般不大于20%，否则耐火度下降，灼减量和发气量增大。

4、棕刚玉粉和白刚玉粉

棕刚玉是以铝矾土为原料，经2000℃-2400℃高温治炼制得，白刚玉是用氧化铝粉经电熔再结晶而制得，其基本矿物为a-Al2O3

,前者大于94%，后者大于97%，刚玉硬度高、熔点高、热导率大、热稳定性好，不易龟裂，抗酸、碱性好，棕刚玉粉适用于配制普通铸刚及合金钢涂料，白刚玉粉因其价格昂贵，往往作为大型铸钢件涂料的复合填料。需要说明的是磨料用刚玉粉和铸造涂料用刚玉粉的粒度分布及标号均不一致，使用时应按涂料用耐火填料的粒度组成级配。另市场上有废沙轮研磨制成刚玉粉，其杂质含量高，选购时要特别注意

5、石英粉和熔融石英粉

石英粉是传统使用的耐火填料之一，因价格便宜、资源丰富，仍为众多厂家所采用，但其耐火度较低、线膨胀系数大，只限适用于铸造涂料及小件铸钢涂料，翔宇公司采用熔融石英粉和普通石英粉复合，在消失模铸钢及铸铁涂料中应用，有效发送了因石英粉相变膨胀而导致的涂料开裂、剥落等现象，效果很好。熔融石英粉的特点是：热膨胀率低、热稳定性好、高温抗蠕变能力强，尤其适用于消失模涂料。

6、其它耐火填料

除以上所述的几种耐火填料外，还有莫来石粉、铬铁矿粉、高铝钢玉粉、硅藻土粉、滑石粉、云母粉、长石粉等，依据涂料的功能需要，可单独选用或复合后作为耐火填料使用，这里不一一详述，翔宇公司均有供应。总之，耐火填料是涂料的主体部分，对涂料的效果起着决定性的作用。选择耐火填料应着重考虑耐火填料的矿物组成、纯度、杂质含量、粒度组成等主要指标。

1．常用的耐火材料有刚玉、锆砂、硅砂、铝矾土、高岭土熟料、氧化镁、硅藻土、蓝晶石等。生产不同的消失模铸件时，应选用不同的耐火材料制作涂料。不同材质铸件对涂料耐火度、化学稳定性、绝热性要求各不相同。通常生产铝铸件时其消失模涂料要用硅藻土、滑石粉等耐火材料铸铁件常用硅砂、铝矾土、高岭土熟料、棕刚玉等粉状耐火材料铸钢件常用刚玉、锆砂、氧化镁等粉状耐火材料。

配制消失模涂料除要正确选择耐火材料种类外，还应正确选择耐火材料的粒度粗细和分布，以及颗粒形状。因为粒度粗细和分布及颗粒形状将影响涂料的透气性。据报道，消失模涂料用耐火材料颗粒以圆形为好，粒度偏粗而集中较合适。

2．常用的粘结剂大致可分为无机和有机两类，在一种涂料中可以同时使用。无机粘结剂(高温粘结剂)：亲水型：粘土、膨润土、水玻璃、硅溶胶、磷酸盐、硫酸盐、聚合氯化铝。憎水型：有机膨润土有机粘结剂(低温粘结剂)：亲水型：糖浆、纸浆废液、糊精、淀粉、聚乙烯醇（PVA）、聚醋酸乙烯乳液、水溶性酚醛树脂、天然树胶。憎水型： 沥青、煤焦油、松香、酚醛树脂、干性植物油、合脂油、硅酸乙酯,聚乙烯醇缩丁醛(PVB)

3．载体：消失模涂料有水基涂料和醇基涂料之分，但生产中使用较多的为水基涂料。

4．悬浮剂：为防止涂料中的固体耐火材料沉淀而加入的物质叫悬浮剂。水基涂料常用的悬浮剂有:膨润土、凹凸棒土、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酞胺、海藻酸钠等。有机溶剂涂料常用的悬浮剂有:有机膨润土、锂膨润土、凹凸棒土、聚乙烯醇缩丁醛等。

作用

消失模铸造所用的造型材料一般是普通干石英砂，泡沫塑料模型被液态金属置换时，热分解产生的大量气体要通过干砂间空隙方能排出铸型外。然而，液态金属在负压的作用下很容易渗入干砂间的空隙而形成机械粘砂。为了避免产生机械粘砂，消失模模样表面必须涂挂一层耐火涂料。在铸型浇注过程中，这一层耐火涂料是介于金属液和型砂之间，对消失模模样的气化、金属液充填和铸件的形成等起着十分重要的作用。

(1)防止铸件产生机械粘砂和热化学粘砂。

机械粘砂的实质是金属液对砂粒间细孔的充填渗入。在普通砂型铸造中，金属液在铸型某点上的渗入压力即为金属液的压强。当渗入压入超过砂粒间空隙中的气体反压力和由金属液表面张力引起的附加压力时，金属液才能渗入砂粒空隙中形成机械粘砂。

一般情况下，消失模铸造中金属液的渗入压力要大于砂型铸造，所以铸件表面有较严重的针刺和粘砂现象。在泡沫塑料模的外表面涂挂一层一定厚度的致密涂层，可以起到阻止金属液渗入的作用，从而防止铸件产生针刺和机械粘砂。

消失模铸造目前广泛使用的型料诸如铁丸、石英砂等，由于耐火度均不高，熔融温度较低。当浇入高温金属液后极容易被金属液所熔融，形成节瘤等缺陷，产生热化学粘砂。因此，在金属液和型料之间隔离一层耐火度高的涂层，有助于防止热化学粘砂。

(2)提高泡沫塑料模型的刚度，防止埋型时变形。

这是耐火涂料层在消失模铸造中的独特的作用。泡沫塑料模在埋型操作时，不可避免地要受到一定大小的冲击力作用，因而模型可能产生压缩变形和弯曲变形，进而影响到铸件的最终尺寸精度。模型表面涂上一层耐火涂料，干燥后会形成一层紧紧包覆在外表的具有一定强度的硬壳层，使其强度比未挂涂料前有成倍地提高，同时模型的刚度也相应增强，因此可以使各种变形量降低到最小。例如，2mm厚的涂层，在同等受力条件下，可使泡沫模型的受压变形降低2/3，使弯曲变形降低9/10以上。

(3) 有助于消失模模样热分解气体的迅速排出。

如果泡沫模型热分解产生的气体不能及时排出，可能产生浇注不完全、气孔、夹渣和碳黑等缺陷。具有一定透气性的表面耐火涂层可以使气体在负压的作用下及时排出铸型。