消失模涂料的组成 消失模涂料有哪些作用
飞秒检测发现消失模涂料分：铸铁类消失模涂料、铸钢类消失模涂料、合金钢、高烙钢、高锰钢、消失模涂料。消失模涂料一般由耐火骨料、粘结剂、载体(溶剂)、表而活性剂、悬浮剂、触变剂以及其他附一加物组成。各种组分被均匀混合在一起，在涂料的涂挂和金属液浇注过程中综合发挥作用。
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。
消失模铸造用涂料的种类根据所用粘结剂的性质通常分为水基涂料、醇基涂料、树脂涂料等三种。
水基涂料是指其粘结剂以水为溶剂，常用的粘结剂多种多样，如聚乙烯醇、CMC、水玻璃等。水基涂料一般厚度较大（0.5~2mm），其强度也较醇基高，但是水基涂料的透气性一般较差，一般在水基涂料中需要加入少量的发泡剂。涂层烘干后，发泡剂在涂层中会产生大量的毛细孔，气化模分解产生的气体就是由这些毛细孔排出。
醇基涂料与树脂涂料的干燥速度较快，又称之为快干型涂料。快干型涂料中通常不需要加入发泡剂，涂层的透气性主要依靠涂料中的粘结剂或溶剂的挥发而产生。快干型涂层比水基涂层薄，所以其透气性也较好。
水基涂料中含有大量的毛细孔而对高温液态金属产生毛细吸力作用，使涂层清理时溃散性差，容易产生铸件粘砂现象。但对于水基涂料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，但其强度低。
这里需要注意的是，长期以来在铸造生产中通常有两种不正确的认识，一是过分强调涂料的透气性好坏，认为水基涂料的透气性差；二是认为醇基涂料虽然方便快捷但成本高昂，事实并非如此。
大量的实践表明，铸型中的气体能否迅速排除是涂层透气性、涂层厚度、真空度、型砂粒度等因素共同作用的结果。水基涂料与快干涂料相比，在相同厚度的条件下其透气性相差无几，更本不可能对消失模铸造工艺产生显著的影响。其次，虽然醇基涂料中原材料成本高，但其涂层比较薄，涂料用量少而且不必专门烘干、铸件清理方便，所以其综合成本反而比水基涂料要低。
对于厚大铸件、重要零件或某些关键部位，将这两种涂料结合起来使用效果很好，即内层用醇基涂料（≤0.5mm）而外层使用水基涂料。有时可以将这两种涂料交替使用，涂覆多层，铸件的防粘砂效果也十分理想。
消失模铸造涂料国内外的发展状况
80年代以前，我国对消失模铸造的研究主要集中在模样的设计、制作和装配以及铸件的形成过程中的物理化学现象等，对消失模铸造涂料的研究很少涉及到。90年代以后，国内对消失模铸造涂料研究的主要内容有涂料的透气性、涂层强度、涂料的组分以及流变性、涂料对充型过程及铸件缺陷的影响。其中，研究最多的是消失模铸造涂料透气性的测试方法。
目前国内、以生产球铁曲轴和管件为主的刚玉粉涂料的耐火度高、透气性、覆盖性、强度及韧性均优于其他石墨涂料和石英粉涂料。从涂料的透气性能上讲，无论是常温透气性还是高温透气性，生产铸钢件涂料是以铝矾土涂料为最高，其次是石英粉和棕刚玉，锆英粉涂料的透气性较低。目前，国内各种常规的铸型涂料也有不少人分别从耐火骨料、悬浮剂、粘结剂、载体和助剂等方面做了研究，成型配方有很多种，但是普遍存在着原材料价格昂贵、成本高、涂层表面质量质量不高的问题。
国内消失模铸造涂料的研发随着消失模铸造技术的发展有了长进，但专业化生产厂少，有些消失模铸造厂配制涂料供本厂使用。但普遍缺乏研发能力，甚至不具备基本的检测和质量控制手段。涂料也是制约消失模铸造技术在中国大规模推广和技术进步的瓶颈之一。
近年来国内愈来愈多的高端客户对消失模铸造涂料的需求量增加，所以涂料的国产化提到议事日程。美国亚什兰公司一直积极参与推动消失模铸造技术在全球包括中国的普及和进步，曾多次与国内同行交流并向国内介绍相关技术尤其是涂料技术。
在国外，研制的消失模铸造涂料都是专利产品，英国Fosrco MORNAL 公司研制的性能优良的styromol系列涂料，用于铁及非铁金属消失模，具有不同的保温性、透气性和耐火性。由Fosrco国际公司提供的涂料中加入少量冰晶石，使其在高温下形成活性高的NaF、AlF3等，可对模样热分解的碳产生吸附作用，使之不沉淀在铸件表面，从而消除皱皮等缺陷。在日本，已经开发出使用铸铝、铸铁、铸钢等不同类型铸件的系列涂料。涂料的组成和性能要求文献都有报道，并认为涂料的组成和透气性是关键。日本的消失模涂料，一般铸件是以SiO2做基材，铸钢以锆英粉做基材，并添加粘结剂、防腐剂等材料配制而成。为减轻铸钢件的增碳缺陷，涂料中还加入5%-8%的氧化性物质等。美国Robinson铸造公司，从硅砂、氧化铝和莫来石的耐火性开始试验了60-70种涂料，寻找一种能适合各种尺寸和形状的涂料。
