消失模涂料配方

水基涂料配制过程大致是先将耐火材料、膨润土、无水碳酸钠等干料加入混砂机，干混10分钟左右，加入粘结剂溶液和少许水；湿混20~30分钟左右，将湿料倒入桶里，加入适量水后进行搅拌。最后在搅拌过程中加入各种添加剂。

生产实践证明，搅拌器的转速和搅拌时间会影响涂料的涂挂性能和沉淀情况。搅拌器转速高，搅拌时间长，涂料混合越均匀，不易沉淀，涂挂效果也很好。从工艺角度考虑，要求搅拌器的转速≥1380r/ min，搅拌时间>1h。

对于球磨机配制涂料，由于有球磨作用，能使涂料充分混合，达到胶质状态，涂挂的效果更好。其配制工艺是将耐火材料、活化膨润土和少许水先配成膏状涂料（水份占粉料质量的25%～30%）一起加入球磨机，然后再加适量水搅拌成涂料，球磨7~8小时，加入粘结剂和聚醋酸乙烯乳液后再球磨1小时，将涂料倒入或用压缩空气压入涂料桶充分搅拌，并视涂料的透气性能加入一些添加剂。

如果采用钙基膨润土，可加入碳酸钠(占膨润土量的5%)使其转化成钠基膨润土，称为活化处理。

对于高分子粘结剂使用前须预先配制成溶液。如羧甲基纤维素钠(CMC)预先配制成1∶40的水溶液；聚乙烯醇缩西醛(PVB)或酚醛树脂等预先配制成一定比例的乙醇溶液。

用球磨机或碾压机配制涂料，因耐火材料颗粒能被破碎，可选用较粗的粒度；而用搅拌机配制涂料则没有粉碎作用，因此应选用较细粒度的耐火材料。

采用球磨机或碾压机配制水基涂料时较粗的耐火骨料被粉碎形成新生表面而有较大活性，使载体在耐火材料颗粒表面均匀分布，故有较好的稳定性、触变性及高的强度等特性。

纸浆废液涂料是消失模涂料水基涂料的一种，其通常用在中小铸铁件、铝合金铸件的生产中，整体效果良好。在使用过程中需要注意三点：第一，纸浆废液涂料在浸挂后需要撒干石英砂，以防止涂料往下滑落。第二，如果遇到需要涂挂两层以上涂料的情况时，应采取快速干燥措施，否则干燥了的第一层涂料层容易潮解脱落，影响操作进程。第三，由于空气中有一定的湿度，即使干燥后的涂层在空气中放置过久也会吸潮，因此企业要尽量避免涂层在空气中长时间置放。

纸浆废液涂料基本配方见下表： 组分 石英粉 纸浆废液 膨润土 无水碳酸钠 聚醋酸乙烯乳液 水 wt（%） 100 6 1.5 5 1 适量 说明：若将其中的耐火材料石英粉换成锆英粉，则可用于铸钢件、厚大铸铁件的使用。

快干涂料的配制

以聚乙烯醇缩丁醛(PVB)或酚醛树脂等作为粘结剂的快干涂料应预先配制成一定比例的乙醇溶液，然后将耐火骨料以及各种添加剂一并加入并充分搅拌。

消失模涂料的性能和结构的关系

对于消失模涂料的性能和组分间的关系已有很多的经验和知识积累，在前面已探讨过。对于涂料的性能和结构的关系的理解则很有限，建立涂料的性能和结构的关系有助于高性能新型涂料的开发和使用，并对消失模铸造工艺控制提供帮助。

早期的研究已触及该方面，Sun等人(1992)已揭示涂层的透气性取决于涂料中颗粒大小及分布、形状、以及气孔的特征，其研究已显示，一种主要由接近圆形的、尺寸较大、大小分布较均匀的氧化铝颗粒构成的涂料比另一种由不规则形状的、尺寸较小、大小分布不均匀的二氧化硅颗粒构成的涂料透气性更高。和Penumadu (2005)的研究表明涂层中“有效气孔”的大小和结构与涂层的透气性紧密相关。Qi等人(2005)曾尝试建立一个关于消失模涂料的结构模型以解释其传热和传质的特征。鉴于其复杂性，对于消失模涂料的性能和结构的关系还有很多的研究工作要做。

制备时先将吸附剂、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺分别加水配成溶液，再与骨料及其他成分混合搅拌而成。本发明的涂料能有效吸附泡沫塑料模样热解产生的液态产物，大大减少铸件的孔隙率，并在铸型－镁液界面间形成还原性保护气氛层，使镁合金表面形成保护膜，阻止氧化进行，防止了浇注时镁合金在铸型内的燃烧，有利于获得表面光洁、无氧化皱皮的镁合金铸件

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。