消失模涂料的组成 消失模涂料有哪些作用

消失模涂料用cmc水基涂料好。这种涂料指的就是粘接剂以水为溶剂，常用的粘接剂多种多样。水基涂料厚度都大，在0.5-2mm之间，它的强度也要比醇基高，但水基涂料的透气性较差，因此厂家都会在水基涂料里面加入少量的发泡剂，当涂层烘干之后，发泡剂在涂层中会产生大量的毛细孔，气化模分解所产生的气体就是从这些毛细孔中排出的。

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)刷涂方法靠手工通过刷子来完成。这种方法对涂料的某些性能要求不如喷涂或浸涂严格，但对操作者的技术和经验要求比较高。

(2)喷涂方法是用喷枪将涂料喷涂在消失模模样上。喷涂的效率比刷涂高，劳动强度也低得多。

(3)浸涂法具有生产效率高、节省涂料、涂层均匀以及对涂料的要求不高、操作简便、不需要特殊设备等特点。

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。

消失模铸造的涂料要涂挂在消失模模样的表面上，而传统的砂型铸造的涂料则是涂刷在制好的铸型表面上，两者的涂挂方法差别很大，而且其技术要求也不尽相同。消失模涂料的涂挂有多种方法如刷、浸、淋、喷或浸淋相结合。一般而言，消失模铸件的表面粗糙度和尺寸精度取决于消失模模样本身的质量，而涂层的厚度并不影响铸件尺寸。表面粗糙的涂料层不但不影响铸件的表面粗糙度，反而对改善透气性有利。 刷涂方法靠手工通过刷子来完成。这种方法对涂料的某些性能要求不如喷涂或浸涂严格，但对操作者的技术和经验要求比较高。

刷涂时，涂料的厚度均匀性虽不如喷涂或浸涂，但效果还令人满意。对于一些结构形状复杂的消失模模样，最好选择刷涂。因为喷涂时，一些“死角”部位常常喷涂不到；而浸涂又常常难于排出某些凹槽中的堆积涂料。

刷涂的主要缺点是劳动强度大、生产效率低，因此只适用于修复性补刷操作或体积较大而又无法浸涂或喷涂完成的单件生产。 喷涂方法是用喷枪将涂料喷涂在消失模模样上。喷涂的效率比刷涂高，劳动强度也低得多。

由于耐火涂料的比重大，粘度高，要进行喷涂必须使涂料成为雾状喷射出去；此外，涂料喷涂的对象为极易被损坏的泡沫塑料模，要求涂料喷落在泡沫塑料模型上的冲击力要尽可能小。

喷涂法存在如下问题：

①对涂料的技术要求高，涂料浓度过大时，常常无法喷射或喷涂不均匀；浓度过小，又易于淌流或粘挂不上。此外，涂料中夹杂的大的颗粒、异物容易堵死喷嘴，中断生产；

②消失模模样不易夹持，在喷涂过程中常常引起消失模模样变形或损坏；

③浪费涂料：喷枪喷出的雾状涂料有相当部分并不能落到消失模模样上，不但浪费涂料而且污染环境；

④质量不易控制：有些死角不能喷射到，而且第二次喷涂时容易将第一层涂料层破坏。 浸涂法具有生产效率高、节省涂料、涂层均匀以及对涂料的要求不高、操作简便、不需要特殊设备等特点。由于泡沫塑料模样的密度小(与涂料密度相差数十倍)且本身强度又不高，因此应注意防止涂料密度过大导致消失模模样难以浸入而变形损坏。

浸涂涂挂的涂层厚度，可通过涂料浓度、浸涂次数和控制浸涂操作来控制。一般采用两次浸涂作业：第一遍，浸涂浓度较小的稀薄涂料，以便获得均匀的薄涂层，改善两遍作业的涂挂性能；第二遍，浸涂要通过调整涂料浓度来获得均匀的涂料厚度。如果涂料的浓度不改变而又要求控制涂层厚度时，则只能靠浸涂后抖动消失模模样次数来调整。熟练的涂料工要做到这个要求一般是不困难的。

浸涂操作的注意事项：

(1) 进行浸涂操作前，必须对涂料进行合理的搅拌，最好在浸涂过程中一直处于缓慢搅拌之中，防止卷入空气；

(2) 浸涂时应选择好消失模模样浸入涂料的方向、部位，防止模样变形；

(3) 涂层要均匀，涂层上不得有露白现象出现；

(4) 浸涂后的消失模模样，从容器中取出、运送、放置时均应防止变形。

(5) 消失模模样经浸涂后，应及时抖动，以使涂层均匀并使多余的涂料去除。

为克服浸涂法浮力引起消失模模样的变形，可采用合适的卡具将消失模模样固定后再浸入涂料容器。大批量生产时，可采用专门的机械化浸涂装置，消失模模样先用卡具固定，然后将涂料从底部压入，淹没消失模模样后再撤走，涂料便自动下落，完成浸涂工序。

浸涂方法适宜于小型铸件生产，较大尺寸的消失模模样只要涂料桶容积允许，也可采用分段多次浸涂的办法。