第四讲涂料

1第四讲涂料砂型和芯子涂料的目的砂型和芯子涂刷的涂料给铸件提供一个好的表面光洁度，从而可以尽量减少清理，修补次数，成本以及有可能提高冶金质量。通过涂刷优质的涂料，铸造工人将所有精细的耐火材料涂刷在最有效的地方—金属/砂型界面—在使用相对昂贵的耐火材料粉末时，涂刷技术是最经济的。重要的是，涂刷的涂料在钢水和型砂之间形成一层不渗透的，稳定的耐火层，从而避免了钢水渗透，粘砂和侵蚀。某些情况下，耐腐蚀钢，例如奥氏体锰钢，特殊涂料阻碍了钢水和型砂之间的反应，从而生产出铸件表面光洁度令人满意。涂料要求（a）涂料应有悬浮性。当有沉淀时，固体颗粒很容易通过搅拌达到悬浮状态。（b）涂料必须有适当的稠度和比重以便在砂型/芯子表面涂刷一层均匀的涂料（c）提倡涂料无毒，无难闻气味（d）涂料层必须光滑，无滞留的气泡等，要有硬度但不脆。脆的涂料层容易受到机械损害和侵蚀（e）涂料必须紧紧地附在砂型/芯子表面，干燥涂料或钢水热辐射/与涂料直接接触对涂料的快速加热时，涂料不能开裂或剥落（f）涂料必须产生最少量的气体避免气孔和针孔缺陷，即发气量小（g）涂料高温性能必须良好，即抗腐蚀性，耐火性好，与钢水接触时不与钢水反应。涂料中高温结合力非常重要。涂料的耐火性理想的耐火材料应该是这样的：化学性质呈惰性，热膨胀小，不与型砂或熔融的金属氧化物形成可融化的成分。过去硅砂粉被成功的用做涂料的填充物，因为硅砂粉可能对健康有害因此（英国）不再使用了。锆英粉，铬铁矿粉，氧化铝砂粉（刚玉粉），耐火粘土，橄榄石粉，镁矿粉和铬镁粉被用在涂料中，对于一般铸造厂来讲，锆英粉更好。锆英粉作为耐火涂料填充剂拥有许多有利的性能，例如较高的耐火性，热膨胀系数小，化学反应不活泼，易与涂料的组分兼容，许多年以来，锆粉一直作为铸钢厂涂料的标准耐火材料。然而，推荐菱镁矿砂粉基的涂料用来奥氏体锰钢铸件，因为这些涂料更有效的避免了钢水/硅砂之间2的相互作用，从而产生一个理想的铸件表面。耐火材料填充物的颗粒要细小使钢水不能透过涂料层，但是颗粒度太小，涂料容易开裂。颗粒度提倡使用-200目（-75微米）涂料配方砂型涂料有4种主要原料，即：耐火填充物悬浮剂粘结剂载体液表面活性剂，粘合促进剂，消泡剂，杀真菌剂等也许需要添加到这4种主要原料中去。现在有很少铸造厂自己制备涂料，而是依靠有专业技术和经验的涂料供应商使用现代概念和材料生产的糊状或制备好的涂料。然而SCEATA（钢铁铸件研究和贸易协会）已经设计出水基和醇基涂料的配方，许多铸钢厂已经成功的使用了很多年。原来，铸造厂只使用水基涂料，但现代铸造厂，尤其是某些自硬造型和制芯工艺要求涂料一点燃就干燥（酒精涂料）或者不用加热干燥。即空气干燥涂料。酒精或易燃涂料使用醇基载体液。因为其良好的燃烧特点，燃烧时放出的高热，与其他成分兼容性，中等的挥发性，燃烧时火焰清洁，异丙醇使用最普遍。载体液的研发正朝着较高闪点（32℃以上，认为是易燃）以及储存和使用安全的方向的发展。空气干燥涂料作为载体液的液体挥发性很强，最受欢迎的是不易燃的氯化的碳氢化合物，例如1：1:1三氯乙烷.近来空气干燥型醇胺树脂为粘结剂的水基涂料已经生产出来，用在涂料工业。影响涂料性能的化学成分因素（a）过多的悬浮剂在干燥（或燃烧）和震波加热时增加了裂纹倾向。为了得到良好的涂料稳定性，理想的悬浮性能是不可少的（b）过多的粘结剂增加了裂纹倾向。但型砂强度越大，涂料强度也越大并且没有裂纹。（c）预料中颗粒度特别细小的耐火填充物增加裂纹倾向（d）涂料中大量的有机物促进了表面粗糙和气孔缺陷。这点特别适用于只能使用有机粘结剂的醇基涂料。如果易燃涂料中有过多的树脂，燃烧干燥时可能出现喷溅。（e）与膨胀的膨润土相比，砂型水基涂料中的现代悬浮剂提供更好的铸件稳定性和物裂纹缺陷（f）与水基涂料相比，易燃和空气干燥涂料在粘结剂和悬浮剂类型方面更加受限制。因此很难制备出在综合性能方面与水基涂料一样优良的醇基涂料。3涂料制备搅拌—铸造厂制备涂料时，准确的控制和有效的搅拌是必要的。当手工搅拌易于产生搅拌不良以及不能充分发挥涂料潜在性能，应使用机械搅拌。搅拌不够—制备的涂料其悬浮性能较差，含有团状，块状，未散开的或未溶解的物质。搅拌不够的涂料其性能和特征随着时间而变化，例如当悬浮剂逐渐使液体变粘时，涂料粘度增加。过分搅拌—导致悬浮介质过分剪切，从而涂料的粘度，流动性，悬浮性将会下降。滞留的空气产生气泡，这些气泡将存留到涂料层里。对于酒精涂料，溶剂损失不可避免。“准备就绪”的液体涂料—仅仅需要简单搅拌沉淀物，使涂料均匀。糊状涂料—需要搅拌并加入载体液稀释。使用机械搅拌，稀释剂逐步加入。粉状—与载体液使用机械一起剧烈搅拌以充分达到涂料的性能。自己制备的涂料—铸造厂制备涂料时，使用恰当的原料，较大的搅拌速度（1500转/分钟或以上）较高的剪切，使用机械搅拌。膨润土糊状物用作悬浮剂的易燃涂料使用这样的搅拌器很容易搅拌开，但单纯使用桨搅拌很难搅拌开。进行搅拌和稀释程序时，所有的材料和添加物要准确测量。如果这些材料保存良好清洁，标准的体积测量