涂料的作用

涂料的作用砂型铸造用涂料是指用来涂敷在砂型型腔和砂芯表面形成薄层的材料。其作用是：1）避免铸件产生表面粗糙、机械粘砂、化学粘砂；2）防止减少铸件产生与砂子有关的其他铸造缺陷或质量问题；3）用涂料来产生冶金效应，改善铸件局部的表面性能和内在质量。优质涂料应具有的性能1）好的悬浮性及再搅匀性；2）一定的触变性；3）好的覆盖能力，对砂芯（型）施涂时，涂料能以一定厚度遮盖砂芯（型）表面的性能；4）具有适当的渗透性；5）具有良好的粘结强度和耐激热性，也不应出现开裂或剥落；6）好的抗粘砂性；7）低的发气性；8）好的贮存性；9）各种原材料资源丰富．成本低廉，并能满足劳动卫生方面的要求。涂料的基本组成1）耐火粉料耐火粉料是涂料中的最主要组分，在涂料中的质量分数通常高于50％。国外常称为耐火填料、基料。因其主要组成物皆为耐火材料粉碎而成的细粉。2)载体液体载体液体的作用是使耐火粉料分散或悬浮在载体液体内，使涂料保持一定粘度和密度，便于喷涂、浸徐、流涂或刷涂到型、芯工作表面。可用的载体液体有水、乙醇、甲醇、异丙醇、1一丁酸、汽油、煤油、2一丙烯醛、氯化烃类等，其中最常用的是水。3）悬浮剂它是稠化载体液体，促使涂料中耐火粉料在载体液体中保持悬浮，防止沉淀、分层和防止载体液体过分渗入造型材料而加入的物质。水基涂料常用的悬浮剂一类是使水形成胶体溶液的无机粘结剂，例如膨润土、蒙托石等；一类是能与水形成高分子溶液的有机悬浮剂，例如羟甲基纤维素（CMC）、海藻酸钠、聚乙烯醇（PVA）、糖浆、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸胺等。4）粘结剂它使涂料中的耐火粉料彼此粘结在一起，并使涂料能牢固粘附在型、芯的表面。属于低温型的有水溶性合成树脂、聚醋酸乙烯乳液（乳白胶）、淀粉、干性植物油、亚硫酸盐纸浆废液、水柏油等；属于高温型的有钠水玻璃、硅溶胶、聚合磷酸等，后者中大多在低温时也起粘结作用。醇基涂料用的粘结剂属于低温型的有松香、漆片（虫胶）、PVB等；属于较高温型或高温型的有加了六亚甲基四胺的线性酚醛树脂、热固性酚醛树脂、硅酸乙酯等。5）其他添加剂为了改善涂料的某种性能而须另加少量物质。有表面活性、消泡剂、防腐剂、防潮剂、减水剂和防渗剂等。涂料的配制铸造涂料按使用的合金种类分，有铸钢、铸铁、有色合金用涂料；按涂料中的主要耐火粉料分，有石墨涂料、锆英粉涂料、刚玉涂料等；按使用的载体液体分，有水基、醇基及无载体液体（无溶剂）涂料；按砂型铸造采用的主要工艺分，有湿型用涂料、化学粘结剂砂型（芯）用涂料、气化模用涂料以及具有冶金效应的涂料等。涂料的配制按砂型铸造采用工艺的不同而有所差别。湿型采用液体涂料，例如将质量分数为50~60%的石墨粉和40~50%废机油掺和搅拌，再用适量汽油稀释喷涂于湿型型腔表面或采用其他类似配方。化学粘结剂砂型一般采用水基涂料。耐火粉料的加入量，以其质量为100，其他组分按比例假如。用膨润土作悬浮剂加入量不宜超过4%，粘结剂的加入量为1~3%，改善某些性能用的其他添加剂，则根据具体实际需要决定。涂料的组分及配比确定后，制备工艺是很重要的一环。制备时各组分定量要准，所用容器及设备应清洁。为使涂料各组分高度分散，可采用多种制备工艺。例如：①先使用轮碾机或球磨机对涂料进行充分碾压或球磨，制成膏状（用轮碾机时）或液态涂料，使用时再稀释和用搅拌机搅拌；②单纯用搅拌机搅拌；③用搅拌机搅拌后的涂料再经胶体磨（或对滚机）使涂料受到很大的剪切力、摩擦力、离心力和高频振动等作用，达到被有效的粉碎、搅拌、均质和分散的目的。涂料的涂敷方法涂料的主要涂敷方法有刷、浸、喷、流、静电喷等。每种涂敷方法需要不同的涂料性能，而正确涂敷方法的采用，取决于砂芯（型）形状，大小、批量，以及是型还是芯。1）刷涂法要求涂料的流型是触变性流体，刷涂要求工人有熟练的技术，劳动强度大，生产率低。2）浸涂法是将砂芯用手工或机械浸没在涂料槽中，经过一定时间从槽内取出，用振动或旋转或摔动或刷子去除多余涂料。此法是最快的施涂方法，大多用于高生产率的铸造车间，容易实现机械操作。3）喷涂法是比刷涂要快得多的施涂法。此法最好用于形状较简单的砂型和砂芯。使用醇基涂料时，洒精雾化散入空气的量大，污染环境。4）流涂法是一种新型快速方法，特别适合较大砂型和砂芯生产线上涂料工位的施涂要求。5）静电喷涂法采用粉末涂料，借高压直流电形成强大静电场使粉末涂料微粒在喷枪头部的电晕放电区带电，在电场力和风力作用下向异极性砂芯（型）表面迅速集积成涂层，然后加热使涂料中粘结剂软化重熔建立涂层强度。此法适用于尺寸较狭小的凹坑或狭缝不易徐敷上涂料的场合。我们用的就是富士科的醇基和酚醛树脂，觉得还可以，发气量比较少，表面质量还可以铸造涂料这几年发展很快，价格也接近便宜。原来是FOSECO的最好，特别是ISMOL230和300最好。有水基，醇基的流涂，刷涂，喷涂涂料，含成分有石墨，铝矾土，石英粉，锆粉，及混合的品种，近年，FOSECO领导层大变，高柏去了圣泉（这个印度人不太好），其他人单干，因为掌握配方，所以今后国产的各种涂料就更多了。FOSECO涂料在流平方面很好推荐]铸造用碳化硅质泡沫陶瓷过滤器组织性能对比研究网站首页业界动态行业新闻[推荐]铸造用碳化硅质泡沫陶瓷过滤器组织性能对比研究我要投稿时间：2010-5-810:18:18文章来自于：(净化工程信息网)泡沫陶瓷过滤器是将多孔聚氨酯泡沫塑料浸涂陶瓷浆料制成坯体后烧结而成[1]，其孔隙率高达80%~90%，且通道曲折，表面积大，可与流体充分接触。大量的实践证明，泡沫陶瓷过滤器可广泛应用于熔融金属过滤、热传感器、催化剂载体和汽车尾气净化等领域[2-6]。碳化硅质泡沫陶瓷是一种常见的铸造用过滤器，可以有效的过滤熔融金属液中的杂质，提高铸件的质量和成品率，目前已成为过滤高温铸铁铁水和钢水的首选材料[7]。国内泡沫陶瓷过滤器在性能上与国外泡沫陶瓷相比还有一定差距，如高温强度和抗软化温度相对低，一方面在金属液过滤过程中由于软化使骨架塌陷造成过滤通道堵塞，另一方面会由于高温强度低被金属液冲刷下掉渣而进入金属液形成二次污染。中国一拖集团有限公司工艺材料研究所生产高质量的空调压缩机动定盘(铸件)用国内过滤器生产合格率仅提高5%(由不使用过滤器时的80%提高到使用时的85%)，而用进口过滤器生产合格率则提高15%(由80%提高到95%)，由此可见，国内泡沫陶瓷在过滤效果上与国外产品还有一定差距。要缩小国内泡沫陶瓷与国外产品在性能上的差距，就必须了解国内泡沫陶瓷与国外泡沫陶瓷性能上存在差异的原因。目前，未见有文献报道国内泡沫陶瓷与国外泡沫陶瓷性能上存在差异的原因。由于泡沫陶瓷在高温下使用，并承受金属液的冲击力，应评价泡沫陶瓷高温负荷变形情况。因此，本文不仅从常规的容重、室温抗压强度以及抗热震性方面比较了国外Foseco产品以及国内三个厂家产品的性能，还从另外一个新的性能评价指标———高温负荷变形，比较了国内外泡沫陶瓷的差异，并且从其组织结构上分析了其性能存在差异的原因。1性能测试及结果孔密度ppi(poreperinch，每英寸上的孔数)不同会造成过滤器性能的差异，因此比较泡沫陶瓷的性能要选择孔密度相同或孔密度非常接近的产品。实验选择的对比过滤器为铸铁件浇铸用15ppi(1英寸上的孔数为15)碳化硅质泡沫陶瓷过滤器。1.1容重容重从一定程度上反应了泡沫陶瓷挂浆量多少以及是否堵孔及其严重程度。对于孔密度相同的泡沫陶瓷，容重过小则表明挂浆量少，会影响其室温强度和高温强度；容重过大往往会出现堵孔现象，一般容重在0.25~0.65g·cm-3[8]。用电子天平称出其质量；由于试样表面凸凹不平，在测量其尺寸时使用一张厚薄均匀的纸裹紧试样，用游标卡尺测量方形试样的长、宽、高，减去纸的厚度得到试样的长、宽、高，然后计算出体积，由质量除以体积得出其容重。表1为15ppi(1英寸上的孔数为15)碳化硅质泡沫陶瓷过滤器国外产品(Foseco产品)和国内不同厂家产品(A产品、B产品、C产品)的容重。从表1中可以看出，ppi相同的泡沫陶瓷的容重却有较大差别。C产品的容重最大，A产品容重最小；国外Foseco产品和B产品处于两者之间。几种产品均未发现堵孔现象。1.2室温抗压强度泡沫陶瓷过滤器在运输过程中和往砂型安装时易受到振动、冲击和挤压等，强度不足易掉下碎渣，在浇铸时碎渣易随金属液进入铸造型腔而造成二次污染。为适应运输、安装使用的要求，过滤器必须具有一定的室温强度。在室温抗压实验中，选用一个压块，规格为准20mm×10mm，材质为45钢，其端面用502胶水粘上三层橡胶，以保证压头和试样充分接触。该实验在岛津AG-1250KN万能实验机上进行，施加载荷直至试样压溃为止，记录最大压力载荷，然后计算出其抗压强度。不同产品的室温抗压强度如表2所示。从表2可以看出四种产品的室温抗压强度由强到弱依次是B产品、C产品、国外Foseco产品、A产品。A产品的容重最小，室温抗压强度最小，从某种程度上反应了容重与抗压强度的关系。A产品的室温抗压强度最小，但是仍有0.99MPa(大于JC/T895-2001标准要求的最低强度0.5MPa)，足以满足过滤器在运输、安装过程中的要求。室温抗压强度主要反应泡沫陶瓷在使用前承受运输的能力、安置时的优劣程度，并不能真正反应泡沫陶瓷过滤器在使用时的过滤性能。1.3抗热震性抗热震性是泡沫陶瓷的一个重要使用指标(Taslicukur等人[9]则认为是泡沫陶瓷最重要的性能指标)。因为泡沫陶瓷在过滤金属液时就是在非常短的时间内从室温升到金属液的浇铸温度(铸铁件浇铸温度1500℃左右)，因此，其抗热震性一定要足够的好，才能有效的过滤金属液；否则在浇铸过程中会因为温度的急剧变化导致过滤器碎裂而掉入孔道形成二次污染。本实验是将四种产品在1100℃保温15min，投入室温下的自来水中，反复多次。实验中发现试样几乎都不是整体直接出现宏观裂纹，而是边角先出现小裂纹，掉下很小一部分，接下来才是整体松动出现宏观裂纹。因此，在对比抗热震性过程中，分别记录了各产品棱角开始出现裂纹、棱角开始掉落、整体松动和完全碎裂四个状态时实验的次数，如表3所示。从表3可以看出，在抗热震性能上，英国Fos-eco的产品在四个状态下都远远好于国内产品，A产品只是在掉角状态下好于B产品和C产品。从整体来看，抗热震性的优劣依次是英国Foseco产品、C产品、B产品和A产品。这说明在使用过程中，英国Foseco的泡沫陶瓷最能抵抗温度的急剧变化。1.4高温负荷变形国内文献还未见把高温负荷变形作为泡沫陶瓷的一个性能衡量指标。泡沫陶瓷在高温下承受金属液的持续冲击，在高温冲击载荷作用下需有一定的强度才能保证过滤器不软化堵孔。因此有必要把泡沫陶瓷的高温负荷变形也作为一个衡量泡沫陶瓷性能优劣的一个重要指标。高温负荷变形越小，就表明产品在过滤过程中所能使用的时间越长。高温负荷变形率等于压头被压入试样的深度与试样的总厚度之比。实验采用洛阳市谱瑞慷达耐热测试设备有限公司生产的HRC-03荷重软化实验炉。实验结果如表4所示。从抗热震性实验和高温负荷变形实验中可以发现，抗热震性能和高温负荷变形具有一致性，即抗热震性能好的产品高温负荷变形也越小。上述四个厂家生产的泡沫陶瓷经过中国一拖铸锻有限公司试用，发现英国Foseco的泡沫陶瓷试用情况最好。英国Foseco的产品室温抗压强度在这四种产品里面虽然不是最好的，但是其抗热震性能最好和高温负荷变形最小。这从某种方面可以说明抗热震性能越好和高温负荷变形越小，过滤器的使用效果就越好。因此，要提高泡沫陶瓷的过滤效果，就要尽可能提高其抗热震性和减小高温负荷变形这两项性能指标。2微观组织与物相分析通过以上几组数据可以看出，英国Foseco产品的使用性能最好。为了深入分析其原因，对四种产品进行断口形貌和物相分析。2.1断口形貌分析采用日产JSM25610LV型扫描电镜对其断口形貌进行扫描，扫描照片如图1所示。图1为四种产品的显微结构。从图上可以看出，英国Foseco的泡沫陶瓷呈现明显的晶相，而国内的泡沫陶瓷均有很多的玻璃相，C产品中的玻璃相比