铸钢件用醇基复合涂料的研究

　　铸钢件用醇基复合涂料的研究王桂华（沈阳工业大学材料科学与工程学院，沈阳110023）主商要：为了降低锆英粉涂料成本，本文采用高铝矾土作辅助耐火材料，研制了醇基复合铸型涂料。试验表明，该涂料具有良好的复合烧结性，好的抗粘砂效果，易于涂刷且成本低，适用于碳钢及中小型合金钢铸件。

　　铸钢件用醇基涂料的耐火材料主要有锆英粉、刚玉粉、高铝矾土粉和石英粉等。生产实践表明〔1，用水玻璃砂型生产大型铸钢件时，涂刷锆英粉涂料，铸件很少粘砂。但是锆英粉来源短缺，价格昂贵，从而造成铸件成本的大幅度加。而其它耐火材料虽然价格低，但在大型铸钢件和合金钢件上单独使用时，抗粘砂效果差。研究表明〔2：锆英粉与其它耐火材料在高温下可以实现复合烧结，形成致密的耐火层，同样可以起到良好的抗粘砂效果。为此，本文对锆英粉与高铝矾土复合烧结特性进行了研究，并研制了醇基复合烧结型铸型涂料，对涂料的组成和性能进行了系统的测试及分析。

　　11试验材料耐火材料是粒度为320目的锆英粉和高铝矾土；悬浮稳定剂采用钠基膨润土和聚乙烯醇缩丁醛（PVB）；载体为工业酒精，乙醇含量为95 %以上；粘结剂为酚醛树脂。

　　12试验方法采用容积为100ml带塞磨口量筒测定悬浮稳定性，放置时间为24h；粘度用标准流杯（容积为100ml，流出口Y62mm）测量，用涂料流出流杯所需时间（单位为s）表示涂料粘度的大小；涂料的流变特性采用NXS-11型旋转粘度计测定。

　　2试验结果分析2.1耐火材料配比对烧结性能的影响涂料的耐火材料对防止铸件的粘砂起着决定性的作用，现在的优质涂料常选用耐火度高，烧结点适当，热膨胀系数小，不易被金属及其氧化物润湿，不与型砂起作用，来源广价格低的耐火材料。涂料中耐火材料的烧结性决定涂料层的致密性，良好的烧结性可形成致密的涂层，防止钢液向铸型渗入，使铸件表面光洁。因此，烧结性能是衡量涂料耐火性能的主要参数，为此对耐火材料烧结性能进行了试验。

　　选用耐火材料的配比，锆英粉：高铝矾土粉分别C温度下将6份耐火材料依次进行烧结试验，再根据各种耐火材料的高温烧结粘合情况及强度进行评定，将其分为五级。观察方法：先用细针扎入烧结后的耐火材料中，轻轻挑起，然后在显微镜下观察耐火材料的粘合烧结情况。试验结果见表1.由表1可以看出，耐火材料比例一定时，随着温度的升高，耐火材料的烧结能力提高，如编号2在900C、1000C和1100C时耐火材料间基本无烧结，1200C时有少量烧结，且强度很低，1300 C时发现三分之二烧结，至1400C时已基本烧结在一起且强度很高。

　　表1复合耐火材料的烧结试验结果编号耐火材料比例烧结温度厂C锆英粉：铝矾土一级二级三级一级二级三级四级五级一级二级三级四级一级二级三级四级在同一温度下，耐火材料的配比不同，烧结程度也不同，其中以2号配比即锆英粉：高铝矾土为7：3的烧结性能较好。

　　2.2涂料组分对涂料性能的影响在水、膨润土和PVB作稠化剂的醇基涂料中，在基本配方保持一定的条件下，分别就膨润土、水、树脂和PVB加入量对醇基涂料悬浮稳定性的影响进行了试验，试验结果见~4.基膨润土量，悬浮稳定性提高较小，达到*大值（加入量4.5%）后反而下降。钠基膨润土加入量大于5%后，涂层在爆热试验时容易开裂，故钠基膨润土加入量在3.5%~45%适宜。

　　由可以看出，在涂料其它组分不变时，改变水分，悬浮稳定性随水分增加逐渐增加，水分在3.5% ~5%范围内增加时，悬浮稳定性提高较快，水分超过5%后，水分增加，稳定性反而下降，且水分过高涂料不易点燃，点燃后涂层容易灭火，故水分在PVB加入量对涂料悬浮稳定性的影响由可知，随树脂加入量的增加，悬浮稳定性也逐渐增加，但达到峰值后又逐渐下降，因此，树脂加入量范围为1.5%~2%适宜。

　　由可以看出，随PVB加入量的增加，悬浮稳定性也逐渐增加，当PVB加入量大于0.5%，点燃后涂层容易起泡和出现点状突起故PVB加入量在悬浮稳定性试验过程中，尽管涂料中含有两种不同的耐火材料，而且锆英粉密度相对较大，但并未发现涂料产生分层现象，这与涂料本身具有高悬浮稳定性（6%）有关。

　　3复合涂料的配比及性能bookmark2由试验结果分析可知，钠基膨润土对涂料的悬浮润土加入避定性厉提高to再增加钠shing性影响*大r酚醛树脂影响*小w而酚醛树脂对发气性影响*大，因此，在满足其它工艺性能要求的前提下，应尽可能降低酚醛树脂加入量。PVB可以增加涂层强度，又可以减缓粉料的沉淀速度，但是PVB加入量少时，改善悬浮性的作用不明显，加入量多则点燃时可能起泡。

　　综上所述，既满足涂料悬浮性，涂层强度及发气性要求，又要使涂料的成本降下来，选择的*佳涂料配比见表2，复合涂料性能见表3，流变特性曲线见。

　　表2复合涂料配比耐火材料钠基膨润土树脂乙醇水注：耐火材料为锆英粉：铝矾土表3复合涂料技术性能24h悬浮稳粘度密度发气量涂层强度涂层厚度抗开定性值/裂性1级复合涂料流变曲线表3和表明，*佳配比的涂料具有较高的悬浮稳定性、强度和抗裂性，良好的触变性和流平性，适中的发气量和涂层厚度。

　　2.4生产浇注试验为了考察涂料的抗粘砂性能，分别对三种不同重量的碳钢件和低合金钢铸件进行了浇注试验。

　　**种铸件是水泵泵盖，共6件，材质为ZG270-500，每个铸件重15kg*大壁厚40mm，采用水玻璃二氧化碳硬化砂做砂型，浇注温度为1580°C.型腔表面刷1次涂料，涂层厚度为0.6~1.1mm，点燃干燥，涂层不剥落，无裂纹。落砂时，轻轻敲打铸件，烧结层能够呈片状脱落，不粘砂，无砂眼，轮廓尺寸清晰，表面较光洁。

　　第二种铸件是烧结机龟齿，共3件，材质为低合金钢，每件重40kg，*大壁厚40mm，采用水玻璃二氧化碳硬化砂造型，合脂砂制芯。砂芯刷1次涂料，涂层厚度为0.6~1.1mm，浇注温度为1580C浇注的铸件表面光洁，不粘砂，易清理。

　　第三种铸件是螺旋支架，材质为碳钢，重量约为850kg，壁厚为55mm，采用水玻璃二氧化碳硬化砂造型。浇注后清理时，烧结层呈片状剥落，未发生粘砂，清理容易。

　　对涂料成本进行了分析，结果表明：研制的醇基复合涂料成本比单一错英粉醇基涂料降低25%. 3结论研制的复合涂料耐火材料配比为：锆英粉：高铝矾土为7：3.涂料流变特性表明，该涂料具有较理想的触变性、流平性；涂层急热不开裂，铸件浇注后落砂时易剥落，好清砂。

　　（4）该复合涂料与醇基锆英粉涂料相比成本可降低25%，且不污染环境。

　　〔1〕肖柯则。铸型涂料〔M〕。北京：机械工业出版社，1985-06〔2〕程宽中，魏周运，等。醇基涂料的研宄和应用。铸造，（编辑：张允华）廖希亮1等Ch真料透气性的究铸造技（上接第278页）涂料的组成成分的改变，只改变涂料在相同温度下透气性的高低，并不改变涂料的透气性随温度变化的规律。

　　随着温度的升高，空气粘度的增加，涂料的耐火骨料发生热膨胀和相变以及涂料中的有机物发生热分解三者作用的结果是透气性随温度变化的原因。

　　〔lU漓希亮等。真空〔2〕王忠柯，等。消失模铸造涂料的研宄现状和发展。特种铸（3）20~23〔3〕姜不居，等。消失模用涂料。特种铸造及有色合金，〔4〕梁光泽。实型铸造〔M〕。上海：上海科学技术出版社1990. 171〔5〕徐华舫。空气动力学基础〔M〕。北京：国防工业出版社，（编辑：张允华）

(完)