压铸涂料热态润湿性的研究

　　完全蒸发所需的时间就越长。因此，液滴蒸发时间的长短能反映液体对热固体的润湿性。作者曾采用液滴蒸发时间法定量测定了不同液体对热态模具的润湿性并考察了表面活性剂、脱模剂、涂料粘结剂等因素对液滴蒸发时间的影响。

　　试验方法：用滴管将一定体积的液体滴至预热至一定温度的恒温金属加热板上，记录液滴完全蒸发所需的时间。试验装置如所示。

　　热态润湿能力是压铸涂料的重要性能之一。因为压铸涂料要喷涂到热的金属模具上。涂料本身的性质及模具温度对热态润湿行为都有极大的影响。超过这一温度，液体便不能润湿热固体表面。这是因为，当液体与热固体当温度较低时，液固界面的蒸发对液滴的润湿影响较小，此时液滴能在固体表面铺展并沸腾，在很短的时间内蒸发。但随着模具温度的提高，液固界面的蒸发加快，产生的蒸气对液体的润湿起阻碍作用，表现为蒸发时间的长，同时，液滴逐渐收拢成球（即润湿角大）。当达到足够的温度时，在液固界面会形成一层稳定的蒸气膜，此时液固界面被液气界面取代，液体不能润湿固体表面，液滴呈稳定的圆球状。雷顿点就是开始形成稳定蒸气膜的温度。此时，液固接触面积达到*小（0），蒸发时间达到*高值。温度超过雷顿点后，液体不能润湿固体表面。但随着温度的提高，幅射换热加强，而且由于液固温差加大，液固相之间通过蒸气膜的传热也有所加。因此温度超过雷顿点后，蒸发时间又有所降低。

　　液滴的典型蒸发曲线蒸发时间法是确定雷顿点的重要测定方法，在一定温度下也能比较各种因素对热态润湿性的影响规律。其缺点是不直观且可比性较差。由于蒸发时间除决定于润湿角的大小，还与温度及液体的蒸发特性有关。因此在比较蒸发时间以判定热态润湿性的好坏时，只能在相同温度、相同的溶剂之间进行比较。针对上述问题，本文试图建立一个更加直观，可比性又强的参数来表示液体及压铸涂料的热态润湿性。为此需搞清蒸发时间与温度、润湿角及液体蒸发特性之间的内在联系并建立各参量之间的定量关系式。作者根据大量的试验数据分析，发现液滴的蒸发时间与温度及润湿角之间满足以下关系：T模具表面温度，°C 9热潜热、热容以及试验时采用的液滴体积大小等决定的常数。几种溶剂的K值及n值见表1.表1几种溶剂的K值和n值溶剂液滴量水甲醇乙醇乙二醇即使在400C时亦能在热态模具上润湿铺展。而水的雷顿点为250C因此油基石墨比水基涂料的热态润湿性要好得多。

　　温度/t热态润湿角随温度的变化2.2表面活性剂对热态润湿性的影响表面活性剂性可大大降低水的表面张力，常温下能显著提高水的润湿能力。但是表面活性剂对热态润湿性的影响未见报道。本文测定了三种表面活性剂对水的热态润湿角的影响，试验结果见。从图中可看出，随着表面活性剂加入量的加，水的热态润湿角稍有降低。但是从总体来看，表面活性剂对水溶液的热态润湿性影响不大。这说明低的表面张力并不一定有好的热态润湿性。这与常温时大不相同。

　　2.3模具表面残留物对热态润湿性的影响水基压铸涂料在浇注后仍有部分硅油残留在模具的表面，它对压铸涂料的再次润湿会产生影响。测定了乳化硅油残留物对水的热态润湿性的影响，结果如所示。从可知，残留硅油会大大降低水的热态润湿性。在模具表面喷涂浓度仅为0.2%的乳化硅油时，水的雷顿点就从250C降至150C 3压铸涂料的热态润湿性压铸涂料热态润湿性取决于两个方面的因素。一是与涂料的种类、成分及浓度等涂料本身的性质有关的因素，二是模具温度及喷涂操作等工艺因素，下面分别讨论。

　　3.1压铸涂料本身的性质对热态润湿性的影响目前压铸涂料主要有油基、水基和树脂基（静电粉末涂料）三大类。由于采用的溶剂及有效成分不同，其热态润湿性有很大差别。油基涂料溶剂如矿物油、合成油等一般都具有很高的沸点和雷顿点，故此类涂料有很好的热态润湿性。水基涂料具有冷却能力强、清洁无污染、残留物少等优点，因此也得到了广泛的应用。但是，水基涂料由于采用了雷顿点较低的水为溶剂，其热态润湿性远低于油基涂料，而且乳液的浓度对其热态润湿性也有很大的影响。给出了不同浓度的硅油乳液在各温度下的热态润湿角。从图中可看出，涂料的浓度越低，即稀释比越高，其热态润湿性越差。近年来，国外出现了以树脂为基的静电粉未型压铸涂料，该涂料具有很好的极压润滑性和隔热性。由于绝大部分树脂在热态金属表面都能润湿并自动铺层，此类以树脂为基的涂料一般有很好的热态润湿性。3.2工艺因素对涂料热态润湿性的影响如前所述，模具温度是涂料热态润湿性的决定因素。模具温度过高时，涂料便不能润湿模具的表面。

　　考虑到喷涂时涂料溶剂蒸发的降温作用，一般可在雷顿点或稍高于雷顿点的温度喷涂。随着喷涂的进行，模具表面的温度可迅速降低到雷顿点以下的可润湿温度范围。另外，压铸涂料的润湿效果还与喷涂压力、喷射角等因素有关。因为，涂料雾滴在到达模具表面时具有一定的速度和动量，该动量可提供液滴穿透蒸气膜的额外能量。液滴的动量越高，穿透蒸气膜的能力越强，热态润湿效果也就越好。

　　4结论建立了液滴蒸发时间与温度、润湿角度及液体蒸发特性之间的定量关系式及热态润湿角的计算公式。根据实测的蒸发时间及温度可算出相应的热态润湿角，该润湿角能够非常直观地表示流体对热态模具的润湿性，而且具有广泛的可比性。

　　不同溶剂具有不同的雷顿点，生产中应根据压铸模具的实际工作温度选择具有适当雷顿点的涂料溶剂。

　　模具表面的残留硅油会降低水基涂料的热态润湿性。

　　表面活性剂对提高水的热态润湿性作用不大。

　　乳液型水基压铸涂料的浓度越高，其热态润湿性越好。

(完)