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国际铸业技术专家邹道水谈铸造不锈钢用涂料的研制

在铸造生产过程中,铸型的作用是十分重要的,它使液态金属在其中凝固成为铸件。铸型型腔直接同金属液接触的表面,称为工作表面。 铸型的质量在很大程度上决定于工作表面的质量,因为在金属液浇注和凝固过程中,金属液与工作表面之间形成的界面上会发生一系列物理和化学作用。 在不利的条件下,铸型和金属液在界面上的相互作用会导致铸件表面粗糙,甚至产生粘砂、砂眼、麻点等铸件缺陷。 现在对于生产铸造不锈钢,一般厂家使用的是石英水玻璃砂、石英树脂砂,当然还有针对特别的产品使用铬铁矿水玻璃砂、锆英树脂砂等。 在砂型和砂芯表面刷涂料可以提高表面强度和抗粘砂能力,是防止粘砂、夹砂和砂眼等缺陷,获得表面光洁的铸件,减少落砂,减轻铸件清理的劳动量最有效的措施之一。 特别是一些大型铸钢件的粘砂问题,往往都是通过涂料加以解决。因此,涂料对于铸件的表面质量是至关重要的。 涂料应具有良好的抗粘砂性,以及良好的工艺性,如稳定性涂刷性、常温强度、高温强度和抗裂纹性等。涂料要有良好的涂刷性,才能均匀地粘附在砂型和砂芯的表面。 还要有足够的强度和热稳定性,即高的耐火度和化学惰性。涂料的这些性能是靠原材料的性能、合理选用配方、以及正确的配制工艺和使用工艺来保证。 本人认为:水玻璃砂型用醇基不锈钢涂料,树脂砂型用水基不锈钢涂料。 水玻璃粘结剂是水溶性的,因此,水玻璃砂型、砂芯与水基涂料不相适应,硬化了的水玻璃砂型、砂芯涂刷水基涂料时,涂料中的水分会侵入已硬化的水玻璃砂的型、芯里,被吸收后使砂型、芯软化,从而降低砂型、芯的表面强度。因此应该说水玻璃砂型使用醇基不锈钢涂料。 树脂砂型在操作过程中本身存在有毒问题,从操作者的健康与安全问题的角度看,从降低涂料的成本来看,从燃烧醇基涂料多少有点破坏树脂砂型的表面强度来看,应该用水基不锈钢涂料。 铸型涂料的主要成分是耐火骨料,它对涂料的抗粘砂能力起着决定性作用,而粘结剂、悬浮剂、增稠剂、消泡剂、活性剂等各种添加剂是涂料的辅助材料,决定着涂料的悬浮稳定性、触变性、流平性和强度等工艺性能,是研制涂料的关键。 一.耐火骨料,防粘砂的耐火骨料,是涂料的最基本组成,要求热化学稳定性好、耐火度高。 1,锆英粉是一种以硅酸锆为主要组成的矿物。在1540℃左右可分解出ZrO2和SiO2,熔点为2420℃左右,软化点为1600~1860℃,有很高的耐火度,还具有比石英砂高的导热性和小的热膨胀性。一般锆英粉以ZrO2的含量作为耐火度的验收依据。 锆英粉的技术条件如下:硅酸锆的含量应大于98%,其中ZrO2>65%,SiO2<33%,TiO2<0.4%,Fe2O3<0.2%,P2O5<0.15%,AL2O3<0.3%。粒度要求95%过270目,其余过200目。 锆英粉在成分上是比较单纯的,故灼烧减量一般均较低,这对配制性能稳定的涂料来说是有利的,但是锆英粉中有少量杂质存在时,它的熔点将降为2200℃左右,而且,如果锆英粉含的杂质多,则是分解温度更低,涂层分解析出的SiO2有较大活性,使铸件表面形成“麻点”,且锆英粉呈酸性,对生产含Cr不锈钢不利,容易造成粘砂。 2,高岭土粉,其主要含有高岭石类粘土矿物,遇水后的体积膨胀较小,纯高岭土粉是白色的,熔点为1750~1780℃,用的是云南产。 二,辅助材料 1,膨润土,呈白色或淡黄色,质细,有光泽,既是粘结剂,又是悬浮稳定剂,其主要含有蒙脱石类粘土矿物,蒙脱石是一种具有最小粒度和最大粘结强度的粘土矿物。 影响涂料的抗裂纹性和强度,加入量越多,涂料层的强度越大,但裂纹倾向亦越大。其分为钙基膨润土和钠基膨润土,我国开采的几乎都属于钙基膨润土,从而需加碱处理才能表现出最大的屈服值使之活化,提高其粘结性能和抗夹砂能力。 常用Na2CO3,一般加入量为5~7%,在配制涂料前都应制成膨润土浆料,处理好的膨润土浆料应放置24小时后备用。 2,粘土,粘结剂,其主要含有高岭石类粘土矿物,遇水后体积膨胀较小,影响涂料的稳定性和强度。 3,硅藻土,是由硅藻的硅质细胞壁组成的一种生物化学沉积岩破碎而成,色呈浅黄或浅灰,质软,多孔而轻。在水基涂料中以水溶性酚醛树脂作粘结剂的情况下,加入0.5%的硅藻土粉,涂刷性能好。本人使用104硅藻土,浙江产。 4,CMC(羧甲基纤维素钠)有机高分子化合物。使用中等粘度并能很快水解的优点,属于悬浮稳定剂,与粘土和膨润土配合使用,在碱性溶液中有利于其构型即链状分子的伸展,絮凝效率提高,可得到较好效果。 5,聚丙烯酰胺,选阴离子类型,通常以粉末的形式供应,由粉末制成高粘度的工作溶液,在涂料加入量为万分之几,浓度为0.01~0.1%。 6,水溶性酚醛树脂,常温强度粘结剂,成都树脂厂产。 7,醇溶性酚醛树脂,常温强度粘结剂,成都树脂厂产。 8,松香,黄色或褐色固体,粉碎后为黄白色,可逆硬化性,溶点为75~135℃,比重1.01~1.09%,常温强度粘结剂,能溶于一般有机溶剂中,一般作为快干涂料中的粘结材料。 9,Na2CO3粉,调整PH值和使膨润土、粘土、CMC具有最大水解性。 10,PVB,增大涂料的沉降稳定性和触变性,粉状,是醇基涂料的悬浮剂,不能加多,要产生涂料层表面气泡和薄膜层。 11,锂基膨润土能在酒精中溶涨的有机膨润土,河南产。 12,低泡洗衣浆,表面活性剂。 13,消泡剂,正丁醇。 14,防腐剂,甲醛液。 15,氧化铁粉,较细的红色粉末。 16,工业混合醇酒精。 17,磷酸盐类粘结剂,如六偏磷酸钠,白色粉末,在涂料中加入量为0.25~1%。 三,涂料设备 本人自己设计制作涂料设备,直接从成都微型电机厂购买最大功率的两相电机,使用皮带轮传动,焊接两片叶片进行搅拌,最大装入骨料为25KG。 四,混制工艺 1,预先浸泡的材料:粘土、膨润土、CMC、聚丙烯酰胺、松香、PVB、锂基膨润土等。对于PVB须先搅拌,最后过筛颗粒,对松香先粉碎才浸泡。 2,加料程序:按先加辅料和溶剂,再加骨料的程序加料。对转速为60~100转/分的设备,水基涂料搅拌1小时,醇基涂料搅拌0.6小时。 五,涂料配方 1,水基锆英粉不锈钢涂料 锆英粉80~100%,高岭土粉20~0%,水溶性酚醛树脂2~2.5%,双流膨润土1.5%,乐山粘土1%,CMC0.6%,再添加微量助剂,水占总重量的25~35%。 2,醇基锆英粉不锈钢涂料 锆英粉80%,高岭土粉20%,醇溶性酚醛树脂2%,双流产膨润土2%,乐山粘土0.5%,松香1%,PVB0.15%,加入低泡洗衣浆一点,再添加微量助剂,工业酒精占总重量的20~30%。 在实际搅拌涂料的过程中,先加入辅助材料,搅拌均匀后再加入耐火骨料。搅拌过程的末期需测量涂料的常温强度,简单地说,涂料涂挂好后,用电阻炉烘烤,再用手感觉涂料不易脱落为准。 此外,还要测试涂料的涂刷性和流平性等。涂料制备好后,需观察其悬浮性好坏,根据情况加以调整。根据本人的设计,涂料的成本大大降低,搅拌涂料的时间较短,使用效果好,完全达到商品涂料的要求。 要说明的是,涂料粘结剂对涂料强度的影响:有机粘结剂一般可以提高涂料的常温强度,但会破坏涂料的高温强度。水玻璃和硅溶胶不能提高涂料的高温强度,磷酸盐可有效地提高涂料的常温和高温强度。 还有湿点:一般水分相当于粉重15~25%。 膏点:一般水分相当于粉重25~35%。 稀释使用点:一般水分相当于粉重50~70%。 本新闻引自互联网。

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