气化模铸造自干涂料试验研究ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｎｄＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆＳｅｌ ｆ－ｄｒｙＣｏａｔｉｎｇｓｆｏｒＥｖａｐｏｒａｔｉｖｅＰａｔｅｒｎＣａｓｔｉｎｇ吴亮辉 ＷｕＬｉａｎｇｈｕｉ（广西大学南宁５３０００４）（ＧｕａｎｇｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｎａｎｎｉｎｇ，５３０００４）摘要通过正交试验，优选气化模铸造涂料配比，对涂料多项性能 测试及应用试验，表明该涂料工艺性能及应用效果良好，适用于铸钢件气化模铸造。关键词正交试 验气化模铸造涂料Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏａｔｉｎｇｒａｔｉｏｆｏｒｔｈｅｅｖａｐｏｒａｔ ｉｖｅｐａｔｅｎｃａｓｔｉｎｇｉｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄｔｈｒｏｕｇｈｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕ ｌａｒｔｅｓｔ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｏｎｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｙａｎｄａｐｐｌｉｃａｔ ｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏａｔｉｎｇｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｃｏａｔｉｎｇｉｓｇｏｏｄ ｉｎｐｒｏｐｅｒｔｙａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｉｔｉｓａｐｐｌｉｃａｂｌｅｔｏｅｖ ａｐｏｒａｔｉｖｅｐａｔｅｎｃａｓｔｉｎｇｆｏｒｃａｓｔｓｔｅｅｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： ＰｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒＴｅｓｔ，ＥｖａｐｏｒａｔｉｖｅＰａｔｅｒｎＣａｓｔｉｎｇ， Ｃｏａｔｉｎｇｓ．１前言气化模铸造是一种新型的铸造方法，涂料工艺是气化模铸造的关键技术 。涂料层的性状不仅与铸件质量密切相关，同时涂层还能提高气化模的刚度和表面强度，防止搬运 、造型时模样变形。因此气化模涂料除具备传统砂型涂料性能外，还应有良好透气性、涂覆性、低 的发气量，涂层能低温硬化或自干，且与气化模有好的结合强度及抗擦落强度等。本试验研究将棕 刚玉磨粉筛余粉、排尘粉及低温硬化粘结剂等用于气化模涂料，开发综合性能好的自干水基气化模 涂料。２试验用材料及测试方法２．１试验用材料２．１．１耐火填料：棕刚玉磨料筛余粉及排尘 粉。表１耐火填料化学组成组成名称Ａｌ２Ｏ３ＳｉＯ２ＣａＯＴｉＯ２Ｆｅ２Ｏ３ＭｇＯ筛余粉 ９３．３０．５１０．４５３．６０１．６００．１１排尘粉８５．３１．５６０．９０６．５５ １．５５０．１４粒度：筛余粉２００／２７０目，排尘粉３００／３２０目２．１．２粘结剂： 以有机、无机粘结剂对比试验，有机高聚物ＰＶＡ利于涂层低温硬化，无机粘结剂发气量较低，使 用涂层增强附加物提高涂层擦落强度。２．１．３复合悬浮剂：膨润土、羧甲基纤维素钠。２．２ 涂料性能测试方法２．２．１密度：量筒称量法。２．２．２悬浮性：沉淀法。２．２．３流杯粘 度：容量１００ｍｌ，漏咀直径Φ６ｍｍ。２．２．４涂料发气量：用管式炉加热试料至１０００ ℃气化，用量管收集气体并测定气体容积。２．２．５涂层透气性：Φ５０ｍｍ×５０ｍｍ油砂干 试样涂敷涂层干燥后，用型砂透气性仪测定带涂层的试样透气率。２．２．６涂层擦落强度：用“ ８”字型油砂试样，涂层厚约１ｍｍ，干燥后置于震动筛１２目筛上震动磨擦２分钟，称量涂层磨 损量。２．２．７流度性能：用ＮＤＪ－１粘度计检测涂刷指数及触变数。２．３试料的制备各种 材料混合均匀分散湿态碾压２小时成膏状后，再加水搅拌稀释至要求密度。表２因素水平Ａ节余粉 ∶排尘粉Ｂ粘结剂Ｃ附加物ＤＣＭＣ一４∶６ＰＶＡ０．２％００．１％二６∶４ＰＶＡ０．４％ ０．５％０．２％三８∶２水玻璃２％１％０．３％３试验方案及结果３．１涂料配比试验采用四 因素三水平正交试验，主要考核指标为：涂层透气性，发气量，擦落强度及涂挂状况。试验方案如 表２。表３指标水平均值、极差Ｒ因素指标ＡＢＣＤⅠⅡⅢＲⅠⅡⅢＲⅠⅡⅢＲⅠⅡⅢＲ发气量１ ５．３１２．８１１．４３．９１３．３１４．７１１．５３．２９．４１３．５１５．１５．７ １２．６１３１３．９１．３擦落强度４７５１５０．５４４９３０．８６８．８３７．８７９． ８４１．２２７．５５２．３４７５０．６５１４透气率４５４４．６５２．６８５０４５．３４ ７４．７４８．３４９．３４４．６４．７４９．３４６．３４６．６３涂层状况＊２２２０１． ３２．６２．６１．３１．７１．７２．６０．９１．３２．６２．６１．３＊涂层状况：观察浸 涂涂层的泡沫模试样有无涂料堆积及流痕，分严重堆积、稍有流痕、无流痕无堆积三级。图１图２ 图３图４由图１表明耐火填料组成对透气率、发气量影响显著，当筛余粉∶排尘粉为８∶２时透气 性高、发气量低；由图２表明有机粘结剂抗擦落强度明显优于无机粘结剂；使用强化涂层附加物提 高涂层强度效果明显，但发气量高；而粘结剂和ＣＭＣ对涂层状况影响较大，ＣＭＣ加入量大，有 机粘结剂加入量大均使涂层不易流平。３．２优选涂料配比由上述图表分析，兼顾各考核指标，优 选配比组合为Ａ３Ｂ１Ｃ２Ｄ１，表４为该涂料组成。表４涂料组成筛余粉排尘粉ＰＶＣ粘结剂附 加物膨润土ＣＭＣ８０％２０％０．２％０．５％５％０．１％表５涂料性能密度（ｇ／ｃｍ３） 悬浮性（２４ｈ）流杯粘度（ｓ）涂层透气率发气量（ｍｌ／ｇ）涂层强度（毫克／分）涂刷指数 触度率干燥抗裂性涂层状况１．８５～１．９９５１１５８１３４６６．２３５无裂纹涂层无堆积 ３．３涂层干燥方式及效果在泡沫模试样上浸涂１ｍｍ涂层，在６０℃恒温烘于１小时及在气温２ ５℃、相对湿度８０％时自干２０小时，烘干与自干试样涂层均硬化良好，无裂纹，二者涂层强度 相当。４分析及结论４．１棕刚玉磨料筛余粉粒度较粗，杂质含量少，利于提高涂层透气性，降低 发气量，因此气化模涂料应以筛余粉为主要耐火填料。４．２粘结剂ＰＶＡ和稠化剂对载液水均有 很好稠化效果，同时使用加入量宜控制在较低水平，否则涂料粘度过高，静切值增大，使涂料易堆 积，流平性差。４．３所试验的气化模涂料，低温硬化及自干效果均好，可以提高涂层硬化速度。 ４．４使用该涂料于气化模浇注铸钢试块（试块尺寸：１２８×１２０×６０ｍｍ），中间Φ６０ 圆柱孔，重约５．５ｋｇ，试件清理时涂层能从铸件内外壁剥落，铸件表面质量光洁、完好。气化 模铸造自干涂料试验研究@吴亮辉$广西大学正交试验,气化模铸造,涂料通过正交试验，优选气 化模铸造涂料配比，对涂料多项性能测试及应用试验，表明该涂料工艺性能及应用效果良好，适用 于铸钢件气化模铸造。气量（ｍｌ／ｇ）涂层强度（毫克／分）涂刷指数触度率干燥抗裂性涂层状 况１．８５～１．９９５１１５８１３４６６．２３５无裂纹涂层无堆积３．３涂层干燥方式及效 果在泡沫模试样上浸涂１ｍｍ涂层，在６０℃恒温烘于１小时及在气温２５℃、相对湿度８０％时 自干２０小时，烘干与自干试样涂层均硬化良好，无裂纹，二者涂层强度相当。４分析及结论４． １棕刚玉磨料筛余粉粒度较粗，杂质含量少，利于提高涂层透气性，降低发气量，因此气化模涂料 应以筛余粉为主要耐火填料。４．２粘结剂ＰＶＡ和稠化剂对载液水均有很好稠化效果，同时使用 加入量宜控制在较低水平，否则涂料粘度过高，静切值增大，使涂料易堆积，流平性差。４．３所 试验的气化模涂料，低温硬化及自干效果均好，可以提高涂层硬化速度。４．４使用该涂料于气化 模浇注铸钢试块（试块尺寸：１２８×１２０×６０ｍｍ），中间Φ６０圆柱孔，重约５．５ｋｇ ，试件清理时涂层能从铸件内外壁剥落，铸件表面质量光洁、完好。气化模铸造自干涂料试验研究@吴亮辉$广西大学正交试验,气化模铸造,涂料通过正交试验，优选气化模铸造涂料配比，对涂料多项性能测试及应用试验，表明该涂料工艺性能及应用效果良好，适用于铸钢件气化模铸造。
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