鑄造用醇基涂料基本性能的研究分析

何 龍，張亞偉，陳學(xué)更

（寧夏共享化工有限公司，寧夏銀川 750021）

涂料是指由粘結(jié)劑、懸浮劑、分散劑、偶聯(lián)劑、防腐劑、消泡劑等助劑與耐火填料組成的一種混合物體系，多被用于鑄件的生產(chǎn)準(zhǔn)備工作。將涂料涂覆在砂型或砂芯表面，采用烘干或燃燒載液的方法，使載液揮發(fā)或燃燒完全后，利用粘結(jié)劑的粘結(jié)作用使耐火填料干結(jié)并在砂型或砂芯表面形成致密的涂料層，從而保護工作表面，防止鑄件在澆鑄過程中表面粘砂。其中，醇基涂料由于具有干燥迅速、減少工作工序并縮短生產(chǎn)時間、應(yīng)用范圍廣等的特點，常常被用于中小型鑄鐵件的鑄造生產(chǎn)中。

1 試驗部分

1.1 試驗原料及測試儀器

主要原材料有：松香（含量〉99%，濟南昌英達化工）、懸浮劑、PVB（固含量〉98%，廣東粵美）、工業(yè)乙醇（含量〉99.9%，密度0.7981g/cm3，揚州市華香化工塑膠）、石英粉（SiO2含量〉99.5%，廣東玉峰粉體材料）、莫來石（Al2O3含量42%～45%，新密市正陽鑄造材料廠）。部分原料的性能指標(biāo)如表1與表2所示。

表1 松香的理化參數(shù)

表2 PVB的理化參數(shù)

1.2 涂料相關(guān)性能的檢測方法

密度的測定：將涂料調(diào)至一定的波美度，取一100ml具塞量筒，放在天平上去皮后，將涂料倒入量筒中，待液面最低處與100ml刻度線重合，記錄此時天平讀數(shù)，得到涂料樣品凈重M，利用ρ=M/V得到涂料樣品的密度。依次對四種試樣進行密度的測定。

懸浮性的測定：將涂料調(diào)至一定的波美度，將其倒入100ml具塞量筒中，放置在水平臺面上，靜置，待耐火填料與載液產(chǎn)生分界面后，分別在2小時和24小時記錄分界面的刻度數(shù)L，利用L/100的算式得到懸浮率，并比較涂料的2h懸浮性和24h懸浮性。

涂刷指數(shù)的測定：將涂料調(diào)至合適的波美度，靜置10min。利用NDJ-5S數(shù)字式粘度計依次測量涂料試樣在 6r/min、12r/min、30r/min、60r/min、30 r/min、12r/min、6r/min的轉(zhuǎn)速時的粘度值，分別記為為了確保所測得粘度值具有普遍性和穩(wěn)定性，選取自粘度計有示數(shù)時起20s后的數(shù)值作為測量數(shù)據(jù)，用算式：涂刷指數(shù)計算涂料試樣的涂刷指數(shù)。

1.3 涂料試樣的制備

試樣的制備過程：（1）粘結(jié)劑的預(yù)處理：將一定量的松香用工業(yè)乙醇完全溶解，待用；（2）向塑料燒杯中加入工業(yè)乙醇，開動攪拌，轉(zhuǎn)速為800 r/min，依次加入懸浮劑、PVB，轉(zhuǎn)速調(diào)至1200 r/min，分散15min，分散完成后，依次添加松香預(yù)處理液等助劑，分散15min后，依次加入石英粉、莫來石，轉(zhuǎn)速調(diào)至1500r/min，分散25min，制備結(jié)束。

1.4 試驗方案

共需制備4種涂料試樣。莫來石含量占總骨料百分比分別為0、10%、20%、50%時的4種涂料試樣，分別記為1#、2#、3#、4#。在相同波美度條件下檢測4種涂料試樣的懸浮性（波美度為30 Be）、密度（波美度為 50Be）、涂刷指數(shù)（波美度為50Be）。分析比對檢測數(shù)據(jù)，探究莫來石含量對涂料性能的影響。

2 試驗結(jié)果及數(shù)據(jù)分析

2.1 密度的比較

涂料中固體顆粒含量的多少經(jīng)常用涂料的密度來衡量。如果涂料密度過大，會導(dǎo)致涂層厚度過大，砂型或砂芯表面不平，影響鑄件質(zhì)量；如果涂料密度過小，砂型或砂芯表面的涂層厚度不夠，并且由于涂料流淌產(chǎn)生波紋痕，從而對鑄件表面產(chǎn)生影響。

試驗數(shù)據(jù)及分析見圖1。從圖中可以看到，相同波美度的情況下，隨著莫來石含量的增加，試樣的密度也在隨之增大，當(dāng)加入量為50% 時，密度增大明顯。

2.2 懸浮性的比較

懸浮性作為涂料的一種工作性能，反映涂料中的耐火粉料受重力作用而下沉的快慢情況。

懸浮性較好的涂料具有較高的穩(wěn)定性。從圖2中看出，當(dāng)四種試樣的波美度相同時，隨著莫來石含量的增加，涂料的懸浮率隨之下降，當(dāng)加入量為10%時，懸浮率影響不大。

從圖3中可以看到，在相同波美度的情況下，涂料放置24h后，試樣的懸浮率由大到小的順序為：1#〉2#〉3#〉4#。當(dāng)莫來石加入量為 10%時，對涂料的懸浮率產(chǎn)生的影響很小。

2.3 涂刷指數(shù)的比較

涂料的粘度是觸變性及涂刷性能等的綜合反映。通過檢測涂料的旋轉(zhuǎn)粘度，間接的得到涂料的涂刷指數(shù)，從而為判定涂料的好壞提供參考依據(jù)。

圖1 四種涂料試樣的密度

圖2 四種涂料試樣的2小時懸浮性

圖3 四種涂料試樣的24小時懸浮性

表3 四種涂料試樣的粘度檢測數(shù)據(jù)

涂刷指數(shù)越大，涂料中的耐火填料越容易滲透到砂粒間隙中，起到耐高溫的作用。從表3可以看出，涂刷指數(shù)由大到小的順序為：1#〉2#〉3#〉4#。

3 結(jié)語

（1）隨著莫來石含量的增加，涂料的相關(guān)理化性能指標(biāo)均下降，影響最大的是懸浮性。

（2）當(dāng)莫來石加入量分別為10%、20%、50%時，與不加該骨料的涂料相比，涂料的24小時懸浮性分別下降2.60%、8.33%、20.83%，涂料的涂刷指數(shù)分別減小4.54%、13.49%、23.83%。