第四章铸造用涂料

1、第四章第四章 铸造用涂料铸造用涂料 涂料的作用涂料的作用 涂料的组成、要求及应用涂料的组成、要求及应用 涂料的配制涂料的配制 涂料的性能涂料的性能 涂料的涂敷方法涂料的涂敷方法第四章第四章 铸造用涂料铸造用涂料一、涂料的作用一、涂料的作用 砂型（芯）表面砂型（芯）表面刷涂料刷涂料是提高表面强度和抗粘砂能力，是提高表面强度和抗粘砂能力，防止铸件粘砂、夹砂、砂眼等铸造缺陷，获得表面光洁的铸防止铸件粘砂、夹砂、砂眼等铸造缺陷，获得表面光洁的铸件，减少落砂和清理劳动量的最有效的措施之一件，减少落砂和清理劳动量的最有效的措施之一涂料的主要作用涂料的主要作用： 降低铸件表面粗糙度，防止粘砂降低铸件表面粗糙

2、度，防止粘砂 加固铸型表面层，防止冲砂加固铸型表面层，防止冲砂 使铸件表面合金化，细化晶粒使铸件表面合金化，细化晶粒第四章第四章 铸造用涂料铸造用涂料二、涂料的组成、要求及应用二、涂料的组成、要求及应用涂料的种类涂料的种类：水基涂料、醇基涂料（快干涂料）：水基涂料、醇基涂料（快干涂料）铸造用涂料主要组成铸造用涂料主要组成： 耐火粉料耐火粉料 粘结剂粘结剂 载液（溶剂）载液（溶剂） 悬浮剂悬浮剂（稳定剂或稠化剂（稳定剂或稠化剂) 添加剂添加剂（包括：表面活性剂、消泡剂、防腐剂、防潮剂、（包括：表面活性剂、消泡剂、防腐剂、防潮剂、 防渗剂、减水剂、着色剂、还原剂、氧化剂、助溶剂等）防渗剂、减水剂、

3、着色剂、还原剂、氧化剂、助溶剂等）二、涂料的组成、要求及应用二、涂料的组成、要求及应用1、耐火粉料、耐火粉料 耐火粉料是涂料最基本的组成材料耐火粉料是涂料最基本的组成材料 铸铁件铸铁件： 石墨粉石墨粉 （鳞片状、粉状）（鳞片状、粉状）鳞片状石墨粉的耐火度高，但不易涂刷均匀，主要用于较大鳞片状石墨粉的耐火度高，但不易涂刷均匀，主要用于较大型的铸铁件上。通常大都使用粉状石墨，或两者混合物。型的铸铁件上。通常大都使用粉状石墨，或两者混合物。 铸钢件铸钢件： 石英粉、锆砂粉石英粉、锆砂粉石英粉有天然石英粉和人造石英粉两种。配制涂料用石英粉石英粉有天然石英粉和人造石英粉两种。配制涂料用石英粉主要是采用人

4、造石英粉。主要是采用人造石英粉。二、涂料的组成、要求及应用二、涂料的组成、要求及应用涂料用石英粉的要求：涂料用石英粉的要求： SiO2含量应含量应9698%； 粒度应有粒度应有95%以上的能够通过以上的能够通过0.053mm的筛孔（的筛孔（ 260目目筛）。筛）。 合金钢件合金钢件： 镁砂粉、锆砂粉、铬铁矿粉镁砂粉、锆砂粉、铬铁矿粉 不锈钢、耐热钢等高合金钢铸件及特别厚大的铸件：不锈钢、耐热钢等高合金钢铸件及特别厚大的铸件：除采除采用非石英质原砂如锆砂粉、铬铁矿粉、镁砂粉等外，通常也用非石英质原砂如锆砂粉、铬铁矿粉、镁砂粉等外，通常也采用刚玉粉等。采用刚玉粉等。 铜合金件铜合金件： 云母粉、石

5、墨粉云母粉、石墨粉 铝、镁合金件铝、镁合金件： 滑石粉滑石粉二、涂料的组成、要求及应用二、涂料的组成、要求及应用 对耐火粉料的要求对耐火粉料的要求： 化学稳定性要好；化学稳定性要好； 热稳定性要好；热稳定性要好； 耐火度要高；耐火度要高； 粒度要适中粒度要适中 过粗过粗，涂料悬浮稳定性差，渗透性差，涂料悬浮稳定性差，渗透性差 过细过细，涂料层易开裂，涂料层易开裂二、涂料的组成、要求及应用二、涂料的组成、要求及应用2、载液（溶剂）、载液（溶剂） 载液的作用：载液的作用：溶解粘结剂溶解粘结剂 分散耐火粉料或使耐火粉料悬浮在载液内分散耐火粉料或使耐火粉料悬浮在载液内 保持涂料具有一定的粘度和密度保持

6、涂料具有一定的粘度和密度 便于涂覆到型、芯工作表面上便于涂覆到型、芯工作表面上 常用的载液有：水、甲醇、乙醇、丁醇、汽油、煤油常用的载液有：水、甲醇、乙醇、丁醇、汽油、煤油 水基涂料水基涂料以水为载液配制而成的涂料以水为载液配制而成的涂料 醇基涂料醇基涂料以可挥发性溶剂为载液配制而成的涂料以可挥发性溶剂为载液配制而成的涂料 可挥发性溶剂的含水量应可挥发性溶剂的含水量应1.0，否则涂料点火困，否则涂料点火困难，燃烧不完全，易使铸件产生气孔缺陷难，燃烧不完全，易使铸件产生气孔缺陷二、涂料的组成、要求及应用二、涂料的组成、要求及应用3、悬浮剂（稳定剂或稠化剂、悬浮剂（稳定剂或稠化剂) 悬浮剂的作用：

7、悬浮剂的作用： 保持涂料为均匀的悬浊液；保持涂料为均匀的悬浊液； 防止涂料沉淀；防止涂料沉淀； 有利于涂刷均匀有利于涂刷均匀 水基涂料常用的悬浮剂有：水基涂料常用的悬浮剂有：无机膨润土无机膨润土、糖浆糖浆等等 醇基涂料常用的悬浮剂有：醇基涂料常用的悬浮剂有：有机膨润土有机膨润土、锂基膨润土锂基膨润土、钠基膨润土钠基膨润土等等 注意注意：膨润土虽能提高涂料的悬浮稳定性，：膨润土虽能提高涂料的悬浮稳定性，但在烘干和浇注时易开裂但在烘干和浇注时易开裂。 对悬浮剂的要求对悬浮剂的要求：选用高品味的膨润土（钠基膨润土或活化膨润土），以保：选用高品味的膨润土（钠基膨润土或活化膨润土），以保证涂料有足够的稳

8、定性而用量最少。一般情况下：膨润土加入量证涂料有足够的稳定性而用量最少。一般情况下：膨润土加入量 4二、涂料的组成、要求及应用二、涂料的组成、要求及应用4、粘结剂、粘结剂 粘结剂的作用粘结剂的作用： 提高涂料层的强度提高涂料层的强度 提高涂料层与砂型（芯）表面的结合强度提高涂料层与砂型（芯）表面的结合强度 对粘结剂的要求对粘结剂的要求 能很好的溶解并均匀的分散在载液中能很好的溶解并均匀的分散在载液中 能在室温、干燥和不同的浇注温度下，保持粉料颗粒间、涂能在室温、干燥和不同的浇注温度下，保持粉料颗粒间、涂料层与基体材料间的结合力料层与基体材料间的结合力 在浇注温度下不应与液态合金发生任何化学反应

9、在浇注温度下不应与液态合金发生任何化学反应 应具有来源丰富，价格便宜等优势应具有来源丰富，价格便宜等优势二、涂料的组成、要求及应用二、涂料的组成、要求及应用 粘结剂的选用粘结剂的选用 低温型水基涂料用粘结剂低温型水基涂料用粘结剂：水溶性合成树脂、乳白胶、淀粉、：水溶性合成树脂、乳白胶、淀粉、干性植物油、纸浆废液等干性植物油、纸浆废液等 低温型醇基涂料用粘结剂低温型醇基涂料用粘结剂：松香、漆片（虫胶）、聚乙烯醇、：松香、漆片（虫胶）、聚乙烯醇、缩丁醛（缩丁醛（PVB） 高温型水基涂料用粘结剂高温型水基涂料用粘结剂：钠水玻璃、硅溶胶、聚合磷酸等：钠水玻璃、硅溶胶、聚合磷酸等 高温型醇基涂料用粘结剂

10、高温型醇基涂料用粘结剂： 热固性酚醛树脂、硅酸乙酯等热固性酚醛树脂、硅酸乙酯等二、涂料的组成、要求及应用二、涂料的组成、要求及应用5、添加剂、添加剂 表面活性剂：如表面活性剂：如JFC（脂肪醇聚氧乙烯醚）、十二烷基苯磺（脂肪醇聚氧乙烯醚）、十二烷基苯磺酸钠（洗衣粉的主要成分）、烷基苯磺酸酸钠（洗衣粉的主要成分）、烷基苯磺酸作用作用：降低涂料表面张力及涂料与基底材料间界面张力降低涂料表面张力及涂料与基底材料间界面张力 增加涂料对型、芯表面的浸润、渗透能力增加涂料对型、芯表面的浸润、渗透能力 消泡剂：如正丁醇、正戊醇、正辛醇。消泡剂：如正丁醇、正戊醇、正辛醇。常用量常用量： 0.02 作用作用：消

11、除涂料在制备或搅拌时所引起的气泡消除涂料在制备或搅拌时所引起的气泡 改善涂料的润湿性改善涂料的润湿性二、涂料的组成、要求及应用二、涂料的组成、要求及应用 防腐剂：如福尔马林（防腐剂：如福尔马林（3740甲醛水溶液）、氯甲醛水溶液）、氯酚钠酚钠作用作用：防止涂料中的糖类有机物发酵变质：防止涂料中的糖类有机物发酵变质 此外，涂料添加剂还有：此外，涂料添加剂还有： 防潮剂防潮剂、防渗剂防渗剂、减水剂减水剂、着色剂着色剂、还原剂还原剂、氧化剂氧化剂、助溶剂助溶剂等等第四章第四章 铸造用涂料铸造用涂料三、涂料的配制三、涂料的配制常用涂料有三种存在形式：常用涂料有三种存在形式：涂料成品涂料成品、涂料膏涂料

12、膏、涂料粉涂料粉1、涂料的配方、涂料的配方2、涂料的混制、涂料的混制 优质涂料优质涂料应具备应具备“稠而不粘稠而不粘，滑而不淌滑而不淌”的特点的特点因耐火粉料颗粒极细，很难在颗粒表面形成均匀的粘结薄膜。所因耐火粉料颗粒极细，很难在颗粒表面形成均匀的粘结薄膜。所以一般应先配成涂料膏，使用前再稀释到所需的浓度以一般应先配成涂料膏，使用前再稀释到所需的浓度三、涂料的配制三、涂料的配制涂料膏用碾轮式混砂机或球磨机混制：涂料膏用碾轮式混砂机或球磨机混制： 将涂料的各种组成物干混约将涂料的各种组成物干混约10min； 加入预先浸透（充分湿润）的膨润土及少量水混制数加入预先浸透（充分湿润）的膨润土及少量水混

13、制数小时（小时（8h以上）制成均匀的膏状物；以上）制成均匀的膏状物； 如铸钢用涂料，则在干混后加入水柏油混制如铸钢用涂料，则在干混后加入水柏油混制45h，再加入糖浆等，并分批加清水混碾再加入糖浆等，并分批加清水混碾1.52h；三、涂料的配制三、涂料的配制 加入粘结剂、耐火粉料等混制加入粘结剂、耐火粉料等混制824h，以达到颜色，以达到颜色和稠度都均匀一致为止；和稠度都均匀一致为止； 使用前，应将涂料膏加水稀释，稀释涂料膏用叶片使用前，应将涂料膏加水稀释，稀释涂料膏用叶片搅拌机或手工搅拌；搅拌机或手工搅拌；为防止加入的糊精、糖浆类粘结剂发酵，可在稀释为防止加入的糊精、糖浆类粘结剂发酵，可在稀释过

14、程中，每过程中，每100kg涂料加入涂料加入40ml福尔马林作防腐剂福尔马林作防腐剂四、涂料的性能四、涂料的性能1、涂料的工艺性能（涂敷性能或使用性能）涂料的工艺性能（涂敷性能或使用性能） 饱沾性：饱沾性：应具有一定的稠度，饱沾刷子不淋漓的能力应具有一定的稠度，饱沾刷子不淋漓的能力 涂刷性：涂刷性：应具有涂刷滑爽而无粘滞感，易形成均匀薄层的能力应具有涂刷滑爽而无粘滞感，易形成均匀薄层的能力。即要求。即要求涂涂料的粘度随剪切速率和剪切时间而改变料的粘度随剪切速率和剪切时间而改变为此，涂料中，常加入高分子化合物作稠化剂，这是因为：为此，涂料中，常加入高分子化合物作稠化剂，这是因为： 高分子化合物的

15、亲水基团将许多水分子吸引在自己的周围，这个现象称高分子化合物的亲水基团将许多水分子吸引在自己的周围，这个现象称为为“溶剂化溶剂化”； 高分子链外包有溶剂化层后，移位时将连同溶剂化层一起移动，从而表高分子链外包有溶剂化层后，移位时将连同溶剂化层一起移动，从而表现出稠度，这种体系的粘度比溶剂大得多，这种现象称为现出稠度，这种体系的粘度比溶剂大得多，这种现象称为“稠化稠化”； 稠化的涂料具有良好的饱沾性。稠化的涂料具有良好的饱沾性。四、涂料的性能四、涂料的性能 稠化的涂料其高分子链不受外力作用时稠化的涂料其高分子链不受外力作用时呈蜷曲状呈蜷曲状，当涂刷使当涂刷使涂料流动时涂料流动时，蜷曲的链沿流动方

16、向成直线蜷曲的链沿流动方向成直线，并且平行排列并且平行排列，随着剪切速率的增加，其表观粘度逐渐降低，这种现象称为随着剪切速率的增加，其表观粘度逐渐降低，这种现象称为“剪切减粘剪切减粘”，或，或“剪切稀释剪切稀释” 具有剪切减粘的涂料，其涂刷性良好具有剪切减粘的涂料，其涂刷性良好 涂料的涂料的涂刷性涂刷性主要取决于涂料的主要取决于涂料的粘度粘度和和比重比重粘度粘度主要取决于主要取决于粘土的种类和加入量粘土的种类和加入量，比重比重主要取决于主要取决于防粘砂材料比重、粒度分布和稀释剂加入量防粘砂材料比重、粒度分布和稀释剂加入量四、涂料的性能四、涂料的性能 流淌性：流淌性：应具有涂刷中不沿涂刷面垂直流

17、淌的能力应具有涂刷中不沿涂刷面垂直流淌的能力在水溶性高分子化合物稠化剂的主键上，带有很多极性的亲水在水溶性高分子化合物稠化剂的主键上，带有很多极性的亲水基团，他们之间相互结合，在高分子链之间形成基团，他们之间相互结合，在高分子链之间形成立体网络骨立体网络骨架架，这种体系必须在一定的剪力作用下才能流动，这个剪切，这种体系必须在一定的剪力作用下才能流动，这个剪切应力值称为应力值称为屈服值屈服值，即，即涂料必须具有一定的屈服值涂料必须具有一定的屈服值当在涂刷垂直面后，剪切速度剧降，剪力也急剧下降，而涂层当在涂刷垂直面后，剪切速度剧降，剪力也急剧下降，而涂层因为涂料重力而引起新的剪切应力，若此值小于涂

18、料的屈服因为涂料重力而引起新的剪切应力，若此值小于涂料的屈服值，则涂料不发生流淌，即具有一定的抗流淌性值，则涂料不发生流淌，即具有一定的抗流淌性四、涂料的性能四、涂料的性能 流平性：流平性：应具有涂刷后自动消失刷痕的能力应具有涂刷后自动消失刷痕的能力水基涂料比快干涂料的表面张力大，流平时间短，流水基涂料比快干涂料的表面张力大，流平时间短，流平性好平性好 渗透性：渗透性：应具有渗透铸型一定深度并形成一定厚度应具有渗透铸型一定深度并形成一定厚度的光滑涂料层的能力的光滑涂料层的能力 渗透深度渗透深度0.5mm，涂层厚度：，涂层厚度：0.52.0mm涂料的渗透能力与涂料粘度的平方根成反比涂料的渗透能力

19、与涂料粘度的平方根成反比四、涂料的性能四、涂料的性能 触变性：涂料的涂刷过程就是涂料在承受剪切应变的过程触变性：涂料的涂刷过程就是涂料在承受剪切应变的过程所谓触变性是指：所谓触变性是指：在剪切应力作用下，涂料粘度减少（变稀），而当去除剪应力在剪切应力作用下，涂料粘度减少（变稀），而当去除剪应力后，涂料的粘度有增加（变稠），（即触变性是剪切速度函数）后，涂料的粘度有增加（变稠），（即触变性是剪切速度函数）变稀或变稠都与时间有密切关系，若两种悬浮液在恒定的剪切变稀或变稠都与时间有密切关系，若两种悬浮液在恒定的剪切速率下，其表观粘度和剪切应力均随时间而递减，达到同一表观速率下，其表观粘度和剪切应力均

20、随时间而递减，达到同一表观粘度所需时间长着，其触变性好，短着其触变性差粘度所需时间长着，其触变性好，短着其触变性差具有一定的触变性的涂料，其流平性和流淌性均良好具有一定的触变性的涂料，其流平性和流淌性均良好四、涂料的性能四、涂料的性能2、涂料的工作性能（涂层性能）、涂料的工作性能（涂层性能） 抗粘砂性：抗粘砂性：涂料层在砂型和铸件之间建立的隔离层从铸件表面涂料层在砂型和铸件之间建立的隔离层从铸件表面上剥离的难易程度。上剥离的难易程度。涂料的抗粘砂性是涂料的涂料的抗粘砂性是涂料的重要工作性能重要工作性能提高抗粘砂性的关键是提高抗粘砂性的关键是涂料材料的选用涂料材料的选用和和涂层厚度的确定涂层厚度

21、的确定为此：为此： 涂料材料涂料材料应具有一定的耐火度，并在高温作用下产生一定的应具有一定的耐火度，并在高温作用下产生一定的氧化性或还原性气氛，使涂层表面形成易剥离层氧化性或还原性气氛，使涂层表面形成易剥离层 涂料层厚度涂料层厚度：一般情况控制在：一般情况控制在0.52mm，对于重型铸钢件，对于重型铸钢件，可在铸型表面涂抹涂料膏可在铸型表面涂抹涂料膏四、涂料的性能四、涂料的性能 铸铁件：涂料中可加入某些有机物铸铁件：涂料中可加入某些有机物 有机物受热后能迅速氧化，当氧耗尽后，在缺氧的情况下产有机物受热后能迅速氧化，当氧耗尽后，在缺氧的情况下产生热分解，析出光亮碳层，只要碳层足够厚，就能够形成良

22、好生热分解，析出光亮碳层，只要碳层足够厚，就能够形成良好的易剥离层的易剥离层铸钢件：涂料中可加入一定量的氧化铁粉铸钢件：涂料中可加入一定量的氧化铁粉 氧化铁粉在浇注温度下使涂料层表面与铸件表面形成一层氧氧化铁粉在浇注温度下使涂料层表面与铸件表面形成一层氧化铁隔离层（铁橄榄石层）化铁隔离层（铁橄榄石层）四、涂料的性能四、涂料的性能 悬浮稳定性：悬浮稳定性：涂料在贮存期间应具有不沉淀、不分涂料在贮存期间应具有不沉淀、不分液、不失粘、不结块、不霉变的能力液、不失粘、不结块、不霉变的能力 即涂料中的粉料应悬浮在载液中，并具有一定的即涂料中的粉料应悬浮在载液中，并具有一定的稳定性稳定性涂料的悬浮稳定性主

23、要是取决于涂料中：涂料的悬浮稳定性主要是取决于涂料中： 粘土的质量及加入量；粘土的质量及加入量； 抗粘砂材料的粒度抗粘砂材料的粒度四、涂料的性能四、涂料的性能 抗裂纹性：抗裂纹性：涂层抵抗在烘干和浇注时表面开裂涂层抵抗在烘干和浇注时表面开裂的能力的能力涂层的抗开裂性主要取决于：涂层的抗开裂性主要取决于： 涂层的表面强度；涂层的表面强度； 涂料的渗透深度；涂料的渗透深度； 粘结剂的高温性能粘结剂的高温性能四、涂料的性能四、涂料的性能涂层的表面强度又称附着强度：它是指涂层的表面强度又称附着强度：它是指涂料与型（芯）表涂料与型（芯）表面通过物理和化学作用结合在一起的坚固程度，即涂层面通过物理和化学作

24、用结合在一起的坚固程度，即涂层表面抵抗破坏外力的能力表面抵抗破坏外力的能力涂层的表面强度主要取决于：涂层的表面强度主要取决于： 粘结剂的种类及性质粘结剂的种类及性质 粘结剂的加入量粘结剂的加入量 砂型及型芯的紧实程度砂型及型芯的紧实程度四、涂料的性能四、涂料的性能3、优质涂料应具有：、优质涂料应具有： 具有好的悬浮性及再搅匀性具有好的悬浮性及再搅匀性 具有良好的涂刷性具有良好的涂刷性 具有一定的覆盖能力和适当的渗透性具有一定的覆盖能力和适当的渗透性 具有一定的粘结强度和抗裂纹性（耐激热性）具有一定的粘结强度和抗裂纹性（耐激热性） 具有良好的抗粘砂性具有良好的抗粘砂性 具有低的发气性和良好的存储稳定性具有低的发气性和良好的存储稳定性第四章第四章 铸造