鑄造用醇基涂料基本性能的研究分析

何 龍，張亞偉，陳學更

（寧夏共享化工有限公司，寧夏銀川 750021）

涂料是指由粘結劑、懸浮劑、分散劑、偶聯劑、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準備工作。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，使載液揮發或燃燒完全后，利用粘結劑的粘結作用使耐火填料干結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時間、應用范圍廣等的特點，常常被用于中小型鑄鐵件的鑄造生產中。

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如表1與表2所示。

表1 松香的理化參數

表2 PVB的理化參數

1.2 涂料相關性能的檢測方法

密度的測定：將涂料調至一定的波美度，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，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生分界面后，分別在2小時和24小時記錄分界面的刻度數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。

涂刷指數的測定：將涂料調至合適的波美度，靜置10min。利用NDJ-5S數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定性，選取自粘度計有示數時起20s后的數值作為測量數據，用算式：涂刷指數計算涂料試樣的涂刷指數。

1.3 涂料試樣的制備

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

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（波美度為50Be）。分析比對檢測數據，探究莫來石含量對涂料性能的影響。

2 試驗結果及數據分析

2.1 密度的比較

涂料中固體顆粒含量的多少經常用涂料的密度來衡量。如果涂料密度過大，會導致涂層厚度過大，砂型或砂芯表面不平，影響鑄件質量；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生波紋痕，從而對鑄件表面產生影響。

試驗數據及分析見圖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定性。從圖2中看出，當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#。當莫來石加入量為 10%時，對涂料的懸浮率產生的影響很小。

2.3 涂刷指數的比較

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粘度，間接的得到涂料的涂刷指數，從而為判定涂料的好壞提供參考依據。

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據

涂刷指數越大，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，涂刷指數由大到小的順序為：1#〉2#〉3#〉4#。

3 結語

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

（2）當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%，涂料的涂刷指數分別減小4.54%、13.49%、23.83%。