白乳膠與硅溶膠復配粘結劑對鑄鐵件消失模鑄造涂料性能的影響

       隨著我國鑄造業的發展，不僅要為裝備制造業提供優質、精密的鑄件，而且要做到省材料、少能耗、低污染，實現可持續發展。消失模鑄造技術被譽為“21世紀綠色鑄造工程”，契合鑄造行業中“鑄造清潔生產”、“綠色集約化鑄造”和“綠色材料”等鑄造新理念，在汽車零部件生產方面，消失模鑄造有很大的發展空間。涂料對消失模鑄造工藝的成功應用起著關鍵作用，若消失模鑄造涂料不符合要求，會使鑄件產生氣孔、夾砂和增碳缺陷，導致鑄鐵件質量下降和廢品率增加。在涂料中，粘結劑賦予涂料附著力，提高涂料的強度和涂掛性。為了保證消失模涂料既有高強度又有高的透氣性，要合理地選擇有機和無機粘結劑，同時使用多種粘結劑，以確保涂料性能符合要求。本研究選擇白乳膠作為有機粘結劑，硅溶膠為無機粘結劑，分別研究單一粘結劑白乳膠與硅溶膠Z佳加入量(占涂料中耐火骨料的質量分數)，以及二者的復配溶液，分析不同比例對鑄鐵件消失模水基涂料的懸浮性、強度、表觀粘度和流變性的影響，為白乳膠與硅溶膠復配溶液在鑄造涂料中應用提供一些參考。

1試驗材料與方法

1.1試驗材料：鑄鐵件消失模水基涂料選用石英粉與鋁礬土為復合耐火骨料，中小型鑄鐵件涂料通常采用石英粉為耐火骨料，中大型鑄件則使用鋁礬土。單獨使用鋁礬土作耐火骨料鑄件，其耐火熟料熱膨脹量小，高溫體積穩定，耐火度高，抗渣性好，但鑄件表面光潔度較差，而單獨使用石英粉做耐火骨料則恰恰相反，此外鐵及其氧化物對鋁礬土的浸潤都比石英低，在涂料中表現出很好的抗粘砂性，所以按一定比例將這兩種骨料搭配使用，能起到性能互補作用。懸浮劑用鈉基膨潤土和黃原膠。鈉基膨潤土被水濕潤后，由于顆粒質點小，水分不僅吸附在其顆粒表面，還進入其晶層之間，形成膠體質點，此時載液變為膠體溶液。膨潤土質點在膠體溶液中形成空間網狀結構，使膨潤土漿具有屈服值，耐火填料顆粒質點不易下沉。膨潤土與高分子化合物配合使用可形成穩定的立體網狀結構，使懸浮性更好。黃原膠是一種多糖類化合物，與其他添加劑共同使用能起到增稠效果。選用白乳膠和硅溶膠作為復合粘結劑，白乳膠是一種水溶性膠粘劑，是醋酸乙烯單體在引發劑作用下經聚合反應制得的一種熱塑性粘合劑，可常溫固化、固化較快、粘接強度較高。硅溶膠在1000℃以上開始軟化，使涂料具有良好的韌性，在澆注過程中，能很好地抵抗金屬液沖刷，能顯著提高涂料的高溫強度。另外，采用硼酸鋅作為阻燃劑，正丁醇作為消泡劑，OP-10作為表面活性劑，具有多孔結構的硅藻土作為吸附劑，甲醛作為防腐劑，水作為載體。

1.2涂料性能測試方法

(1)懸浮性：采用靜置法，將涂料加入量筒中至100mL刻度處，靜置24h后，讀出涂料中沉淀物所占的百分比。

(2)流杯粘度：采用LND-1型涂4粘度杯來測定，用秒表計錄其固定體積流下的時間。

(3)透氣性：在STZ直讀式透氣性測定儀上測定涂料在常溫及高溫下的透氣性。

(4)涂層強度：由粘度杯向涂有涂層的玻璃板上落砂，直至擦破涂層露出玻璃板為止，稱出落砂總質量。

(5)觸變指數N：旋轉粘度值η6/η60的比值。

(6)涂掛性：將泡沫塑料制成100mm×60mm×30mm的長方體，在涂料中浸漬兩次，觀察其表面塌落現象，得出涂掛性好壞，分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個等級，依次是優、良、差。

(7)高溫抗裂性:利用快速高溫燒結爐觀察涂層試樣是否產生裂紋和裂紋的大小,分四個等級。