抗脉纹添加剂——有效防止面部皱纹

使用添加剂是国外铸造厂解决脉纹问题的主要方法之一。这类添加剂包括容让性添加剂、反应性添加剂和商品添加剂等，具体有：

1）氧化铁及其他无机氧化物，如粒状和粉状Fe₃O₄、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂等。

2）黏土类（Clay Blend）、煤粉、沥青类等。

3）淀粉、砂糖、糊精。

4）监控膨胀附加物（Engineered ExPansion AdditiVes）。

1.氧化铁粉

氧化铁粉是用矿石或轧钢屑经粉碎加工而成的粉状材料。用赤铁矿或亚铁盐经氧化（湿法）或高温焙烧（干法）制得的氧化铁粉为红色，主要成分为Fe₂O₃；用轧钢屑加工而成的氧化铁粉为黑色，主要成分为Fe₃O₄。铸造常用氧化铁粉。选用氧化铁粉时除了应注意氧化物的形式外，还应注意其酸碱性，以便正确使用。

氧化铁粉的技术指标可参见本手册第6章。

2.锂辉石

（1）锂辉石的特性 锂辉石是一种锂铝硅酸矿，其理论化学式为LiO·Al₂O₃·4SiO₂（8%Li02），是富锂花岗伟晶岩中的特征矿物，属单斜辉石类，以斜方柱或长片晶体形态存在。锂辉石的密度约3.2g/cm³，熔点为1420℃，莫氏硬度为6.5～70，键合球磨工作指数为201kW·h/t，宾夕法尼亚研磨指数为0.416，抗压强度为31～135MPa。天然锂辉石呈α相，被加热到108℃时发生单向相变，生成β锂辉石。β锂辉石的热膨胀系数极低，有的甚至略呈负膨胀。

锂辉石中的锂是最轻、最小和最活泼的碱金属元素，锂离子具有最小的半径和最高的离子势能。锂的这些特性使锂辉石成为一种极有效的助熔剂。

目前，中国市场上有国产锂辉石和澳大利亚锂辉石两种。国产锂辉石因原矿成分及加工方面的原因，锂含量低，品质不稳定，适用于化工行业提炼碳酸锂。澳大利亚锂辉石产于西澳大利亚格林布什矿山，该矿山是全球最大、最好的锂辉石矿源，其原矿含量高达4%。该矿山的拥有者——澳大利亚桑斯夸拉尔公司是一家国际性的矿业公司，其锂辉石加工技术、设备、管理等水平都属世界一流。该公司生产的各种规格锂辉石中Li₂O含量高（见表4-37）、质量稳定。其质量和计量由世界著名的瑞士“SGS”等质量检验机构验证，品质可以得到可靠保证，巨每一批产品都附有化学成分分析证书、粒度分析证书和澳大利亚原产地证书。

表4-37 澳大利亚锂辉石规格及典型化学成分

（2）锂辉石在铸造砂中的应用

1）锂辉石的使用方法是：①与氧化铁混合使用，其中锂辉石占20%～80%（质量分数）。②与钛铁矿、长石、锆石或石英混合使用，其中锂辉石占20%～80%（质量分数），钛铁矿占10%～20%（质量分数），长石、锆石或石英小于10%（质量分数）。

通过加入上述混合物，并在硅质型（芯）砂中引入0.25%～0.45%的Li₂O，可起到防脉纹、减少气体缺陷及提高铸件表面质量的作用。

2）锂辉石的作用是：①消除或显著减少脉纹缺陷，减少铸件的后续加工。②提高铸件的表面质量，减少型（芯）砂涂料的使用或者不使用涂料。③减少气体缺陷。(www.xing528.com)

3）锂辉石的作用机理是：①石英砂在金属液浇注过程中随温度的升高而膨胀时，锂辉石的强助熔作用使其颗粒之间形成作用力较强的玻璃键，将其键合在一起，从而提高砂型（芯）的热塑性，防止裂纹产生，消除或减少铸件的脉纹缺陷。②锂辉石在高温下由α相转变为β相，同时将游离石英吸收到β锂辉石晶格中（反应式见下式），使石英不再转变为热膨胀系数很高的方石英。所形成的β锂辉石的热膨胀系数极低，甚至略呈负膨胀，它可以缓解型（芯）砂的快速膨胀。

Li₂O·Al₂O₃·4SiO₂（α锂辉石）+4SiO₂（游离石英）→Li₂O·Al₂O₃·8SiO₂（β锂辉石）

③在石英砂颗粒之间形成的玻璃键将型（芯）砂表面封住，气体被堵在砂型（芯）里面，从而使铸件的气体缺陷减少。

3.防止铸件脉纹缺陷的原砂添加剂

专利CN101036932A介绍了一种防止铸件脉纹缺陷的原砂添加剂，包括下列成分配方（质量分数）：透明石英8%、方解石1%、海泡石1%、高岭石70%、叶蜡石10%、磁铁石10%。该添加剂既不影响混合料、砂芯（型）常规使用性能，又能以防止铸件脉纹缺陷为主，同时对铸件气孔、粘砂（烧结）等缺陷有辅助疗效。

4.第三代抗脉纹剂——脉克星

脉克星是苏州兴业公司针对第一代和第二代抗脉纹添加剂存在的问题研发的新一代抗脉纹原砂添加剂。经过数年试验研究和用户两年多的生产实践，证明该添加剂对防止脉纹有特效，而对铸造工艺基本没有负面作用，其特点见表4-38。其性能见表4-39。

表4-38 第三代抗脉纹剂的对比

（续）

表4-39 第三代抗脉纹剂的性能

注：1.根据铸件重量选用脉克星的规格，在通常情况下，中小复杂铸件推荐使用脉克星1#，中大复杂铸件推荐使用脉克星2#。

2.根据工艺条件，选用合适的加入量，在通常情况下，脉克星的加入量为原砂重量的5%～10%。

3.混合料配制时，将原砂和脉克星干混均匀后按原配制工艺进行操作即可。