涂料的作用和配比的分析介绍

1.涂料的作用

消失模铸造涂料所服务的对象和工艺过程，与通常的砂型铸造涂料有相同之处，但也有差异。表12-24列出了消失模铸造与普通砂型铸造涂料的工艺过程比较。

表12-24 消失模铸造与普通砂型铸造涂料的工艺过程比较

消失模铸造用涂料的作用与普通砂型铸造用涂料相同的有：

1）可以降低铸件表面粗糙度值。采用优质涂料后，铸件的表面粗糙度值可以降低2～3级，达到8～9级，即Ra=3.2～6.3μm，因此能提高铸件的表面质量和使用性能。

2）有助于防止或减少铸件粘砂、砂眼等缺陷。这是因为涂料层建立了一道耐火性、热化学稳定性高的屏障，将金属液与干砂隔离开来。

3）有利于提高铸件落砂的清整效率。

消失模铸造用涂料的作用与普通砂型铸造用涂料不同的有：

1）能使金属液流动前沿气隙中模样热解的气体和液体产物顺利地通过并排逸到铸型中去，还能防止金属液的渗入。

2）能提高泡沫塑料模样的强度和刚度，从而防止模样在运输、填砂振动时产生变形和破坏。

消失模铸造涂料分为表面耐火涂料和表面光洁涂料。耐火涂料是覆盖在泡沫塑料模样的表面，用来防止机械粘砂或化学粘砂的涂料。该涂层还可提高模样的表面强度，防止造型时变形。表面光洁涂料主要用于模样表面的修补。由于泡沫塑料模样在发泡或加工的过程中会造成表面粗糙或产生小孔，这些缺陷会复印在铸件表面上（即使采用耐火涂料也是如此），因此需要表面修补涂料来弥补这些缺陷。

2.涂料配比

（1）铸钢、铸铁涂料 钢铁铸件的浇注温度比较高，要求选择耐火度高的耐火填料，如铸钢件常选用刚玉粉、锆石粉、氧化镁粉，有时也选用棕刚玉粉和石英粉；而铸铁件则常选用棕刚玉粉、石英粉、高铝矾土熟料粉和高岭土熟料粉。这些材料的物理化学性能参见本书第10章10.2节。

涂料的强度主要取决于其中黏结剂的种类和加入量。通常多种黏结剂同时加入，室温强度由有机黏结剂与无机黏结剂共同提供，其中影响最大的是有机黏结剂，而高温强度则主要取决于无机黏结剂。

涂料的透气性与耐火填料粒度级配、粒形等有密切的关系，黏结剂和附加物对透气性也有一定的影响。特别要提到的是，涂料的密度和厚度对透气性的影响不可忽视。一般说来，涂层密度增加，涂层厚度增加；涂层厚度增加，透气性降低，如图12-25和图12-26所示。

图12-25 涂料密度与厚度的关系

图12-26 涂料厚度与透气性的关系

从图12-25可以看出，当涂料密度在1.41～1.56g/cm³时，上1层涂料的厚度为0.1～0.23mm，上2层涂料的厚度为0.25～0.6mm，上3层涂料的厚度为0.33～0.84mm。图12-26表明，上相同层数涂料时，涂料透气性随涂层厚度增加而降低；但对于相同的涂层厚度，透气性则随涂料层数增加而降低。通常涂料层数应尽量少，一般以1～2层为好，最好是1层。(www.xing528.com)

根据涂料的溶剂，可将涂料分为水基涂料和醇基涂料两大类。表面光洁涂料目前用得不多。表12-25为消失模铸造用快干涂料典型配方。表12-26为消失模铸造用水基涂料配方。表12-27为表面光洁涂料配方。

表12-25 消失模铸造用快干涂料典型配方（质量分数，%）

表12-26 消失模铸造用水基涂料配方（质量份）

表12-27 表面光洁涂料配方（质量份）

耐火填料为高铝矾土和云母，平均粒径为0.075mm。铝矾土具有较高的耐火度，并有良好的粒形；而层片状云母赋予涂料良好的悬浮性和流平性，使涂层干燥后具有韧性，防止涂层开裂。黏结剂为乙酸乙烯酯的聚合物，悬浮剂为膨润土和凹凸棒土，它们在水中充分分散后有很好的悬浮性和触变性，使涂料具有较好的黏结性。

表12-27中1号涂料采用硝基纤维素，符合易汽化、残留物少和成膜性好等要求。选用的硝基纤维素性能指标为：氮的体积分数为10.4%～11%；黏度为0.5～5.0s。

表12-27中2号涂料与其他涂料不同，属于型壁转移涂料。聚甲基丙烯酸甲酯涂料并非直接喷涂或涂刷在模样表面，而是预先将其喷涂在发泡模具的表面，使其形成一层薄膜，然后按照成形发泡工艺进行操作。在发泡过程中，这层薄膜受热软化，而泡沫珠粒则膨胀。借助薄膜与聚苯乙烯有良好的黏结力，可使其从模具的内腔脱离，转移覆盖到泡沫塑料模样的表面，故而能降低模样的表面粗糙度。

（2）铸造铝合金涂料 铝合金铸件浇注温度低、金属液的热容量小，同时模样热解要吸收大量热量，因此对绝热性有着特殊的要求。由于冷却过快，容易引起浇不足和冷隔缺陷（尤其是对薄型铝合金铸件），因此常采用保温性好的多孔、轻质、热导率极低的硅藻土之类的耐火填料。

表12-28列出了HW-1铝合金涂料配方，其性能指标见表12-29。

表12-28 HW-1铝合金涂料配方

注：硅藻土+珠光粉=100%，其他组分为它们总量的质量百分比。

表12-29 HW-1铝合金涂料的性能指标

（3）铸造镁合金涂料 镁合金的性质活泼，在浇注和熔炼过程中极易氧化燃烧，故镁合金铸造涂料必须要考虑涂料的阻燃问题。因此，在涂料配方中要加入阻燃剂。镁合金涂料配方见表12-30。

表12-30 镁合金涂料配方（质量分数，%）