消失模涂料的类型
水性涂料是指其以水为溶剂的粘结剂,常用的粘结剂多种多样,如聚乙烯醇、CMC、水玻璃等。水性涂料一般比醇基涂料更厚(0.5~2mm),强度更高,但水性涂料的透气性一般较差,所以一般需要在水性涂料中加入少量发泡剂。涂层干燥后,发泡剂会在涂层中产生大量孔隙,气化模分解产生的气体从这些孔隙中排出。
醇基涂料和树脂涂料干燥较快,也称为快干涂料。快干涂料中通常不需要添加发泡剂,涂料的渗透性主要取决于涂料中粘结剂或溶剂的挥发。快干涂料比水性涂料薄,所以透气性更好。
水性涂料中含有大量毛细孔,对高温液态金属有毛细抽吸作用,使涂料在清理时溃散性差,容易造成铸件粘砂。但对于水性涂料,可以增加厚度以增加涂层强度;醇基涂料具有良好的防粘和针刺功能,但强度较低。
这里要注意的是,长期以来铸造生产中有两种不正确的认识。一种是过分强调涂料的渗透性,认为水性涂料的渗透性差;二是认为醇基涂料方便快捷但价格昂贵,事实并非如此。
大量实践表明,能否快速排除铸型中的气体是涂料透气性、涂料厚度、真空度、型砂粒度等因素共同作用的结果。与快干涂料相比,水性涂料在相同厚度下透气性几乎相同,不可能对消失模铸造工艺产生显著影响。其次,醇基涂料虽然原材料成本高,但它的涂层比较薄,涂层量少,不需要特别干燥,铸件容易清洗,所以它的综合成本比水性涂料低。
对于较厚的铸件,重要的部位或者一些关键部位,这两种涂料的结合是非常有效的,即内层采用醇基涂料(≤0.5mm),外层采用水性涂料。有时这两种涂料可以交替使用,多层涂覆,铸件的防粘效果也很理想。
国内外消失模涂料的发展现状
20世纪80年代以前,我国对消失模铸造的研究主要集中在模样的设计、制造和装配以及铸件成形过程中的物理化学现象,对消失模涂料的研究很少涉及。90年代以后,国内对消失模涂料的主要研究内容包括涂料的透气性、涂料强度、涂料的成分和流变性以及涂料对充型过程和铸件缺陷的影响。其中研究最多的是消失模涂料透气性的测试方法。
目前国内主要生产球墨铸铁曲轴和管件的刚玉粉末涂料,在高耐火性、渗透性、覆盖性、强度和韧性等方面都优于其他石墨涂料和石英粉涂料。涂料透气性方面,无论是常温还是高温,铸钢件生产中铝矾土涂料的透气性最高,其次是石英粉和棕刚玉,锆英石粉涂料透气性较低。目前,国内许多人从耐火骨料、悬浮剂、粘结剂、载体和添加剂等方面研究了各种常规铸造涂料。成型配方很多,但普遍存在原材料贵、成本高、涂层表面质量低等问题。
我国消失模涂料的研发随着消失模技术的发展有了进步,但专业化的工厂很少,一些消失模厂制备涂料供我们使用。但普遍缺乏研发能力,甚至连基本的检测和质量控制手段都没有。涂料也是制约消失模铸造技术在我国大规模推广和技术进步的瓶颈之一。
近年来,国内越来越多的高端客户对EPC涂料的需求增加,因此涂料的国产化被提上日程。美国Ashland公司一直积极参与推动EPC技术在包括中国在内的世界范围内的普及和进步,多次与国内同行交流,引进相关技术,尤其是涂料技术。
国外开发的消失模涂料都是专利产品。英国Fosrco MORNAL公司开发的性能优异的styromol系列涂料用于铁和非铁金属的消失模铸造,具有不同的保温性、透气性和耐火性。Fosrco国际公司提供的涂料中加入少量冰晶石,可形成高活性的NaF、AlF3等。在高温下,它能吸附因图案热分解而分解的碳,使其不会在铸件表面析出,从而消除皱纹等缺陷。在日本,已经开发了一系列使用不同类型铸件如铸铝、铸铁和铸钢的涂料。文献报道了涂层的组成和性能要求,认为涂层的组成和渗透性是关键。日本的消失模涂料一般是用SiO2 _ 2作为铸件的基料,锆英石粉作为铸钢的基料,加入粘结剂、防腐剂等材料制成。为了减少铸钢件的增碳缺陷,在涂料中加入5%-8%的氧化性物质。美国Robinson Foundry公司从硅砂、氧化铝、莫来石的耐火性开始试验60-70种涂料,寻找一种适合各种尺寸和形状的涂料。