水基涂料吸潮特性研究

2017-06-01张聚辉耿建华杨恒远

中国铸造装备与技术 2017年2期

关键词：水套水基涂料

张聚辉，耿建华，杨恒远

（潍柴重机股份有限公司，山东潍坊 261001）

水基涂料吸潮特性研究

张聚辉，耿建华，杨恒远

（潍柴重机股份有限公司，山东潍坊 261001）

针对气缸体专用水基涂料在浸涂烘干后，随着放置时间的变化，对涂料层产生吸潮现象的规律进行统计分析，从而得出该种水基涂料烘干后合理的放置时间，制定出符合实际生产要求的工艺参数。

水基涂料；吸潮；特性

0 前言

水基涂料以其成本低，无毒、无臭、安全，树脂不会过烧，涂层品质高（流平性及涂层厚度好）等优点在铸造生产中有普遍应用[1]。由于水基涂料以水性基团作为载体，因此在刷涂或浸涂后必须经过烘烤，使其残留水分达标后方可用于铸造生产中。不仅如此，水基涂料在烘干后，如果长时间放置不用，则涂料层会逐渐吸收空气中水分，从而出现涂料层吸潮问题，而在实际生产控制中，普遍采取经验性的方法对水基涂料烘干后的可使用时间进行模糊控制，既缺少对水基烘干后吸潮特性数据分析，又不利于实际生产控制，从而对铸件品质问题带来隐患。

我公司某高速机气缸体铸造生产使用的水套芯即采用水基涂料浸涂工艺。因水套芯是气缸体铸件内腔结构最为复杂的、砂芯尺寸最为薄弱，并且铸件内腔清理难度最大的砂芯结构，所以对水套芯的使用品质控制要求非常高。在实际生产控制时，单单依靠“当天烘干当天使用”的经验来判定水套芯烘干后的使用品质已经无法满足品质控制要求。

1 实验方案

选用我公司使用的某高速机气缸体铸件专用水基涂料，该水基涂料主要用于水套芯的浸涂，其浸涂工艺参数如表1，浸涂后的水套芯使用通过式烘干窑进行烘干，其烘干工艺参数和烘干后涂料层残留水分控制标准如表2。

表1 水基涂料浸涂工艺参数

表2 烘干工艺参数

本次实验取样操作方法。首先水套芯仍按工艺要求进行浸涂和烘干操作，待烘干后随机抽取一颗水套芯，将其分为四部分（图1所示）陆续进行取样送检，由型砂化验人员对水基涂料层残留水分含量进行检测并记录。

取样时间设定。刚出烘干窑时为起始时间，立即取样送检，然后将水套芯其余部分放置在生产现场自然降温，每隔1小时取样一次进行涂料层残留水分含量检测。

图1 水套芯检测分区简图

水基涂料层残留水分检测方法。从砂芯表面刮取水基涂料层，并称取涂料试样50±0.1g，置于托盘内，在温度为105 ℃～110 ℃的SGS型红外线烘干器内烘干至恒重，然后将托盘与试样置于干燥器内，待冷却至室温时，对涂料试样进行称量，从而计算得出水基涂料层残留水分含量。

2 实验数据采集

按照实验方案，在生产现场环境温度为25℃~35 ℃，相对湿度为60%~80%的生产条件下进行数据采集，最终统计得到水基涂料烘干后涂料层残留水分检测数值随放置时间而变化实验检测数据，详见表3。

3 实验数据分析

得到实验数据后，首先使用Minitab数据分析软件[2]对实验数据进行了正态性分析，从分析结果（图2）上看，P=0.186＞0.05，即说明有证据显示实验所收集的数据符合正态分布。

表 3 实验检测数据

图2 实验数据正态性分析

然后，对实验数据进行方差分析，从图3中可以看出实验数据残差无异常，即说明有证据表明实验数据满足模型要求。

从图4的实验数据单因子方差分析可以看出P=0.000＜0.05，说明有足够证据证明在不同的放置时间条件下，水基涂料层残留水分含量的均值是不相等的，即残留水分含量与放置时间存在相互关系。

图4 实验数据单因子方差分析

进一步从图5实验数据的单值图中同样可以看出，残留水分含量与放置时间之间存在一定的函数关系。

图5 实验数据单值图

最后，对实验数据进行回归拟合分析，从图6回归拟合线图和图7回归拟合结果的数据分析中可以看出，P=0.000＜0.05，说明有足够证据证明采用立方模型很好的拟合了数据。

图6 回归拟合线图

最终，得出水基涂料烘干后残留水分含量与放置时间之间的最佳拟合公式为：

图7 回归拟合分析数据

根据我公司水基涂料烘干后残留水分含量控制在0.3%以下的标准，可以利用回归拟合公式计算得出水套芯烘干后最长放置时间不应超过2小时。

4 结论

（1）水基涂料在烘干后自然降温的过程中，涂料层吸潮速度存在先快后慢再快的趋势。

（2）通过对水基涂料烘干后涂料层残留水分随放置时间的变化曲线可以计算出：水基涂料烘干后放置时间不应超过2小时。

[1] 中国机械工程学会铸造分会编.铸造手册-造型材料[M].北京：机械工业出版社，2002.

[2] 马逢时,周暐,刘传冰.六西格玛管理统计指南-MINITAB使用指导[M].北京：中国人民大学出版社，2007.

Study on moisture absorption characteristics of water-based coating

ZHANG JuHui,GENG JianHua,YANG HengYuan
(Weichai heavy machinery Co.,Ltd.of Weichai Group,Weifang 261001,Shandong,China)

In this paper,a special water-based coating we used for cylinder block were studied after dip coating and drying.With the change of time, through the analysis of the law of absorbing moisture in the coating layer,the reasonable placing time of the water-based coating after drying was obtained, and the technological parameters which accord with the actual production requirements were worked out.

water-based coating; moisture absorption; characteristics