铸造用醇基涂料基本性能的研究分析
2018-12-05张亚伟陈学更
何 龙，张亚伟，陈学更
（宁夏共享化工有限公司，宁夏银川 750021）
涂料是指由粘结剂、悬浮剂、分散剂、偶联剂、防腐剂、消泡剂等助剂与耐火填料组成的一种混合物体系，多被用于铸件的生产准备工作。将涂料涂覆在砂型或砂芯表面，采用烘干或燃烧载液的方法，使载液挥发或燃烧完全后，利用粘结剂的粘结作用使耐火填料干结并在砂型或砂芯表面形成致密的涂料层，从而保护工作表面，防止铸件在浇铸过程中表面粘砂。其中，醇基涂料由于具有干燥迅速、减少工作工序并缩短生产时间、应用范围广等的特点，常常被用于中小型铸铁件的铸造生产中。
1 试验部分
1.1 试验原料及测试仪器
主要原材料有：松香（含量〉99%，济南昌英达化工）、悬浮剂、PVB（固含量〉98%，广东粤美）、工业乙醇（含量〉99.9%，密度0.7981g/cm3，扬州市华香化工塑胶）、石英粉（SiO2含量〉99.5%，广东玉峰粉体材料）、莫来石（Al2O3含量42%～45%，新密市正阳铸造材料厂）。部分原料的性能指标如表1与表2所示。
表1 松香的理化参数
表2 PVB的理化参数
1.2 涂料相关性能的检测方法
密度的测定：将涂料调至一定的波美度，取一100ml具塞量筒，放在天平上去皮后，将涂料倒入量筒中，待液面最低处与100ml刻度线重合，记录此时天平读数，得到涂料样品净重M，利用ρ=M/V得到涂料样品的密度。依次对四种试样进行密度的测定。
悬浮性的测定：将涂料调至一定的波美度，将其倒入100ml具塞量筒中，放置在水平台面上，静置，待耐火填料与载液产生分界面后，分别在2小时和24小时记录分界面的刻度数L，利用L/100的算式得到悬浮率，并比较涂料的2h悬浮性和24h悬浮性。
涂刷指数的测定：将涂料调至合适的波美度，静置10min。利用NDJ-5S数字式粘度计依次测量涂料试样在 6r/min、12r/min、30r/min、60r/min、30 r/min、12r/min、6r/min的转速时的粘度值，分别记为为了确保所测得粘度值具有普遍性和稳定性，选取自粘度计有示数时起20s后的数值作为测量数据，用算式：涂刷指数计算涂料试样的涂刷指数。
1.3 涂料试样的制备
试样的制备过程：（1）粘结剂的预处理：将一定量的松香用工业乙醇完全溶解，待用；（2）向塑料烧杯中加入工业乙醇，开动搅拌，转速为800 r/min，依次加入悬浮剂、PVB，转速调至1200 r/min，分散15min，分散完成后，依次添加松香预处理液等助剂，分散15min后，依次加入石英粉、莫来石，转速调至1500r/min，分散25min，制备结束。
1.4 试验方案
共需制备4种涂料试样。莫来石含量占总骨料百分比分别为0、10%、20%、50%时的4种涂料试样，分别记为1#、2#、3#、4#。在相同波美度条件下检测4种涂料试样的悬浮性（波美度为30 Be）、密度（波美度为 50Be）、涂刷指数（波美度为50Be）。分析比对检测数据，探究莫来石含量对涂料性能的影响。
2 试验结果及数据分析
2.1 密度的比较
涂料中固体颗粒含量的多少经常用涂料的密度来衡量。如果涂料密度过大，会导致涂层厚度过大，砂型或砂芯表面不平，影响铸件质量；如果涂料密度过小，砂型或砂芯表面的涂层厚度不够，并且由于涂料流淌产生波纹痕，从而对铸件表面产生影响。
试验数据及分析见图1。从图中可以看到，相同波美度的情况下，随着莫来石含量的增加，试样的密度也在随之增大，当加入量为50% 时，密度增大明显。
2.2 悬浮性的比较
悬浮性作为涂料的一种工作性能，反映涂料中的耐火粉料受重力作用而下沉的快慢情况。
悬浮性较好的涂料具有较高的稳定性。从图2中看出，当四种试样的波美度相同时，随着莫来石含量的增加，涂料的悬浮率随之下降，当加入量为10%时，悬浮率影响不大。
从图3中可以看到，在相同波美度的情况下，涂料放置24h后，试样的悬浮率由大到小的顺序为：1#〉2#〉3#〉4#。当莫来石加入量为 10%时，对涂料的悬浮率产生的影响很小。
2.3 涂刷指数的比较
涂料的粘度是触变性及涂刷性能等的综合反映。通过检测涂料的旋转粘度，间接的得到涂料的涂刷指数，从而为判定涂料的好坏提供参考依据。
图1 四种涂料试样的密度
图2 四种涂料试样的2小时悬浮性
图3 四种涂料试样的24小时悬浮性
表3 四种涂料试样的粘度检测数据
涂刷指数越大，涂料中的耐火填料越容易渗透到砂粒间隙中，起到耐高温的作用。从表3可以看出，涂刷指数由大到小的顺序为：1#〉2#〉3#〉4#。
3 结语
（1）随着莫来石含量的增加，涂料的相关理化性能指标均下降，影响最大的是悬浮性。
（2）当莫来石加入量分别为10%、20%、50%时，与不加该骨料的涂料相比，涂料的24小时悬浮性分别下降2.60%、8.33%、20.83%，涂料的涂刷指数分别减小4.54%、13.49%、23.83%。
