铸铁用醇基涂料配制中的几个问题

誓　童笼　铸铁用醇基涂料配制中的几个问题　、　业　２３００６７）文　吴峦（白湖　Ｉ￣Ｉ＇Ｇ　厂）　／ｒ　’　童树明（安东铸造公司）　从几例日本涂料配方看其特点　表２涂料的沉降率　１几例目本铸铁用涂料配方　时间ｍ　Ｌ　ｌ　５　３Ｏ　４５　５０　９０　１　２０　用法　１＿１　西村黑铅株式会社的涂料　表１涂料配方　波曩　０．７　１．５　２．５　３．２　Ｓ　０　６　０　刷涂　主要成分　＃余　备注　率８２波荑Ｉ　１．０　２．０　３．０　４．０　６．０　８．０　喷涂　固定炭素　ＳｉＯ　ｂｌｇＯ　ＺｒＯ　省精或　绿色．用于　２２　３５．０　２４．Ｏ　Ｉ４　甲醇　大型铸件有　棚白静种珏！Ｉ　１．１．２岗崎矿产物株式会社的涂料　表３涂料配方　型　固相物的蚯成　号　剂（甲醇）　各注　０　ＡＩｚＯ　ＺｒＯ　ＭｇＯ　Ｆｅ　２Ｏ３　固定炭素　挥发分　７５５　６９　Ｉ　３２　ｌ　１．７　２４、８　ｌ６．８　３　４　ｌ５　４　４　５　３Ｏ　９　绿色膏状用于有机　４５２　６３　Ａｌ　０３．ＳｉＯ２等共７９．３　１　６　７　４　３７　自硬型、水玻璃砂型　表４粒度分布　占７５　以上，未通过２００目的在１０　以下，粒　型号　目数　＋２００　３００　～４００　～５Ｏ０　一５００　度分布呈单峰级配　（７５ｕ）　４５“　３８ｕ　～２Ｉｕ　—２５ｕ　（３）涂料的抗粘砂性、渗透性、涂刷性、触　变性、悬浮性等均很优良。　７５５　５．４　９．４　ｌ０．３　８　５　６６　２　（４）溶剂为甲醇或酒精，颜色为暗绿色，工　４５２　９　８　５．ｊ　ｌｌ　９　７２　８　人乐意使用。　２醇基涂料的组成　铸造用涂料应具有优良的工作性能和工　１．２上述涂料的特点　艺性能，这些性能主要是通过合理的配方和正　上例配方仅给出主要成分。尚有附加物未　确的制备工艺获得的。涂料主要由耐火粉料、　注明。根据表１　４给出的数据可知，上述涂料　粘结剂、悬浮剂、载液和附加物组成。　有如下特专：　２．１耐火粉料　（１）耐火填料为几种高耐火度的非金属矿　涂料用耐火材料根据铸造合金的种类确　物组成。　定。一般铸铁用涂料的耐火材料有石墨粉、锆　（２）耐火填料的粒度比国内涂料中耐火填　英粉、棕刚玉、铝矾土、滑石粉等，它们的性质　料的粒度细，其中接近５００目和小于５００目的　如表５所示。　维普资讯 http://www.cqvip.com

１９９９年第ｌ期　丧５几种耐火材料的性质　材料名称　分子式　化学性质　熔化温度℃　密度ｇ／＇ｃｍ　石　英　。＾　酸　性　１　７ｌ３　２．７　白刚玉　ＡＩ２Ｏ３≥９７　中　性　２ＯＯ０—２５００　３．８５～３．９０　棕刚玉　ＡｂＯ：≥９３　中　性　奠来石　３Ａ］　Ｏ３·ＺＳｉＯ：　酸　性　ｌ８１０　３．０３　高岭土　Ａ【２Ｏ】·２Ｓ［Ｏ：·２Ｈ　２Ｏ　酸　性　ｌ　６７０－－１　７１０　２．６　锆英石　Ｚｒ０２·　ｏ２　弱碱性　１　７７５　４．５　镁砂粉　ＭｇＯ　碱　性　２８００　３．　７　云　母　ＫＡｔ２（０Ｈ，Ｆ）２Ｓｉ３ＡＩＯ１。　中　性　７５Ｏ～】ｊ００　２．３　滑　石　Ｍｇ　Ｓｉ４Ｏｌ０（ＯＨ）ｚ　碱　性　８Ｏ０～１３５０　２．７　石　墨　Ｃ　中　性　＞３０００　２　２５　铬铁矿　ｏ·　２Ｏ３　中　性　２１８Ｏ　３．Ｂ一４．１　铝钒土　ＡＩ±Ｏ３；７０～８５　中　性　≥１７７０　２　７８　耐火粉料由耐火材料破碎研磨而成　耐火　言，双峰级配涂料性能较好。对铝矾土涂料而　粉料粒度和密度是影响涂料悬浮性的重要因　言，单峰级配涂料性能较好；在双雌级配合粉　素。耐火粉料在涂料中悬浮的条件为：　中应有７０￣８０　的细粉集中分布在０～３０，￣ｍ　Ｒ≤　，３ｖｏ　范围内，级配粉的峰值和蜂高应为：ｏ一２Ｏ岫　Ｒ一耐火材料颗粒半径　的细粉占４８～５２　，峰高为２５～４ｏ　，３０～　５０ｇｉｎ中粗粉占３５～４３　，峰高为１５～２５　，　涂料的静切力　Ｐ坷一耐火材料的密度　犬于７０，ｕｒｎ的粗颗粒应小手１～２　；在单峰级　ｐ　一载液密度　配料中０～２０，ｕｍ的细粉应占７Ｏ～７３　，３Ｏ～　６０，￣ｍ的中粗粉应占２３～２５　，大于７０￣－ｍ的　由上式可知，耐火材料的半径越小，悬浮　性越好，密度越小，悬浮性越好。而涂料的静切　粗颗粒应小于Ｉ～２　；醇基涂料用粉料的粒　度分布状态与水基涂料相同。　力越大，悬浮性越好。　２．２粘结剂　耐火材料的粒度不仅影响悬浮性，而且影　醇基涂料常用的粘结剂有松香、酚醛树　响渗透性、浩刷性。前述日本涂料中耐火材料　脂、聚己稀醇缩丁醛、硅酸乙酯。　粒度小于５００目的占７ｏ　左右，而国内涂料　（１）松香　中耐火材料粒度一般在２７０目到３２０目之间，　松香是从松木树脂中提炼出来的热塑性　比日本涂料要粗得多。粒度并非越细越好．还　天然树脂，熔点７５～１３５℃，受热时熔化，冷却　必须有合理的粒度级配，才能获得致密的涂层　后又恢复固态。松香不溶于水，完全溶于丙酮、　而不致开裂。清华大学、浙江大学、沈阳铸造研　溶剂汽油，部分溶于酒精。用松香配制的涂料，　究所等单位曾对粉料的粒度级配进行过研究，　其涂层不易开裂。浇出的铸件较光滑，但其粘　并获得一些有益的结论。沈阳铸造研究所的结　论主要是：对锆英粉、刚玉粉及两者混合料而　力不如酚醛树脂，单独作为粘结剂时，其加Ａ　维普资讯 http://www.cqvip.com

量应占耐火粉料ｌ０　以上才能满足要求。因　此，最好与酚醛树脂配合使用，以获得改Ｉ生催　干的效果。　（２）酚醛树脂和乌洛托平　当苯酚和甲醛的摩尔数比大于１，在酸性　介质中缩聚而成的树脂即为热塑性酚醛树脂　如２１２３酚醛树脂　这种树脂常温下为固态，溶　于酒精、甲醇、异丙醇，不溶于水。醇基涂料常　用它作粘结剂。　为了使热塑性酚醛树脂转变为热固性酚　醛树脂，以便获得更高的涂层强度，应加八固　化剂——乌洛托品学名为六亚甲基四胺。它是　种无色或白色结晶体或结晶性粉末，密度　１．２７ｇ／ｃｍ　，溶于醇和水，水溶液ｐＨ为８～９。　遇火易燃烧。当涂层点火燃烧时，它分解出甲　醛，使酚醛树脂固化，从而提高涂层强度　乌洛　托平的加入量为酚醛树脂的１６￣２０　。　（３）聚乙烯醇缩丁醒（ＰＶＢ）　ＰＶＢ是由聚乙稀醇与醛在酸性介质中缩　聚而成的白色或淡黄色粉来，溶于酒精或甲　醇，可作为醇基涂料的粘结剂和悬浮剂，可迅　速提高酒精的粘度。它与酚醛树脂合用可增加　涂层强度和涂料触变性，其加入量为粉料重量　的０．１～０．５　。　２．３悬浮荆　目前国内铸造涂料使用的悬浮剂有锂基　膨润土、有机膨润土、凹凸棒粘土、海泡石、累　托石、ＰＶＢ等。　（１）有机膨润土　有机膨润土是醇基涂料中较理想的悬浮　剂，它在酒精中可以溶胀，增加涂料的悬浮性、　粘结性和触变性，其加入量为粉料的２　左　右。根据耐火粉料的种类而定。　（２）锂基膨润土　锂基膨润土是由天然钙基膨澜土通过加　入锂盐改性而成，在酒精中可溶胀，可部分或　垒部代替有机膨润士作为醇基涂料悬浮剂。其　铸造工程·造型材料　缺点是，锂土吸水而形成的胶体在醇中稳定性　差，在贮存和运输过程（受振动）中，易脱水而　失效，使涂料降粘、骨料聚结下沉并形成坚硬　的大块。　（３）凹凸棒粘土和海泡石　这两种海泡石族粘士矿物都是层链状结　构的含水铝镁硅酸盐，前者的化学分子式为　ＭｇＳｉ　Ｏ　。（ＯＨ２）　（ＯＨ）ｚ·４Ｈ　Ｏ，后者的化学　分子式为ＭｇＢ（Ｓ　１２Ｏｊ。）（ＯＨ）　（ＯＨ　）　·８ＨＯ２。　它们之间的差别在于：海泡石中镁、硅离子的　数目比凹凸棒土中的多，结晶水和沸石中水的　数量为凹凸棒的两倍。在电子显微镜下．这两　种矿物的晶体都呈棒状或纤维状集合体，但前　者（海泡石）的棒更为细长。这两种粘土矿物在　水中或酒精中不能溶胀，但是通过加力搅拌可　使其颗粒分散。分散后的棒状晶体束成为杂　乱的网格，网格束缚液体，使体系的粘度增加，　触变性提高。为了防止搅拌过程中棒状结构被　打碎，用作悬浮剂的凹凸棒粘土的粒度不能太　细，　１４０￣４０目为宜。这类粘土可作为有机　土或锂土的辅助粘结剂，加入量为粉料重量的　１～３　。　（４）累托石　累托石又名钠板石，是由钠云母层和蒙脱　石层构成的混合型粘土矿物，武汉汽车工业大　学曾对湖北钟样产的累托石作过研究。研究结　果说明，累托石粉可作为水基或醇基涂料的悬　浮剂。作水基涂料悬浮剂时应予先制成牯土　浆，土水比为７　，作醇基涂料粘结剂时应先　加入电解质和表面活性剂进行改性。其加入量　为粉料重量的４　左右，加入前应加入２倍重　量的水引发。其缺点与锂土相同。　２．４载液——有机溶剂　液态载体的作用是使耐火粉料保持悬浮　状态，使涂料成为浆状，以便涂敷，醇基涂料要　用有机溶剂作载液，其中最常用的是醇类，表　６列出一些有机溶剂的理化性质，　维普资讯 http://www.cqvip.com

１　９９９年第１期　表６醇基涂料用分散介质　名称　分子式　沸点　Ｃ　６４　７６　密度　大气中允许的　最大ｉ农度ｐｐｍ　２００　ｌ０００　闪点　蒸发　溶解度　Ｃ　６　５　ｌ２　ｇ／ｅｍ　０．７９　０　８Ｏ　数　６．３　８　３　参数　甲乙醇　醇　ＣＨ　ＯＨ　Ｃ２Ｈ　ＯＨ　１４　４６　１　３　００　异丙醇　正丁醇　（ＣＨ　）　ＣＨＯＨ　（ＣＨ　）（ＣＨｚ）　ＣＨ　ＯＨ　８０～８２　１１５～Ｕ　７　０　７９　Ｏ．８Ｏ　ｌ００　ｌ００　ｌ２　ｌ０　５　２８　２．５　ｌｌ　５　１３．３６　石油醚　二甲苯　２００。溶剂油　Ｒ　０　Ｒ　Ｃ日Ｈ”　８０－－ｌｌ０　０　７～０．７２　５００　芳香烃含量　２０　３．３　８　８　ｌ３８　５～１４４．Ｏ　０　８６４ｌ　≤０．７８　≤１　５　≥３３　表６中沸点表示在１大气压下开始沸腾　的温度。沸点愈低，液体愈易汽化，燃烧时火焰　为了改善涂料的分散性和渗透性，需加入　表面活性剂，如０Ｐ一１０，Ｔ一８ｏ和ＪＦＣ等。　０Ｐ一１０为聚乙烯烷基醇醚，属非离子型表面　活－陛剂，一般加入量为涂料重量的Ｏ．２－－　０．３　，Ｔ一８０又名吐温一８０，属非离子型表面　活性剂；ＪＦＣ为脂肪醇聚氧乙烯醚，非离子型　表面活性剂，加入量为涂料重量的Ｏ．２～　０．３　。　扩展较快，闪点是液体表面上的蒸气和空气的　混合物与火接触后，开始产生蓝色火焰的闪光　时的温度，闪点高低说明燃气着火爆炸的难易　程度，闪点低易爆燃。蒸发数是以乙醚为基准　比较各种载液蒸发率。蒸发数大说明蒸发较　慢，燃烧也缓慢。大气中允许的最大浓度说明　载液的毒性大小，数值愈低，毒性愈大　异丙醇燃烧缓慢，能保证涂层烧干而不会　过热，国外用的多。国内一般用乙醇（酒精），它　无毒、无臭、易挥发、易燃。甲醇比乙醇挥发快，　（２）消泡料　涂料中加入有机物后，搅拌过程中易产生　大量气泡，这些气泡长时间不破裂，将影响涂　层的表面质量，并因此影响铸件的表面质量。　常用的消泡剂为正丁醇、正戊醇和正辛醇等。　加入量为０．０２　。它们不仅有良好的消泡作　有毒，使用时应加强防护。日本用得较多。甲醇　与乙醇混合使用，可改善燃烧特性。丁醇有酒　味，剧烈刺激五官，丁醇的作用与甲醇相反，加　到乙醇中使涂料燃烧缓慢，涂层燃烧持续时间　更长　石油醚为烃类溶剂，易挥发，着火温度　低。由于易爆炸，引燃时不安全。二甲苯有毒，　燃烧时发热量较大，可促进涂层干燥，并可使　有机膨润土溶胀。　当使用两种或两种　上的有机溶剂时，应　考虑它们之间的互溶性。当两种溶剂的溶解度　用，而且也能改善涂料的润湿性。　（３）防腐剂　涂料中含有糖浆、糊精、淀粉等多醣类有　机物时，容易发酵变质，产生异味。为了防止这　种现象，需添加附腐剂。常用的防腐剂有麝香　革酚、五氯酚纳、五氯萘酚、苯甲酸和工业甲醛　溶液。　３涂料的配方和制备　３．１余料的配方　参数之差大于２，即『８ｔ一赴ｆ＞２时，它们就不　能相溶。式中８　、赴为有机溶剂的溶解度参数　（见表６）。　２．５附加物　涂料配方根据铸造合金种类，铸件重量和　壁厚　及就近取材的原则确定，下面介绍几种　配方供参考（见表７）。　（１）表面活性剂　维普资讯 http://www.cqvip.com

ｌ８　表７铸铁用醇基涂料配方　锆　英　棕　刚　土　状　石　粉　玉　墨　鳞　片　石　墨　铝　矾　土　石　英　粉　氧　锂化　或铁　粉　机土　土　有　酚　醛　村　脂　鸟　洛　托　品　铸造工程·造型材料　田　醇　或　醇　附　加　物　适用范围　乙　８Ｏ　８０　１　５　１　５　１　５　１　５　１５　５　５　５　滑石　２Ｏ　３—８　３—８　８Ｏ　３—８　８０　３—８　１—５　１—５　１—５　１—５　１—５　１—４　０．８—１　适量　微量　太型铸铁件　微量　太型铸铁件　微量　微量　微量　中小铸铁件　中小恃铁件　小型铸铁件　１—４　０．８—１　适量　１—４　Ｏ．８—１　适量　１—４　０　８一一ｌ　适量　１—４　Ｏ．８一ｌ　适量　８０　粉３．２涂料的制备　３．２．１原材料的预处理　碾压工艺是首先将粉料加八碾压机中，碾　压几分种后，再将制备好的胶体体系加八碾压　机中，继续碾压，直到涂料成为膏状，出碾。使　用前膏状涂料稀释至一定密度。一般碾压时间　为４～６ｈ。碾压过程中酒精会挥发．此工艺不　有机膨润土：我国有机膨润土通常是用二　甲基十八烷基氯化铵处理钠膨润土获得的，原　土中锂、镁离子较少，处理后的膨润土在苯或　溶剂油中溶胀比在酒精中容易。因此使用前应　先用二甲苯或２００号溶剂汽油将有机膨润土　调成半透明的膏状，然后再加八醇类。二甲苯　的用量为有机土的５～ｌ０倍。　锂土；预先用水将锂土调成膏状。使晶层　先胀开，再加八酒精或甲醇，水的加八量为锂　土重量的２倍　适于醇基涂料。　球磨工艺是将经过引发的有机土或锂土、　粘结剂、粉料、附加物等装在球磨机转筒中，研　磨一定时间后出料。球磨过程中无溶剂挥发，　适合于制备醇基涂料。　３．３制备涂料的设备　常用有轮碾机、球磨机、搅拌机和胶体磨，　现介绍它们的特性。　（１）球磨机　酚醛树脂：购进的２１２３树脂，一般是粉状　或块状的。若是块状的应预先粉碎过筛（５０～　７０目），浸八酒精中。使用前和加八引发过的　锂土一起搅拌成浆料　３．２．２涂料的制备工艺　涂料制备工艺的实质在于保证悬浮剂、粘　系全封闭式干、湿两用间断研密设备。它　不仅可以起混合作用，还可以破碎各种固体粉　粒。破碎后产生的新生表面，具有较强的吸附　能力，可获得均质而密度较大的涂膏；研磨过　程中无溶剂损失，所需劳动力少，维修成本低。　缺点是排料麻烦；装料体积和工作时间缺乏灵　活性，工作时有噪声　球磨机的最佳转速ｎ为：　３７～３．３Ｒ　结剂与液态载体在充分分散的基础上与粉料　发生强烈的吸附作用，形成小而不坚实，具有　良好触变性的絮凝物　搅拌工艺是：将粘结剂、悬浮剂、附加物等　按配方称出所需的重量，经过预处理后．分别　加八搅拌机中，边加八边搅拌，同时添加酒精，　最后加入耐火粉料，继续搅拌一定时间出料。　所需搅拌时间与搅拌机转速有关，一般为０．５　ｎ一转速，ｒ／ｒａｉｎ；　Ｒ一球磨机转筒内径，英　尺。　４ｈ　密球的材质可以是铸钢或陶瓷质。钢球的　维普资讯 http://www.cqvip.com

１　９９９年第１期　尺寸为１．６～３２ｍｍ；陶瓷质球的尺寸为６．５～　８３ｒａｍ。为避免金属对涂料污染，晟好用陶瓷　质磨球。　获得最佳分散效率的装料条件由图１确　定即５０　为蒸汽空间，３０　为球体积，２０　为　待磨涂料。　留爨蒜　图ｌ常规球磨机的理想蓑料示意图　（２）高速分散机　高速盘式分散机主要由锯齿叶轮和转轴　组成。叶轮装于高速转轴末端。该垂直旋转轴　位于立式圆筒中心。图２为分散机工作时的正　常位置，以叶轮直径Ｄ表示，这种给定的几何　尺寸在实际应用中是夸人满意的。实验证明，　当叶轮的圆周速度达到２０００ｃｍ／ｓ时，才能获　得令人满意的搅拌效果。　圉２分散机工作肘的正常位置　（３）胶体磨　胶体磨的结构如图３所示。它主要由定　齿、转齿和转轴组成　立式电动机带动转齿，与　相配的定齿作相对的高速旋转。被加工的位料　在自身重力作用下向下运动，通过定齿与转齿　之间的间隙时受到强大的剪切力，摩擦力和高　ｌ９　频振动等作用，被乳化、分散和粉碎。这种磨的　分散作用基本上是一种精加工操作而不是整　体的混台，所以加入的物料必须经过充分预　混，并且粒度不能太粗，否则不能流动到研磨　区，也不能从研磨区流出。虽好是先经搅拌机　搅拌均匀，再经胶体磨精磨后，检验台格，出　料，装桶备用。　图３肢体磨示意图　３．４质量检验　为了控制涂料的质量，在涂料生产中要进　行一些检测，一般检’测的项目有密度、悬浮度、　粘度、ｐＨ值、涂刷性和涂层强度等。密度和悬　浮度用１００ｍｌ量筒测定；粘度用容量１００ｍｌ、　流出口　６４－０．２ｒａｍ的流杯测定；ｐＨ值用精　密试纸测定；涂刷性和涂层强度尚无规定的测　量方法，可用经验方法测定。例如用毛刷将密　度台适的涂料刷在树脂砂型芯上，立即点燃，　等熄火后用肉眼观察涂层的干燥程度，用手指　摩擦检验涂层的表面强度。　结束语　参考国外涂料配方，可以发现国内涂料的　不足之处。选择优质原料、拟定合理的涂料配　方和制备工艺是制备优质涂料的前提。选择合　适的设备是翩各优质涂料的重要条件。本文旨　在抛砖引玉，希望得到同行的指正。　参考文献　ｌ蔡震升实用铸造耐火涂料．冶金工业出版　社，ｌ　９９４．８　２　肖柯则　埒型案料．机械工业出版社　ｌ　９８５．６　３邓舜扬等　塑料用潦料．上海升学枝木文献　出版社，ｌ９８４．１２　（蝙辑：●富生）