白乳胶与硅溶胶复配粘结剂对铸铁件消失模铸造涂料性能的影响

       随着我国铸造业的发展，不仅要为装备制造业提供优质、精密的铸件，而且要做到省材料、少能耗、低污染，实现可持续发展。消失模铸造技术被誉为“21世纪绿色铸造工程”，契合铸造行业中“铸造清洁生产”、“绿色集约化铸造”和“绿色材料”等铸造新理念，在汽车零部件生产方面，消失模铸造有很大的发展空间。涂料对消失模铸造工艺的成功应用起着关键作用，若消失模铸造涂料不符合要求，会使铸件产生气孔、夹砂和增碳缺陷，导致铸铁件质量下降和废品率增加。在涂料中，粘结剂赋予涂料附着力，提高涂料的强度和涂挂性。为了保证消失模涂料既有高强度又有高的透气性，要合理地选择有机和无机粘结剂，同时使用多种粘结剂，以确保涂料性能符合要求。本研究选择白乳胶作为有机粘结剂，硅溶胶为无机粘结剂，分别研究单一粘结剂白乳胶与硅溶胶最佳加入量(占涂料中耐火骨料的质量分数)，以及二者的复配溶液，分析不同比例对铸铁件消失模水基涂料的悬浮性、强度、表观粘度和流变性的影响，为白乳胶与硅溶胶复配溶液在铸造涂料中应用提供一些参考。

1试验材料与方法

1.1试验材料：铸铁件消失模水基涂料选用石英粉与铝矾土为复合耐火骨料，中小型铸铁件涂料通常采用石英粉为耐火骨料，中大型铸件则使用铝矾土。单独使用铝矾土作耐火骨料铸件，其耐火熟料热膨胀量小，高温体积稳定，耐火度高，抗渣性好，但铸件表面光洁度较差，而单独使用石英粉做耐火骨料则恰恰相反，此外铁及其氧化物对铝矾土的浸润都比石英低，在涂料中表现出很好的抗粘砂性，所以按一定比例将这两种骨料搭配使用，能起到性能互补作用。悬浮剂用钠基膨润土和黄原胶。钠基膨润土被水湿润后，由于颗粒质点小，水分不仅吸附在其颗粒表面，还进入其晶层之间，形成胶体质点，此时载液变为胶体溶液。膨润土质点在胶体溶液中形成空间网状结构，使膨润土浆具有屈服值，耐火填料颗粒质点不易下沉。膨润土与高分子化合物配合使用可形成稳定的立体网状结构，使悬浮性更好。黄原胶是一种多糖类化合物，与其他添加剂共同使用能起到增稠效果。选用白乳胶和硅溶胶作为复合粘结剂，白乳胶是一种水溶性胶粘剂，是醋酸乙烯单体在引发剂作用下经聚合反应制得的一种热塑性粘合剂，可常温固化、固化较快、粘接强度较高。硅溶胶在1000℃以上开始软化，使涂料具有良好的韧性，在浇注过程中，能很好地抵抗金属液冲刷，能显著提高涂料的高温强度。另外，采用硼酸锌作为阻燃剂，正丁醇作为消泡剂，OP-10作为表面活性剂，具有多孔结构的硅藻土作为吸附剂，甲醛作为防腐剂，水作为载体。

1.2涂料性能测试方法

(1)悬浮性：采用静置法，将涂料加入量筒中至100mL刻度处，静置24h后，读出涂料中沉淀物所占的百分比。

(2)流杯粘度：采用LND-1型涂4粘度杯来测定，用秒表计录其固定体积流下的时间。

(3)透气性：在STZ直读式透气性测定仪上测定涂料在常温及高温下的透气性。

(4)涂层强度：由粘度杯向涂有涂层的玻璃板上落砂，直至擦破涂层露出玻璃板为止，称出落砂总质量。

(5)触变指数N：旋转粘度值η6/η60的比值。

(6)涂挂性：将泡沫塑料制成100mm×60mm×30mm的长方体，在涂料中浸渍两次，观察其表面塌落现象，得出涂挂性好坏，分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个等级，依次是优、良、差。

(7)高温抗裂性:利用快速高温烧结炉观察涂层试样是否产生裂纹和裂纹的大小,分四个等级。