铸造涂料 第2章 耐火粉料及载液.docVIP

第二章 耐火粉料及载液 1概述 粉状耐火材料在涂料的主要组成部分，也是最终在金属－铸型界面上起作用的骨干材料，它在涂料中所占的比例是最高的（45％－80％），因而也称之为“耐火粉料”或“耐火骨料”。耐火粉料的性质决定了涂料的性质，如前所述，通常按涂料中的骨料来将涂料分类，如石墨粉涂料、刚玉粉涂料、锆英粉涂料等。故应按铸件的材质、大小及其壁厚选用，以求用最低的费用取得令人理想的效果。 载是涂料的重要组成部分,对于液状涂料来讲,载是水或其他溶剂材料过去,常将载叫作溶剂这是不确切的因为涂料并非溶液而是悬浮液或胶态分散体载的主要作用是运载及其粘结剂以于将其涂覆于铸型或芯子表面完成运载任务之后一般要将载完全脱除涂料实际上起作用时基本上不含载体以水作载体时其脱除方式是烘干或晾干以醇类作载体时点火将其烧掉以氯代烃作载体时则让其行挥发。因而，有时也按所用的载将涂料区分为水基涂料，醇基涂料（亦称快干涂料）和氯代烃基涂料（亦称自干涂料）。对于按铸造厂的生产条件选用涂料，是比较方便的。 除骨料和载外，涂料中还含有一些为保涂料性能所必需的其他材料。为使骨料颗粒能粘结成为牢固的涂料层，并能有效地附着于铸型或芯的表面上，涂料中应有适当的粘结剂。可用于涂料的粘结剂品种很多，而且在不断发展。粘结剂应根据涂料的载选用。一般说来，用于水基涂料的应是能溶于水或亲水的，用于醇基或氯代烃基涂料的应能溶于相应的载或是亲液的。 为使涂料具有良好的悬浮稳定性以便于现场施涂，涂料中应加有悬浮稳定剂。 为控制涂料的流变性能，各种涂料常加有适当的活性剂。此外，还应根据需要在涂料中加入防腐剂、矫味剂等助剂。 2．2耐火粉料 2．2．1耐火粉料应具有的基本性能 耐火粉料的物理、化学性质对涂料效果有决定性的影响，特别是对涂层的耐火度和热化学稳定性影响很大，骨料是涂料中的主要组分，其质量如何及选用是否得当对涂料的使用效果影响极大。同时，选用骨料时还应在工业卫生及经济等方面作较全面的分析。关于骨料的耐火性能 提到耐火性能时，通常包括两方面的内容：一是料的点或软化点，即其耐受高温的能力，也就是耐火度；二是它的高温化学稳定性，即其在高温下耐受其他氧化物侵蚀的能力。 对于铸造用的涂料，骨料在高温下是否易于烧结有着特别重要的意义。骨料的烧结性能与其耐火度高温化学稳定性、颗粒的细度等因素有关。 既然是耐火骨料，如不作具体分析，很容易使人误认为耐火性能愈高愈好。正因为如此，对骨料耐火度和高温化学稳定性规定过高的要求，从而不惜代价追求用高级耐火材料。这种观点是片面的，因而也是不正确的。 涂料在液态金属和铸型界面上起作用，液态金属铸型界面。铸钢的浇注温度一般不超过160℃，铸铁则不超过140℃，其它合金的浇注温度更低。如果考虑铸型对金属的冷却作用和界面上的温度落差，涂料层受热后能达到的温度将比上述数值还要低一些。对于这样的温度条件，就耐火度而言，一般耐火材料都能满足要求，实无过分苛求的必要。 至于骨料的高温化学稳定性，也决不是愈稳定愈好。在常用于涂料的一些骨料中，石英粉的高温化学稳定性是相当差的。它在FeO的作用下，会生成熔点为1200℃左右的铁橄榄石，乃至熔点更低的共熔体。同时，在用砂型铸造钢铁铸件的情况下，浇注时型内气氛是氧化性的，界面上不可避免地会有FeO存在。但是，不少铸钢厂仍采用石英粉涂料，效果也很好。实际上，因涂料骨料高温化学稳定性不佳而出问题的情况是十分罕见的。 浇注液态金属以后，由于高温的作用，涂料层中在常下起作用的粘结剂因热解而失效。这时，涂料层强度的建立，主要倚靠骨料颗粒的烧结。如骨料的高温化学稳定性太好，不能烧结，则涂料层就可能剥落而使铸件上产生“夹涂料”（类似于夹砂）缺陷。 如果在金属铸型界面上的涂料层易于烧结，液态金属注入后很快就形成致密的烧结隔离层，则对改善铸件的表面质量和减少清理铸件的劳动量都是非常有利的。 因此，作为涂料的骨料，其烧结性往往比耐火度和高学稳定性更为重要。采用耐火度和高温化学稳定性都很高的材料作骨料时，一般都应意加粘土、氧化铁、甚至熔剂，以改善其烧结性能。 石墨的物化性能单质碳（C），但自然界纯石墨少见，常含有多种杂质，如SiO2、Al2O3、FeO、MgO、CaO、P2O5、CuO和H2O、沥青及粘土等，杂质多时可达10~20%。晶体结构为层状结构。层内极坚的结合，层间巨大的间距及弱键构成了石墨结构突出的特点，导致了石墨的片状形态和极完全解理、低硬度1~2（但垂直解理为3~5）、润滑、可塑、低密度（2.1~2.3g/cm3）；晶格和金属性使石墨呈金属色（铁黑-钢灰）、金属光泽、不透明、良导电性和导热性；成分和坚强的结构的结构层使石墨具有化学稳定性和耐高温等等。1. 耐高温性 石墨系碳的高温变体。它是目前最耐高温的材料之一。它的熔点高达3850℃，于450