【热坛讲堂】消失模涂层起泡的形成原因及控制措施
消失模铸造是用可发泡聚苯乙烯(EPS)、可发泡聚甲基丙烯酸甲酯(EPMMA)或共聚料 (STMMA) 经过预发泡 、熟化 、二次发泡成型制成模片或模样，二次熟化后涂覆耐火材料涂层，通过适当的干燥工艺进行干燥，组装成模簇，放入砂箱，模样四周用干砂充填震实，在真空负压下浇注高温金属液使模样热解气化 “消失”并占据泡沫塑料模样所退出的空间，最终获得铸件的铸造工艺。实型铸造也是消失模铸造工艺的一种，只是采用自硬树脂砂代替干砂。
在整个消失模铸造过程中，耐火涂料层发挥着及其重要的作用。消失模铸造涂层的主要作用 ：
1)浇注时在金属液与干砂之间形成隔离层，防止金属液渗入干砂中，以保证得 到表面光洁、轮廓清晰、无粘砂的铸件。
2)提高泡沫塑料模样的强度和刚度，防止模样在搬运、填砂震实时破坏或变形。
3)泡沫塑料模热解、气化产物能通过涂料层顺利地排出或吸收，防止铸件产生气孔 、积碳等缺陷。
4)具有合适的高温强度，能够抵抗高温金属液的动压力、静压力和真空负压引起的吸力 。
消失模涂层起泡的特征：某离心铸管厂从事消失模铸造多年。主要生产各种异型管件、双承口直管、机械配件等。一段时间在泡沫塑料模样涂覆耐火材料涂层后，干燥时涂层不同程度地起泡，其主要特征是：
1)白模涂覆耐火材料涂层后，在干燥时涂层表面出现一些大小不一、分布没有规律的涂层凸起物，手指轻轻一压就破烂，涂层和白模之间形成了空洞。此种现象我们称之为涂层起泡。（又称麻点缺陷）
2)在涂覆第二层涂料后干燥时出现涂层起泡比较严重，而涂覆第一层涂料时基本没有起泡现象。
3)涂层出现起泡时，并非形成薄膜起泡后自行破裂。而是局部涂层在干燥初期凸起后不破烂，干燥后期不再产生气泡。
4)只要涂层出现起泡缺陷，泡沫模样内表面和外表面都同时在不同部位出现。严重影响了产品质量，给后续加工工序带来严重影响，有的产品甚至会报废。
涂层起泡的形成原因及控制措施：
1)石英粉作为涂料的骨料，其颗粒尺寸及颗粒分布状况对涂料的性能有一定的影响。一般来说，粉料的颗粒越细则涂料的悬浮稳定性越好，涂层的烧结性能也会较好。可粉料越细，所需要的的黏结剂越多，涂料中的水分也越多，这不仅降低了涂层的高温透气性，而且严重影响了涂层在干燥时的透气性。涂层需挥发的水分，因涂层本身透气性的降低，使涂层底部干燥时产生的水汽不能顶破涂层的张力及时排出，增加了涂层起泡的可能性。实践证明，石英粉料中≤300目的粉料含量控制在粉料总量的20%以下，可有效控制涂层起泡缺陷的产生。
2)在涂料组分中，悬浮剂种类、加入量对涂料在搅拌过程中的起泡性有很大的影响，膨润土类的悬浮剂对涂料的起泡性远大于其他黏土类。膨润土含量过高时往往使涂料中气泡沫细小分散，不易聚集上浮。泡沫模样在浸涂时比刷涂、喷涂剪切速率小，涂料黏度降低少，涂料中细小分散的气泡沫没有来得及排出而保留在涂层中。借着干燥时的温度，分散细小的气泡沫发生体积膨胀相互贯通，增加涂层起泡的可能性。选择不易起泡的悬浮剂，在不影响涂料悬浮性能的前提下，适度降低膨润土的加入量，可以有效控制涂层起泡的发生。
3)天然的或者合成的有机高分子化合物配入涂料时，水溶液通常具有电解质性质，使得气泡沫带电，同性相斥可使气泡沫稳定性增高。CMC就是一种高分子阴离子电解质，对气泡沫有一定的稳定作用。故配有CMC的涂料在使用时需要静置一定时间使气泡沫析出后再使用，这样可以有效控制涂层起泡。
4)泡沫模样在成型时为了方便起模而使用了硅油等脱模剂。在涂刷前如果没有将模样表面上的硅油清理干净，严重时涂料会涂挂不上。在涂料中加入适当的表面活化剂，可以有效预防涂层起泡。
5)同一涂料配方，同一批次配制的涂料在覆涂第二次后出现起泡缺陷。但并非所有产品都出现起泡，仅有某种产品在干燥过程中出现涂层起泡。观察分析发现，结构简单，内腔较短的模样在涂料中浸涂时间较短，涂层一般不会出现起泡缺陷。相反则出现起泡缺陷。尽量缩短在涂料中的浸涂时间，加快涂刷速度可以有效预防涂层起泡。某些产品结构复杂，内腔较深，浸涂时涂料注入内腔距离长，浸涂速度难以加快，浸涂时间无法缩短，使得干燥了的第一层涂层又吸收了大量的水分。这就需要通过调整烘干工艺来避免涂层起泡。
6)控制涂层开始干燥的温度在30℃左右，降低初期的干燥速度，避免涂层表面干燥过快而影响内部水分向外扩散。控制烘干室内的湿度，强制吹风加速气体的流动，迅速带去表面的游离水分，涂层内部和外表面在较小的湿度梯度差下干燥。等涂层产生一定的湿强度后进入正常的干燥过程，这样可有效预防涂层起泡。
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