教铸在线 昨天
铸造涂料强度不足分两种情况：一是常态烘干强度，二是高温冲刷后的强度，二者不可互替，常态烘干强度高≠高温强度高，误解了就会出事。前二者易被人理解，后者则不见得能普遍真正弄得清。下面重点讲骨料粉问题。① 同一骨料粉过粗过细对涂层烘干后强度都会有所影响，最佳选择范围是180～250目。② 轻质骨料粉(比重轻)往往不如比重大的骨料粉强度高，因为其形成的涂层致密度稍差，同等重量下其体积与覆盖面显然不同。③ 某些骨料粉因其中含有某种有害元素必将严重削弱涂层干强度，比如CaO、MgO等甚至还有一些莫名其妙的成分，其含量越大则涂层强度越低，而且浆液存放时间越长则强度下降越明显。全世界常用的铸造涂料几乎都有一个致命的共性——不能持久经受高温冲刷，往往1600℃超过40秒就顶不住了，所以搞什么瓷管浇道。真正要解决这个问题主要不在于骨料粉的耐火度，而关键在于添加剂的高温强度：桂林5号涂料薄薄1～2mm的涂料在1600℃以上能任由长久冲刷，强度非但不减，而且浇注温度范围内越高温越强越硬，这就叫高温陶瓷化，其胜于陶瓷管的高温性能。② 涂料中有起化学反应产生气泡的组元，如橄榄石粉、铝钒土中含有CaO等③ 涂料浆液易发酵而产生气泡，此类气泡原于添加剂无防腐能力，是添加剂本身在水液中产生细菌而发酵④ 搅拌操作不当导致添加剂粉料空隙中的气体无法排溢而产生气泡① 凡含CaO等有害物多的骨料慎用——先与水浸润后加添加剂搅拌② 无防腐能力的种种“复合添加剂”慎用或不用。桂林5号一料通添加剂不含任何化工防腐剂，但配好的涂料浆液即使在炎热厦天久置一个月也不会发酵，这是刘玉满教授2013年攻克的国际性难题又一重大发明。③ “稠”搅拌极利消除气泡。稠搅拌有似于碾压，实质上是增加被浸润的粉粒(团)之间的摩擦与挤压，从而强化水对粉的湿润，粉料百分百浸润则无气体藏身之处，当完全搅拌均匀时再补加水调节所需浓度，则不易有气泡在浆液中留存。如果“稀”搅拌，一旦添加剂与水先形成胶体之后，“粉团”中的气体无法排溢。浆者乃胶体状，一个绿豆大的气泡被粘附力不小的胶体包围于其中，消泡剂又如何冲破“胶体”把小气泡夺出来，谈何容易，涂料浆非牛顿流体，不要做这种无用功，且消泡剂臭不可闻。很多文章上推介的所谓消泡剂无非就是什么正丁醇、正戊醇之类的东西，加入涂料浆液中非但无法消泡，反而严重恶化涂料性能，而且有一种高度刺激性的恶臭，所谓消泡剂的使用不要走进误区。涂料烘干开裂除了添加剂的强度和抗裂性不佳而不能克服烘干收缩力外，还有其他几个因素值得注意：④ 涂料厚薄悬殊(如转角处堆积很厚，而两侧直面很薄，有似于铸件热节缩裂)⑥ 热气流速度过快，导致各部位烘干应力差异(比如烈日下刮大风或烘房内高温强对流)④ 烘房内温度均衡，太阳能利用不要简单化“风吹日晒”⑤ 白模转角处的浆液不要流积过多过厚(软毛刷处理或调换浆液流动方向)③ 同样的添加剂和同样的骨料，浓度过稀也必然涂挂性差;④ 同样的骨料目数而不同的骨料比重，必然是骨料比重大的涂挂性差;⑤ 涂料宜搅拌态或流动态使用，久置静态必然比流动或搅拌态涂挂性差;因此，出现涂料涂挂性不理想时，先究其原因再作对策，不要糊里糊涂下结论，然后糊里糊涂的调整来调整去，也许会越调越糟。以骨料比重而言，很多人忽视或片面认识，比如宝珠砂之类，其比重是4～4.2g/cm3，而石英粉之其比重只2.2～2.4 g/cm3，很显然如果骨料粉中宝珠砂粉占100%，其结果必然是相当差的涂挂性，所以在配制涂料时宝珠砂的比例一般不超过35%为宜。有一个误区不要陷入，就是对波美度的认识。波美度=144.3-144.3/d，式中d是涂料浆液的密度，不同的骨料粉或同一骨料粉不同目数，其水份适应性完全不同，因而也就必然得出不同的波美度值，所以各厂有各自的波美度，无统一参数，不要照套，更不要误导。涂料脱水是指涂料浆“收缩脱水”，又称“离浆”，其表现形式是在涂料浆的表面，或涂料浆与料池壁面之间的界面上析出一层水。主要是涂料的悬浮体系不稳定，放置一段时间后其自身的网状胶凝结构的体积发生收缩，尤其是配加有较大量钠基膨润土的涂料更易出现这种脱水离浆的现象。① 严格控制涂料组元的成分，少用或不用钠基膨润土之类的组元，不少论著推荐使用钠基膨润土作悬浮剂是片面的而且钠基土绝大多数是纯碱与普通膨润土复合而成，面非天然钠基。涂料中配加凹凸棒土防脱水效果较好。⑥ 有脱水的涂料往往在涂挂时易发生“破水”(流沟)缺陷，当脱水严重时，应及时搅拌，并在搅拌态使用，或者添加适当组元调节合适后尽快使用，勿再久置。离浆脱水过于严重的涂料不宜使用，需配加一定量的添加剂调节合格后使用，如已变质则予报废不用。按传统理论，涂料脱壳有两个条件：一是内层涂料不粘砂(化学粘砂、热化学粘砂、机械粘砂——渗透性粘砂)，二是整个涂层能烧结成硬片。刘玉满教授提出了新的涂料理论——涂层高温下瓷化，是对涂料烧结理论的创新与发展。传统理论认为，钢水表面的FeO过量渗集于涂料层而降低和改善涂料层的烧结度，形成“锅巴层”。而对于还原型的骨料涂层，铁水表面不易产生过量的FeO，所以无法烧结成“锅巴层”，也就无法成片脱壳。刘教授的研究与发明则是添加剂的加入能使涂层在1000℃以上迅速陶瓷化，从而形成可脱壳的硬片，这种添加剂就是中南铸冶2013年8月份以来生产的桂林5号换代产品。采用新一代桂林5号生产铸钢件，即使骨料粉100%是石英粉也能理想脱壳，采用“改性石英粉”显然就更漂亮了，不清自脱。按传统理论，不论是石英粉还是抗粘砂能力最强的石墨粉作骨料时，都极难成片脱壳，原因是石墨粉高温下不烧结。当采用新一代桂林5号与石墨粉配制使用时，稍添加点石英粉就能实现高温陶瓷化自行脱壳，或者内层骨料用石墨粉，外层石英粉，则高温下里外形成复合瓷片，极易脱壳，这就是涂料层陶瓷化自动脱壳的奥妙。不论是理想的烧结层还是高温陶瓷层，要想不表自脱都是要具同样的的先决条件——涂料内层不粘砂，那么内层的添加剂和骨料粉的科学选择是不可忽视的。首先要明确指出，装箱时用水涂料(或水泥巴)敷补接口是绝对错误的，是不允许的，否则此处在浇注高温钢铁水时必生产“水气”爆炸而使涂层开裂或松脱而冲刷，一旦冲开缺口，则钢铁水直接冲刷干砂层，真可谓所兵败如山倒，铸件内必有大量砂眼。浇道如咽喉，是钢铁水进入型腔的唯一通道，而且此处温度最高，冲刷时间最长，冲力也最大，所以不管用什么东西去补浇道的粘接口，首先浇道应采用能经受长时间高温冲刷的涂料，比如桂林5号涂料虽薄薄1～2mm的涂层厚度，即使3～5吨重的铸件也根本不需陶瓷浇道。在整个浇道耐高温耐冲刷的前提下，装箱时的粘接口必须用同样耐高温的瓷化型醇基涂料膏(泥巴状)去敷补，而决不可图简单省事随便用水泥巴胡乱一抹了事。很多人错误地认为“醇基快干涂料中的粘结剂比如树脂、松香等都不耐高温，补之必易冲刷掉”。市场上品种繁多的醇基涂料确实是以树脂和松香为粘结剂，高温钢铁水一冲很快就溶化掉了，这种醇基涂料是不能用于敷补浇口的。桂林5号瓷化型醇基涂料则相反，它在高温下能在几秒钟内快速硬化和瓷化。所谓瓷化就是陶瓷化转变，变得如陶瓷薄片那样耐高温耐冲刷。这种醇基涂料用法很简单：100g醇基5号粉+1000g骨料粉+300g左右浓度为90%的酒精，混合搅拌成烂泥巴状往接口上抹涂即可。桂林5号醇基涂料与常见的醇基涂料根本差别就是粘结剂成分不同，并在多种组元之中含有能在高温下促进骨料粉陶瓷化的材料——高强度高温瓷化型醇基涂料。涂层鼓起往往象手指甲大小或更大面积，常出现在刷完最后一层涂料烘干之后，很易碰之即脱落。为什么会出现这种现象呢?如何解决?出现这种现象多属操作问题。根本原因是涂第一层涂料时，浆液未能与白模表面发生充分的浸润，未能把白模表面微小沟凹中的气体充分赶走，在烘干过程中，微小沟凹中的气体受热并集结膨胀，由于第一层涂料很薄，能较好透气，所以往往没有明显的鼓起现象。但涂到第二或第三层情况就不同了，涂第二、三层时，水份渗至第一层，而第一层下面的沟凹中的气体依然存在，而涂完第三层之后，涂层厚度增大，且内外层干燥程度不同，外层的浆液在烘房内先结成膜，而内层尚处湿态，此时透气性处最差时段，内层被外层渗入的水湿润之后，与白模间的粘附力亦处最弱状况，此时内层之下的气体受热膨胀则必把局部(手指甲般大小)涂层鼓起(1～2mm左右)，这就是“鼓泡”的形成之根本原因。当然，“鼓气”的来源与残留于白模表面的脱模剂的量及种类也大有关系，它的存在本身就消弱了涂料浆液的渗透性和粘附性，而且受热易挥发产生气体，这点往往被人忽视。① 第一层涂料一定要尽量与白模表面多摩擦——手摩擦、反复淋涂、刷涂、流动状态浸涂等均行之有效。② 对白模表面受脱模剂污染的现象，宜用洗涤剂或酒精把白模表面擦一遍。③ 适当提高涂料的粘附性和渗透性，加入2～3%硅溶胶有效。弄清其形成原因和气的来源，消除之则轻而易举，此现象全国很普遍，但不难解决。针孔与气泡有别，气泡往往指>1mm的“泡”，针孔(针眼)指<1mm的微孔，涂料层出现的针孔通常0.5～1mm，影响涂层的致密性和铸件的表面粗糙度。② 粉料未充分被水浸润，表面的凹沟或内部微孔吸附有气体被涂料浆液胶体所封闭，而当浆液静置若干时间后，即聚集成微“气泡”，烘干时即留下微孔。③ 白模在浸涂时速度过快，粗糙的白模表面上所吸附的气体未能及时排出而分散于浆液涂层之下，干燥过程形成微孔① 浸涂贪快，涂料浆液与白模表面摩擦欠缺不到位是普通被忽视的操作误区，可称“偷工减料”② 高速搅拌——贪快，烘温过高——贪快，欲速则不达，效果反之③ 三种易产生微气孔的骨料要慎用：铝矾土(内部有微孔)、镁橄榄石粉(不仅有微孔且含少量CaO)、高岭圭煅烧后亦与铝矾土类同。如选用这些骨料，一是使用比例要合适，二是搅拌前最好先用水浸润一段时间，要在浆液胶体形成之前让微孔中的气体排出，让CaO先与水反应充分。涂料层在烘干过程湿态成片脱落的现象在一些单位时有发生，尤其是涂得越厚时越易湿态脱落，第一层脱落往往少见，2或3层脱落为多见。很明显，是涂层自身重力作用超过其与白模表面粘附力时而引起成片脱落，而且完全可以肯定白模是平面朝下的部位脱落，不可能是上表面的涂层脱落。① 涂层烘干增厚之后，再次浸涂时千万不要把模样在浆池中浸泡太久，避免本已烘干的第一层也浸润成“浆”。第一层应充分浸润，充分摩擦，久浸比快浸好，而第二、三层则不然，浆液能均匀浸挂上即应尽快提出浆池。② 第二、三层浸涂后只要不再流滴就应尽快进烘房烘干，久置不烘则外层水份很快向内层浸润，消弱内层与白模的粘附力。③ 厚层浸涂后的模样不要千篇一律地一面朝天、一面朝地摆放，对于易浸润脱落的部位尽可能不朝地面，斜放、竖放或反放均可避免重力脱落。④ 适当在工艺允许范围内提高烘干温度，降低烘房湿度，增加房内热量流动，以加快烘干速度。
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