高鋁粉在現(xiàn)代鑄造涂料中的應(yīng)用及涂料的組成概況

鑄造涂料中最好的耐火填料當(dāng)屬電熔莫來石粉和化學(xué)提純的二氧化鋯粉(含ZrO >99.5%),其次是剛玉粉和鋯英粉.但電熔莫來石粉和純二氧化鋯粉價(jià)格昂貴,只能在極需要的地方少量應(yīng)用,而剛玉粉和鋯英粉也價(jià)格不菲,原本采用鋯英粉涂料作為鑄鋼,鑄鐵用涂料的廠家紛紛尋找能代替鋯英粉涂料的物美價(jià)廉的新型鑄鋼,鑄鐵用涂料.

高鋁粉作為新興的耐火填料,其價(jià)格便宜,無硅塵及放射性危害,涂料的性能和使用效果可與鋯英粉涂料,礦物鑄件剛玉粉涂料媲美,是一種值得推廣的鑄鋼,鑄鐵用淺色涂料.

涂料由5部分組成:耐火填料,液體載體,懸浮劑,粘結(jié)劑和各種助劑.

1耐火填料

耐火填料是涂料的主體部分,其物理,化學(xué)性質(zhì)對(duì)涂料效果有決定性的影響,特別是對(duì)涂層的耐火度和熱化學(xué)穩(wěn)定性影響很大.剛玉粉,鋯英粉,鋁礬土粉,鉻鐵礦粉,石英粉和石墨粉的耐火度均較高,但剛玉粉價(jià)格昂貴;鉻鐵礦粉和石墨均為黑色,對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重,且鉻鐵礦粉國(guó)內(nèi)資源貧乏,需從國(guó)外進(jìn)口,而石墨在鑄鋼件生產(chǎn)中容易引起增碳;石英粉雖為白色,但石英粉塵在清砂過程中容易使工人得矽肺病;鋯英粉(米白色)和鋁礬土粉(淺黃色)均為淺色,并具有高的耐火度和低的燒結(jié)點(diǎn),且都是容易獲得燒結(jié)剝離型的涂料,故這里選用鋁礬土粉作為耐火填料代替鋯英粉.鋁礬土粉又名高鋁粉,屬硅鋁系耐火材料.它是由高鋁礬土原礦經(jīng)1300 C～1500 C高溫煅燒所得到的剛玉質(zhì)鋁礬土熟料,再經(jīng)研磨后而成的粉料.鋁礬土的主要礦物組成為三氧化二鋁(Al203)鋁礬土熟料的耐火度隨Al2O3含量的增加和煅燒溫度的提高而提高,其耐火度≥ 177O .鋁礬土在澆注溫度下不和金屬氧化物生成低熔點(diǎn)物質(zhì),同時(shí)鋼液及其氧化物對(duì)高鋁粉的浸潤(rùn)性比較低,因此用于涂料能起到良好的抗粘砂作用.

2 液體載體

國(guó)內(nèi)一般采用乙醇.礦物鑄件乙醇無毒,無臭,易揮發(fā),可燃燒,是最經(jīng)濟(jì),最安全的載液.但工業(yè)乙醇純度一般在95 左右,涂料點(diǎn)火燃燒困難,不易充分燃燒,可加入一定量的甲醇與之混合使用,以改善其燃燒性能.甲醇比乙醇揮發(fā)快,燃燒快,但甲醇具有較強(qiáng)的毒性,尤其對(duì)眼神經(jīng)刺激歷害,使用時(shí)應(yīng)注意.

3 懸浮劑

膨潤(rùn)土是涂料中最常用的懸浮劑.膨潤(rùn)土顆粒很小(可以小于0.1 m),被載體濕潤(rùn)后載體不僅吸附在其顆粒表面,還會(huì)進(jìn)入它的晶層之間形成膠體質(zhì)點(diǎn),使載液變?yōu)槟z體溶液.膨潤(rùn)土質(zhì)點(diǎn)在膠體溶液中形成空問網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),使膨潤(rùn)土漿具有屈服值,耐火填料顆粒質(zhì)點(diǎn)不易下沉.在本涂料中使用鋰基膨潤(rùn)土作為懸浮劑.鋰基膨潤(rùn)土是由天然鈣基膨潤(rùn)土經(jīng)離子交換處理后而得,它遇乙醇不能充分溶脹,只能形成膠體,因此需先加水使其充分溶脹,再以乙醇沖稀制成膨潤(rùn)土漿,放置2天～3天后使用.

4 粘結(jié)劑

熱固性酚醛樹脂具有很強(qiáng)的浸潤(rùn)能力,成型性能好,體積密度大,氣孔率低,作為粘結(jié)劑.它溶于酒精,不溶于水.它可使涂料具有較高的表面強(qiáng)度,但發(fā)氣量較大,故在涂料中的加入量不可過多.另外,可加入適量的聚乙烯醇縮丁醛(PVB),作為增稠劑和粘結(jié)劑,它不僅可以減緩載體向砂基體深處的滲失,而且可以減緩耐火填料的下沉,改善醇基涂料懸浮性,并使涂料具有較高的觸變性.它與酚醛樹脂配合可使涂層粘結(jié)強(qiáng)度更高,但應(yīng)注意加入量切忌過多,以防涂層點(diǎn)燃后有麻坑或氣泡.

5 助劑

5.1 消泡劑

涂料在攪拌過程中容易產(chǎn)生大量氣泡,這些氣泡若長(zhǎng)時(shí)間不破裂,將會(huì)影響涂層的表面質(zhì)量進(jìn)而影響到礦物鑄件的表面質(zhì)量.常用的消泡劑為正丁醇,正戊醇和正辛醇等.

5.2燒結(jié)劑

為了使高熔點(diǎn)的耐火填料能夠燒結(jié),可加入一定量的燒結(jié)劑如:云母粉,長(zhǎng)石粉等促使耐火填料顆粒部分燒結(jié)而結(jié)殼.

本廠生產(chǎn)的高鋁礬土粉,屬新型硅鋁系高級(jí)耐火材料.適用于熔膜鑄造用面層涂料及撒砂料,也可作為實(shí)型鑄造,V法造型,陶瓷鑄造及各種砂型鑄造用涂料.本品膨脹系數(shù)小,耐火度高,化學(xué)穩(wěn)定性好,可取代于昂貴的剛玉及鋯英粉.使用本品對(duì)提高礦物鑄件合格率,降低鑄件成本,有著顯著的經(jīng)濟(jì)效益,同時(shí)可減少鑄造工人職業(yè)性矽肺病.

本廠生產(chǎn)的棕剛玉,是以鋁礬土為原料，經(jīng)高溫冶煉制得，其基本礦物為a-Al2O3,棕剛玉硬度高，熔點(diǎn)高，熱導(dǎo)率大，高溫時(shí)體積穩(wěn)定，不易龜裂，抗酸，堿性好，適用于鑄鋼件的型心面砂，涂料和熔模鑄造的制殼材料，同時(shí)可用為普通鋼，合金鋼，硬青銅，鑄鐵的粗磨，自由磨料。也是現(xiàn)代鑄造涂料中耐火填料的理想替代品。