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铸造工程(造型材料) 高铝粉涂料的研制与应用

   摘介绍了高铝粉涂料的组成,说明了耐火填料,悬浮剂,粘结剂的各自作用机理及在铸钢,铸铁中的应用.

关键词高铝粉耐火填料悬浮剂粘结剂

 
l.概况
   铸造涂料中最好的耐火填料当属电熔莫来石粉和化学提纯的二氧化锆粉(ZrO>99.5%),其次是刚玉粉和锆英粉.但电熔莫来石粉和纯二氧化锆粉价格昂贵,只能在极需要的地方少量应用,而刚玉粉和锆英粉也价格不菲.刚玉粉每吨在万元左右,锆英粉近几年价格一路上涨,已由2002年的5800/t上升到现在的81OO/t,价格直逼刚玉粉.原本采用锆英粉涂料作为铸钢,铸铁用涂料的厂家纷纷寻找能代替锆英粉涂料的物美价廉的新型铸钢,铸铁用涂料.
   本文要介绍的高铝粉涂料,其耐火填料高铝粉来源丰富,价格便宜,无硅尘及放射性危害,涂料的性能和使用效果可与锆英粉涂料,刚玉粉涂料媲美,是一种值得推广的铸钢,铸铁用浅色涂料.
   2.涂料的组成
      涂料由5部分组成:耐火填料,液体载体,悬浮剂,粘结剂和各种助剂.
   2.1
耐火填料
      耐火填料是涂料的主体部分,其物理,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.几种常用材料的性能如表1所示.

      从表1可以看出,刚玉粉,锆英粉,铝矾土粉,铬铁矿粉,石英粉和石墨粉的耐火度均较高,但刚玉粉价格昂贵;铬铁矿粉和石墨均为黑色,对环境污染严重,且铬铁矿粉国内资源贫乏,需从国外进口,而石墨在铸钢件生产中容易引起增碳;石英粉虽为白色,但石英粉尘在清砂过程中容易使工人得矽肺病;锆英粉(米白色)和铝矾土粉(浅黄色)均为浅色,并具有高的耐火度和低的烧结点,且都是容易获得烧结剥离型的涂料,故这里选用铝矾土粉作为耐火填料代替锆英粉. 8 铝矾土粉又名高铝粉,属硅铝系耐火材料.它是由高铝矾土原矿经1300 C1500 C高温煅烧所得到的刚玉质铝矾土熟料,再经研磨后而成的粉料.铝矾土的主要矿物组成为刚玉(a—Al 0.)和莫来石(3Al 0.2SiO ).铝矾土熟料的耐火度随Al ().含量的增加和煅烧温度的提高而提高,其耐火度≥177O .铝矾土在浇注温度下不和金属氧化物生成低熔点物质,同时钢液及其氧化物对高铝粉的浸润性比较低,因此用于涂料能起到良好的抗粘砂作用.选用高铝粉作耐火填料时必须注意其纯度,Al ().含量应≥85 ,杂质含量应少.我国铝矾土资源丰富,但矿源质量不稳定,使用时必须严格筛选.
    2.2
液体载体
       国内一般采用乙醇.乙醇无毒,无臭,易挥发,可燃烧,是最经济,最安全的载液.但工业乙醇纯度一般在95 左右,涂料点火燃烧困难,不易充分燃烧,可加入一定量的甲醇与之混合使用,以改善其燃烧性能.甲醇比乙醇挥发快,燃烧快,但甲醇具有较强的毒性,尤其对眼神经刺激历害,使用时应注意.
    2.3
悬浮剂
      膨润土是涂料中最常用的悬浮剂.膨润土颗粒很小(可以小于0.1 m),被载体湿润后载体不仅吸附在其颗粒表面,还会进入它的晶层之间形成胶体质点,使载液变为胶体溶液.膨润土质点在胶体溶液中形成空问网状结构,使膨润土浆具有屈服值,耐火填料颗粒质点不易下沉.在本涂料中使用锂基膨润土作为悬浮剂.锂基膨润土是由天然钙基膨润土经离子交换处理后而得,它遇乙醇不能充分溶胀,只能形成胶体,因此需先加水使其充分溶胀,再以乙醇冲稀制成膨润土浆,放置2d3d后使用.
    2.4
粘结剂
      本涂料采用热塑性酚醛树脂作为粘结剂.它溶于酒精,不溶于水.它可使涂料具有较高的表面强度,但发气量较大,故在涂料中的加入量不可过多.另外,可加入适量的聚乙烯醇缩丁醛(PVB),作为增稠剂和粘结剂,它不仅可以减缓载体向砂基体深处的渗失,而且可以减缓耐火填料的下沉,改善醇基涂料悬浮性,并使涂料具有较高的触变性.它与酚醛树脂配合可使涂层粘结强度更高,但应注意加入量切忌过多,以防涂层点燃后有麻坑或气泡.
    2.5
助剂
    2.5.1
消泡剂
      涂料在搅拌过程中容易产生大量气泡,这些气泡若长时间不破裂,将会影响涂层的表面质量进而影响到铸件的表面质量.常用的消泡剂为正丁醇,正戊醇和正辛醇等.
    2.5.2
烧结剂
      为了使高熔点的耐火填料能够烧结,可加入一定量的烧结剂如:云母粉,长石粉等促使耐火填料颗粒部分烧结而结壳.

    2.6涂料配方及性能
    2.6.1
涂料配方
高铝粉涂料的配方如表2所示.
2高铝粉涂料的配方/
8 0 g I
.R J:)2 PV 乙醇消泡剂烧结剂 ( 润土酚醛树脂丁醛( B) …. '.
2.6.2
涂料性能
高铝粉涂料与锆英粉涂料主要性能指标的对比
如表3所示.
3涂料性能对比
3
生产试验结果
通过在铸钢件支撑座(外形尺寸320mm×
300mm×255mm,
重量68kg)和铸铁件铁箱(外形尺寸1000mm×800mm×500ram,重量93kg)砂型上刷涂,喷涂高铝粉涂料及浇注情况看,其涂刷性,覆盖性和抗粘砂性与原锆英粉涂料基本一样,铸件表面质量与原锆英粉涂料无明显差异.
4
结论
1)
高铝粉涂料是一种物美价廉的铸钢,铸铁浅色涂料.
2)
锂基膨润土是一种很好的醇基涂料悬浮剂.
3)
高铝粉涂料的性能和使用效果与锆英粉涂料无明显差异.
3
结论
生产应用实践证明,使用自动分装机操作简便,显示直观,与原有设备相比还具备自动去皮,自动误差修正,零点跟踪,误差报警等多种功能,有效保证了包装作业的顺利进行.
设备稳定性能好及计量精度等级的提高有效确保了产品的包装精度,避免了使用原有的装袋机包装产品时,需要重复校秤调重的麻烦步骤,节约了有
效工作时问.
与原有设备相比包装能力提高了10 20 确保当日混制产品的包装需要(混制包装产品量达到6t/d8t/d).
噪音低,除尘效率高,改善了现场环境,保障了操作人员的健康,达到了预期效果.


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