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硼砂對鑄鋼消失模涂料剝離性的影響

作者：小編瀏覽量：2097 發布日期：2020-8-21 09:34:46

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涂料作為消失模鑄造工藝的關鍵技術之一，其性能直接影響消失模鑄造工藝的成功與否。消失模鑄造涂料主要包括耐火骨料，添加劑和載液，耐火骨料通常采用石英粉、莫來石、鋯英粉、石墨粉、高鋁礬土、剛玉粉等，添加劑主要包括粘結劑，懸浮劑，各種助劑(表面潤濕劑，消泡劑，防腐劑等)，載液分為乙醇和水[2]。消失模鑄造用涂料應具有良好的工藝及工作性能:

(1)高的強度和剛度，防止造型時模樣變形和被干砂損傷;(2)高的耐火性能，防止澆注時鑄件表面粘砂;(3)優異的透氣性，可以快速導出模樣氣化的產物;(4)較強的附著力，防止生產過程中涂層開裂甚至脫落;(5)良好的涂掛性，使用時能方便的涂覆一定厚度的涂層;(6)良好的燒結及剝離性，即在澆注后形成易于自動剝落的涂料殼，從而獲得表面光潔的鑄件。

中國鋁業股份有限公司連城分公司采用消失模鑄造工藝生產電解鋁用陽極鋼爪，消失模鑄鋼涂料是以石英粉(純度>99%)和鋯英粉作為耐火骨料，添加商品化的添加劑配制而成，此種涂料具有較好的強度與剛度，優異的透氣性能，良好的涂掛性能與耐火度，但澆注后涂料的剝離性不佳，鑄件表面粘附一層未能燒結且酥脆的涂料層，即粘粉缺陷，為鑄件的后期清理工作中帶來困難。

依據燒結剝離型涂料的理論基礎，涂料在澆注溫度下必須生產一定數量的低熔物，低熔物促進耐火骨料燒結并粘著在鑄件表面上，鑄件冷卻時的收縮率與涂料層的收縮率不同，從而涂料燒結層從鑄件表面自動剝離，獲得表面光潔的鑄件。

采用加入硼砂作為燒結助劑來改善消失模鑄鋼涂料的剝離性。

1·試驗材料與方法

1.1試驗材料

1.1.1耐火骨料

石英粉具有資源豐富、價格低廉等優點，鋯英粉具有耐火度高，化學穩定性好等優點。本試驗采用石英粉純度為99%，鋯英粉純度為65%，200～220目的復合耐火骨料。

1.1.2添加劑

商品化的添加劑，硼砂。

1.1.3載液

采用水作為載液，具有來源廣，成本低，對人身體無害等優點。

1.2試驗方法

采用單因素試驗，即在中國鋁業股份有限公司連城分公司現有涂料中加入硼砂，硼砂加入量分別為0%、0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%，現場實際澆注后分別考察它們的剝離性，澆注溫度為1580℃，材質為普通碳鋼，試驗配比見表1。

按表1配比分別稱量耐火骨料、添加劑、硼砂的質量，然后按圖1涂料配制工藝進行涂料的制備。先將添加劑和硼砂加入水中高速分散攪拌30～40min，然后將復合耐火骨料加入水溶液中高速攪拌3h，再低速攪拌1h后裝桶備用。

涂料的涂掛采用浸涂法，該方法生產效率高，涂掛均勻。涂掛后的聚苯乙烯模樣放入烘房內烘干，烘房內溫度保持在50～60℃，且保持烘房內通風良好，以使烘房內濕度不能太大。模樣涂掛3遍涂料，涂料殼層厚度達2～3mm，裝箱造型后進行澆注。

2·試驗結果及討論

2.1試驗結果

鑄件澆注后涂料層的剝離效果如圖2所示，可以看出涂料中不加硼砂(圖2a)的鑄件澆注后涂料殼剝離性差，出現粘粉缺陷，鑄件清理困難。涂料中加入0.5%硼砂(圖2b)，涂料的剝離性有所改善，粘粉缺陷減少，但是在鑄件的肩部及橫梁的側面還有粘粉現象。涂料中加入1.0%硼砂(圖2c)，涂料的剝離效果與加入0.5%硼砂相比沒有明顯區別，在鑄件的肩部及橫梁的側面同樣出現粘粉現象。涂料中加入1.5%硼砂(圖2d)，涂料的剝離性有較明顯的改善，鑄件的肩部粘粉缺陷基本消除，但是橫梁的側面還有粘粉現象。涂料中加入2.0%硼砂(圖2e)，涂料殼的剝離效果良好，涂料殼大片從鑄件表面剝離，鑄件表面質量高，只有在鑄件的熱結部位，冒口頸縮部分與冒口下方的橫梁側面的涂料殼不能自動剝離，但是涂料殼已經燒結，用錘子輕輕敲打即可從鑄件表面剝離下來。涂料中加入2.5%硼砂(圖2f)，涂料殼大部分從鑄件表面自動剝離，但是在鑄件的頸縮部位及腿部出現了過燒現象，即涂料燒熔，粘附在鑄件表面。

因此硼砂加入量為2.0%時符合試驗要求，硼砂的加入明顯改善涂料的燒結性及剝離性，提高了鑄件表面質量，降低了鑄件的清理難度。

2.2討論

石英粉與鋯英粉的復合骨料耐火度高，澆注時涂層中有較多的空隙，從而使鋼水滲透到涂料淺表層中，導致了鑄件的粘粉，涂層剝離性差;而硼酸是一種低熔點的物質，在其加入一定量到涂料后，會均勻分布在整個耐火骨料之間，由于其熔點低(熔點約為500℃)，澆注時涂層中硼砂會首先熔融，形成的液態玻璃相，會像粘結劑一樣將周圍的骨料粉料粘接起來，這些玻璃相將鋼水阻擋，防止鋼水對涂料的滲透。這樣既不會降低骨料本身的耐火度又使整個骨料粉料顆粒粘結起來，保證了涂料有較好的耐火度又有較低的燒結溫度。

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