鑄造涂料知識匯編

時間：2022-03-09

簡單地說說有關鑄造涂料的幾個問題。

一、涂料的固體含量和強度

現(xiàn)在，用于樹脂粘結砂的涂料，都要求其固體含量高、強度高，這主要是出于兩方面的考慮。

1、與砂型（芯子）的特性相適應

過去，粘土砂濕砂型不用涂料，涂料只用于粘土砂干型。由于粘土砂干型的強度很低，而用以制造的鑄件都是重要鑄件或大型鑄件，對涂料的要求不僅是要形成隔離層，而且要求涂料滲入鑄型的表層以下，較好涉及3～4個砂粒，使鑄型表面有所增強。為此，涂料的粘度不能太高，其中的固體含量也就不能太高。

由于粘土砂干型的強度不高，一方面希望涂料施涂后能適當增強鑄型的表面層，但涂料層的強度必須與所依附的砂型匹配，不能太高，否則，在涂料干燥過程中發(fā)生體積變化時，其所依附的砂型不足以制約其變形，涂料層就會開裂，甚至剝落。

現(xiàn)在，各種樹脂粘結砂的特點是：強度很高，而砂粒之間的粘結橋很細，對各種溶劑的又非常敏感。強度高的特點，通過強度的測定，甚至由簡單的手感，很容易有具體的印象，不必多講。關于粘結橋的情況，有必要作一點說明。

粘土干型砂中，粘結劑（粘土）的用量很高，粘土和型砂中的泥分，在型砂中所占的體積分數(shù)在15％以上，砂粒之間的粘結橋相當粗，而且粘土是親水的，因此，水基涂料滲入砂型只會增強砂粒之間的粘結，不會有負面的影響。

各種樹脂粘結砂的強度比粘土干型砂高得多，而樹脂和硬化劑的用量卻很少，總量一般不**過2%，粘結橋當然就很細，而且，水基涂料中的水或醇基涂料中的醇，都會使砂粒之間的樹脂粘結橋的強度明顯降低。因此，應該避免涂料過多地滲入砂型，這就要求采用固體含量高、粘度高的涂料，其滲入深度以不**過一個砂粒為宜。

由于樹脂粘結砂型的強度高，與此相應，也要求涂料的粘結強度高，即使?jié)B入砂型表面很淺，也能得到堅固的涂料層。

2、從節(jié)能、環(huán)保和降低生產成本考慮

涂料中所用的液體載體，主要是水和醇類。20世紀70～80年代，曾采用不需烘干或點燃、能自行揮發(fā)的氯代烴類，如二氯甲烷，作為涂料的載體。由于其具有毒性，揮發(fā)到大氣中對環(huán)境的負面影響很大，而且價格也昂貴，現(xiàn)已基本上不用。

載體的作用是將耐火骨料和粘結劑運載到鑄型表面，使之形成致密的涂料層。完成運載任務之后，必需將其完全脫除。

水基涂料，涂覆以后需要烘干。固體含量高、水分低，干燥所需的能耗減少，CO2排放量也相應減少。醇基涂料，涂覆以后需要點燃，使之干燥。固體含量高，醇的耗用量減少，不僅生產成本降低，點燃時定環(huán)境的影響也隨之減少。

二、要求控制涂料的流變性能

要使涂料的固體含量高，滲入砂型的深度淺，現(xiàn)在的涂料都是高粘度的膠態(tài)分數(shù)體。由于涂料粘度很高，就提出了如何便于施涂的問題。

對膠態(tài)分數(shù)體流變性能的研究，為解決這個問題提供了途徑。在一定的條件下，可以使膠態(tài)分數(shù)體具有剪切稀釋的特性，即：在剪切作用下，分散體的粘度可以大幅度降低。

這就是說，盡管涂料的初始粘度很高，如果使其具有剪切稀釋的特性，則在攪拌作用下或施涂過程中（刷、噴、抹等操作都對涂料有剪切作用），涂料的粘度可以變得很低，易于施涂。施涂以后，剪切作用停止，粘度又可恢復。

流變學是一門學科，即使把范圍縮小到涂料的流變性能，筆者也沒有能力作較全面的評述。這里要談到的，只是與剪切稀釋作用有關的一點點，而且只能是概略的、示性的，不是嚴格的論述。

1、牛頓流體

相鄰兩層流體之間有相對的滑移時，層間會產生剪切應力以抵抗這種相對的滑移。流體的剪切應力與相對滑移速率（剪切速率）之比，稱為動力粘度，即我們通常所說的粘度。

普通的流體，服從牛頓的內摩擦定律，即：在溫度不變的條件下，剪切應力與剪切速率之比是常數(shù)（即流體的粘度）。這種流體通常稱為牛頓流體，只要溫度不變，無論剪切速率的高、低，剪切時間的長、短，粘度都是不變的.

不服從內摩擦定律的流體，通稱為非牛頓流體。非牛頓流體的情況相當復雜，在溫度不變的條件下（以下的討論都以此為前提）：有粘度與剪切持續(xù)時間無關的，可稱之為非時間相關的非牛頓流體；也有粘度隨剪切持續(xù)時間的延長而改變的，可稱之為時間相關的非牛頓流體。

2、假塑性流體和醇基涂料

假塑性流體是有剪切稀釋特性的、非時間相關的非牛頓流體，其流變特性可以用剪切應力－剪切速率圖來描述。我們現(xiàn)在只就無屈服值的一種，加以說明。

施以外力，流體即開始流動。流變曲線是通過原點的、向下彎曲的曲線。剪切速率增大，剪切應力也增大，但其增量小于牛頓流體的增量。剪切速率增大，流變曲線上相應點的切線與水平軸線的夾角減小，流體的粘度降低，這就是所謂的剪切稀釋特性。因而，假塑性流體有兩個特點：

（1）一經攪拌，其粘度就降低。在勻速攪拌下，粘度是定值，不因攪拌時間的延長而改變。攪拌停止，粘度立即恢復；

（2）流體所受的攪拌愈強烈（即剪切速率高），其粘度下降的幅度愈大。

歸納起來，假塑性流體的粘度隨剪切狀況而改變的特點。

有的假塑性流體有一定的屈服值。在此情況下，曲線不通過原點，只在剪切應力達到某一數(shù)值后，流體才開始流動，但是，流體受剪切作用時，粘度變化的特性是相同的。

顆粒不帶電荷的膠態(tài)分散體，欲使其具有剪切稀釋特性，只能使其成為假塑性流體。筆者曾就美國、日本、比利時等國家制造的醇基涂料，以及自行研制的醇基涂料作過多次試驗，除個別品種外，大都具有假塑性特征。

醇的極性很小，醇基涂料難以使顆粒帶有電荷，因而大都具有假塑性流體的特征。其優(yōu)點是：盡管涂料的固體含量很高，初始粘度大，在施涂過程中，在外力作用下，粘度大幅度下降，便于施涂。

醇基涂料的缺點是：施涂時，涂料的運動一停止，粘度立即恢復，因此，施涂后刷痕、流痕等很難避免。

3、觸變性流體和水基涂料

觸變性流體也有明顯的剪切稀釋特性，但與假塑性流體有重要的差別。不僅剪切速率增大，粘度降低，而且，在剪切速率不變的條件下，粘度還將隨剪切作用時間的延長而逐漸降低，達到某一極限值后才趨于恒定。停止剪切以后，其粘度也不像假塑性流體那樣立即恢復，而要經一段時間逐步恢復。因此，觸變性流體的流變特性是與時間相關的，不能用剪切速率－剪切應力二元坐標描述，必須用剪切速率－剪切應力－作用時間三元坐標。

觸變性流體，粘度因剪切條件而改變。

水基涂料，如其中加入具有離子交換能力的膨潤土、適當?shù)碾娊赓|和**處理劑，且經過認真的混和，可以使懸浮的顆粒都帶有負電荷。這樣，不僅因顆粒都帶有相同的電荷，互相排斥，不易聚結下沉，使涂料有很好的懸浮穩(wěn)定性，而且還可以使涂料具有觸變性特征。

具有觸變性特征的水基涂料，既有剪切稀釋的特性，便于施涂，又因為施涂后粘度的恢復需經一定的時間，刷痕和流痕大部分可自行消失，從而具有很好的流平性。這樣的涂料，當然是我們所需要的。

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詞條
詞條說明
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