鑄型涂料總結(jié)

（1） 鋰基膨潤土由天然鈣基膨潤土改性制得，原料易得，工藝簡單；

（2） 鋰基膨潤土配制的鑄型涂料，粘度、懸浮性、發(fā)氣性和抗急熱開裂性均表現(xiàn)優(yōu)異；

（3） 經(jīng)實際生產(chǎn)檢驗，鋰基膨潤土型鑄型涂料不僅具備良好的使用性能和涂覆性能，還能很好地滿足鑄件要求 。

某鑄造廠將該涂料用于生產(chǎn)鑄鐵件及有色鑄件的砂型或金屬型上，經(jīng)多次檢驗，本涂料不僅具備良好的使用性能和涂覆性能。還有以下特點：

（1） 涂料具有良好的懸浮性、不結(jié)塊、不易腐敗霉變、易攪拌；

（2） 涂料具有良好的觸變性和流變性，適應(yīng)性強；

（3） 涂料的涂層強度高，不開裂，不起皮，固化后無吸潮傾向，無潮解變形和強度降低現(xiàn)象；

（4） 涂料發(fā)氣量低，發(fā)氣速度慢，可減少鑄件氣孔等缺陷；

（5） 涂料抗粘砂性強，附著強度高，澆注后涂層易剝離，清砂工效高，鑄件表面光滑 。

1. 制備工藝

耐火骨料的潤濕特別重要，只有經(jīng)過不斷的研磨，使涂料耐火料充分潤濕，涂料才能表現(xiàn)出良好的性能。本涂料采用膠體磨研磨工藝，反復(fù)研磨，使涂料具有好的綜合性能。

鑄型涂料的制備工藝路線為：

（1）配制鋰基膨潤土懸浮液：稱取一定量的鋰基膨潤土，加入相同質(zhì)量的水作活化劑，充分混合均勻后放置陳化24 h，然后加入適量乙醇于膠體磨中研磨10 min，制得鋰基膨潤土- 乙醇漿體。

（2）稱取配方量的樹脂（PF-4012）溶解于適量乙醇中，然后加入鋰基膨潤土- 乙醇漿體，攪拌均勻后，在攪拌的條件下加入配方量的鋁釩土粉和助溶劑，混合均勻后，轉(zhuǎn)移至膠體磨中研磨30 min，取出，測定其涂6 杯粘度，將涂6 杯粘度調(diào)整到10 s 左右，制得鑄型涂料。

2.涂料性能

當(dāng)鋰基膨潤土的用量達(dá)到2.5%時，涂料的粘度、懸浮性和抗急熱開裂性均達(dá)到最優(yōu)，且涂料的發(fā)氣量不大，僅為17 mL/g，較鈉基膨潤土型的低。原因是鋰基膨潤土在加入活化劑充分活化后，能夠在乙醇中充分溶脹形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，以支撐和阻止耐火基料的下沉，從而提高了涂料的懸浮性能。鑄型涂料的發(fā)氣量受到所用原材料的影響，鋰基膨潤土使涂料發(fā)氣的原因是鋰基膨潤土中含有一定的結(jié)合水，這些結(jié)合水在加熱到一定溫度時變成水蒸氣以氣體形式釋放出來，使得涂料具有一定的發(fā)氣量。加入鋰基膨潤土的涂料測試時無裂痕出現(xiàn)，說明鋰基膨潤土提高了涂料的抗急熱開裂性，原因是鋰基膨潤土在乙醇中具有很好的懸浮凝膠特性，使得樹脂和耐火材料在體系中分散均勻，當(dāng)將涂料涂覆于型砂表面時，耐火材料在型砂表面分布均勻，抗急熱開裂性能提高。

1 制備機理及工藝

本研究以經(jīng)提純的濰坊膨潤土為原料，其主要成分為鈣基蒙脫石，加入鋰基改性劑制成鋰基膨潤土。鋰基膨潤土的合成機理為：蒙脫石具有陽離子交換能力，鋰離子將蒙脫石層間可置換的鈣離子或鈉離子置換出來，形成鋰基膨潤土。鋰基膨潤土的合成工藝是首先將膨潤土原礦提純，采用靜置沉降的方法，得到提純土，然后加入鋰基改性劑，在適當(dāng)條件下進(jìn)行鋰化反應(yīng)，之后干燥、粉碎，過100 目篩得到鋰基膨潤土。

2 主要的測試指標(biāo)

鋰基膨潤土需測定的指標(biāo)包括：膨脹容、膠質(zhì)價和膨潤值。膨脹容和膠質(zhì)價是測定膨潤土水化性能的常用指標(biāo)，按照鞠建英等人所編《膨潤土在工程中的開發(fā)應(yīng)用》書中提到的測試方法測定。需要特別指出的是：由于鋰基膨潤土的水化性能一般都較高，所以測定膠質(zhì)價時選用3.000 g試樣，加入0.2 g 氧化鎂進(jìn)行測試。

膨潤值是測定鋰基膨潤土在乙醇溶液中的膨脹性能的指標(biāo)，目前國內(nèi)還沒有統(tǒng)一的測試標(biāo)準(zhǔn)。作者在前人試驗的基礎(chǔ)上通過試驗研究，提出了一個測定鋰基膨潤土膨潤值的方法，具體步驟如下：

取3.000 g 鋰基膨潤土于250 mL 燒杯中，加入3 mL蒸餾水，混合均勻放置，陳化24 h，然后加入50 mL乙醇，將鋰土轉(zhuǎn)移至球磨機中，球磨10 min（轉(zhuǎn)速為30 Hz），將磨過的懸浮液用乙醇轉(zhuǎn)移至250 mL 燒杯中，加入乙醇至95 mL 左右，高速分散1 min 后轉(zhuǎn)移至100 mL 的帶塞量筒中，加入乙醇至100 mL，塞緊塞子，搖晃均勻后將帶塞量筒置于不受震動的桌面，靜置24 h 后讀出沉降面的高度即為膨潤值，單位為mL/3 g 。

所謂鑄型涂料（耐火涂料）是指專為鑄造工業(yè)開發(fā)的涂料。鑄型涂料與一般涂料的不同之處在于鑄型涂料能耐受住高溫的金屬或塑料的熔融體，而且在鑄件與模具之間起到屏障作用，防止粘連。一般來說，鑄型涂料是將高熔點礦物質(zhì)或者是把耐火物質(zhì)懸濁在液體的載體中而制得的。將這種鑄型涂料涂覆在鑄型表面上后，懸濁載體通過蒸發(fā)或者燃燒而消失，在型砂表面上殘留了一層耐火物質(zhì)。這種耐火物質(zhì)可以防止?jié)B透、粘砂和沖砂或?qū)⑵湟种圃谧畹拖薅葍?nèi)，從而改善鑄件表面的質(zhì)量。目前，國內(nèi)各種鑄型涂料普遍存在著原材料價格昂貴、成本高，且涂層表面質(zhì)量不高的問題。

鋰基膨潤土是以天然鈣基膨潤土為原料，經(jīng)過人工鋰化改性制備出的一種新型礦物材料。它在水中具有分散性好、懸浮能力強的特點，且在某些極性有機溶劑（如醇溶劑）中同樣具有良好的分散性，能與之形成膠體狀物質(zhì)，在涂料中可作為懸浮防沉劑、增稠劑、流變助劑等使用。有研究表明：鋰基膨潤土用在涂料中作為懸浮防沉劑可以克服鈉基蒙脫石在醇溶性樹脂涂料中防沉效果差的問題，也可以代替有機膨潤土用于某些溶劑型涂料中，且具有發(fā)氣量低、污染小的優(yōu)點。在鑄造工業(yè)中，用它配制的耐高溫快干鑄型涂料，不僅可以提高鑄件的表面質(zhì)量，其涂料的懸浮性、流動性、涂刷性、干燥性及耐熱性等指標(biāo)均有大幅提高 。

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