V法涂料的性能及应用

（李保良 三门峡阳光铸材有限公司  河南三门峡  472100）摘要：经过长期的研制、试验以及在多个V法铸造厂家的应用，我公司YG系列V法涂料性能不断的改善，提高。近几年已经达到了一个相对成熟的标准。在此基础上，本文简述了V法涂料应具有的性能特征并提供了几种V法涂料可选用的耐火材料及辅料，以供业界人士参考。关键字：V法涂料  耐火骨料   性能   应用1 引言V法铸造作为继机械成型及化学成型之后的新一代物理成型法，被越来越广泛的应用。而V法铸造涂料的使用是V法铸造中至关重要的环节，为了防止冲砂、塌型和机械粘砂等缺陷，V法铸铁和铸钢生产需要使用涂料。薄膜覆于模具之上后，将涂料喷涂到薄膜上。涂料干燥后加干砂造型，起模后涂料便转移到砂型上。V法涂料层的性状不仅影响EVA薄膜的气化和气体的迁移，而且和铸件表面质量密切相关。为此，V法涂料在原材料的选用，配方及制备工艺以及使用等方面都有严格的要求。2  V法涂料原料的选用2.1 V法涂料的特点由于V法铸造工艺的特殊要求，V法铸造涂料应具有以下特点：①涂料具有适合雾状喷涂的流动性和触变性，能牢固粘附在塑料薄膜上形成致密涂层，快速干燥，发气量较小；②涂料层具备高耐火性能，对金属液及其氧化物有低润湿性，有良好的抗机械渗透粘砂能力，可替代已熔化或汽化的薄膜，保持铸型完整性；③涂料含固量高，浇注后涂料形成烧结剥离层。2.2耐火骨料的选用耐火材料是涂料的主要组成部分，也是最终在金属-铸型界面上起作用的骨干材料，因而也称之为“耐火骨料”。耐火骨料的性质决定了涂料的性质。目前用的最多的耐火骨料有锆英粉、亚白刚玉粉、镁橄榄石粉和石墨粉等。不同的铸件应选用不同的耐火材料，详情见表1.表1合金铸件耐火材料粒度尺寸/μm轻合金件石英粉、云母粉、硅石粉10～50铸铁件石墨粉、高铝复合粉、云母粉10～50高锰钢件镁橄榄石、镁砂粉≤10碳钢件锆英粉、亚白刚玉粉≤10（1）锆英粉除有很高耐火度外还具有比石英粉高的导热性，比石英高出2 倍多；锆英粉热膨胀小，只及石英的 1/6～1/3；锆英粉在高温下表现为中性和弱酸性，不与氧化铁起化学反应，有利于在大型铸钢件上防止粘砂缺陷。（2）亚白刚玉的主晶相是刚玉，呈不规则粒状，体密≥3.8g/cm3 ，耐火度大于 1850℃，由于化学成份和物理性能均与白刚玉接近，故称为亚白刚玉，该产品具有白刚玉的硬度，同时兼有棕刚玉的韧性,是较理想的高级耐火材料和研磨材料。（3）镁橄榄石砂的密度为3.2～3.6g/cm3 ，莫氏硬度为6～7 级，热膨胀量较硅砂小，且均匀膨胀，无相变，橄榄石砂不含游离 SiO2 ，故无硅尘危害，且不与铁和锰的氧化反应，故具有较强的抗金属 氧化物侵蚀的能力，是一种较好的造型材料。（4）石墨的化学成分为单质碳（C），但自然界纯石墨少见，常含有 10～20%多种杂质。晶体结构为层状结构，具有化学稳定性和耐高温等特点。 石墨粉包括土状石墨和片状石墨，具有高耐火性，易均匀粘附在塑料薄膜上。（5）随着环保要求的越来越高，高铝复合粉被越来越多地应用在铸铁涂料里，究其原因在于：石墨粉对操作环境污染严重。石墨分子质量轻，使用时空气中漂浮物含量高，会对操作环境和车间工作人员的健康造成不利影响。而高铝复合粉，这种白色涂料恰恰克服了石墨的这一缺陷，目前大部分厂家采用白色复合涂料。2.3辅料的选择（1）黏结剂  EVA塑料薄膜属极性很小的物质，加之在覆膜过程中使用脱膜剂，胡涂料在其表面难以附着，因此V法涂料的好坏关键之一是需选择与塑料薄膜具有较好亲和力的黏结剂，使涂料能很好地附着在塑料薄膜上，最常用的黏结剂是热塑性酚醛树脂，当苯酚和甲醛的摩尔数比大于1，在酸性介质中缩聚而成的树脂，即为热塑性树脂。加入量为耐火材料的5～9%。酚醛树脂受热后硬化可具有较高强度。若需提高涂层常温强度防止剥落，可加入少量乙烯乳液、松香和硅酸乙酯等。（2）溶剂V法铸造企业多用工业酒精自配涂料，乙醇质量分数大于95%，沸点70℃，闪点12℃。在自然通风干燥条件下，使用甲醇和乙醇混合溶剂较好，可以快速干澡。涂料的溶剂残留量直接影响涂料的发气性。三种涂料在2分钟吹风后，涂料中溶剂挥发率和溶剂的残留量的试验数据见表2。表2  几种涂料溶剂挥发率和残留量涂料种类溶剂挥发率（%）溶剂残留量（%）2min5min甲醇基快干涂料97.898.21.00乙醇基快干涂料96.4971.06水基自干涂料68.777.69.4（3）其他附加物  为增加涂料与塑料薄膜之间的附着力，需适量加入附加物使塑料表面活化，以增加附着力，如松节油和活性剂B等。为形成防止粘砂的阻隔气氛，可加入少量氧化铁粉。3  涂料的性能及应用3.1  V法涂料的性能分析（1）附着性 附着性好的涂料能均匀敷在EVA塑料薄膜上，干燥后有一定的柔韧性，在翻箱过程中不容易出现涂层裂纹及漏砂现象。倘若附着性差，浇注过程中由于涂料能没能很好的敷在薄膜上，会被金属液冲刷掉，从而造成冲砂或夹砂等铸造缺陷。（2）悬浮性 目前，国内V法铸造工艺中，涂料以喷涂为主，若悬浮性差载体中沉积下来的耐火骨料，会堵塞喷枪，在造成喷涂不均匀的同时会堵塞喷枪，不便于操作。（3）发气量 过高的发气量会造成皮下气孔，经多次试验，发气量应控制在10mL/g(1000+5℃)以内。（4）涂挂性 优良的涂挂性可以减少涂料喷涂过程中的堆积，使涂层薄厚均匀，干燥程度一致。浇注后能形成致密的剥离层，使铸件表面光洁。3.2  V法铸造涂料的性能指标鉴于以上分析，我公司经过多次试验分析，对V法涂料的的各项性能指标已有了一个相对成熟的标准，见表3表3  V法铸造涂料的性能指标项目名称密度悬浮率条件粘度（Φ4流杯）涂层耐磨性曝热抗裂性能发气量烘干外观指标≧1.8g/cm3≧99%(2h)30-40s<0.4g(64r/min)Ⅰ级≤10mL/g(1000+5℃)无 裂纹 涂层均匀备注：高速搅拌30分钟，静止5分钟后测量  涂挂等级亦为Ⅰ级（注解同消失模性能指标）4 我公司涂料在实践中应用的效果展示

图1  涂料层自动脱落

图2 V法车桥

图3  V法摇枕

图4  V法侧架

图5 V法锰钢锷板

图6 铝锭模

图7 V法配重5 结束语V法涂料区别于砂型涂料最大的优势就在于发气量低和不流淌，涂料均匀不堆积。按我公司现行标准生产的涂料，在多家铸造厂应用之后，效果良好，铸件光洁美观，当然也为他们带去了一定的经济效益。本文中心部分着重介绍了我公司YG系列V法涂料的配料以及性能指标，以供业界人士参考，希望可以与大家共同探讨，为铸造事业的发展做出应有的贡献。参考资料[1] 三门峡阳光铸材技术部   V法涂料性能指标   三门峡阳光铸材产品说明书 2012[2] 叶升平,王雷.V 法铸造在国内外的发展现状与展望.特种铸造及有色合金2008 年年会专刊, 41－44