铸造用铝合金金属型涂料的研究

摘要

铝制品被广泛应用于汽车、摩托车、内燃机、电子、航天及仪表等行业中。这些铝制品大多是采用低压铸造、重力铸造等金属型铸造工艺成型的。对于金属型铸造，涂料直接影响铸件表面质量和尺寸精度。 本课题首先研究了钠基膨润土、羧甲基纤维素钠(CMC)、磷酸盐A和水玻璃等助剂对涂料悬浮率、条件粘度、强度和发气量等性能的影响，接着又采用正交试验方法探讨了硅藻土、滑石粉、高岭土对涂料性能的影响，之后又研究了涂料的流型及金属型的预热温度对涂层形貌的影响，最后进行了浇铸试验，并找到涂料的最佳配方。 试验发现，随着钠基膨润土和CMC含量的增加，涂料的悬浮率、条件粘度和发气量都提高。在添加量相同的情况下，磷酸盐涂料的强度是水玻璃涂料的10倍，悬浮率也比水玻璃涂料好。考查助剂对涂料悬浮率的影响规律时，发现钠基膨润土和CMC之间存在正交互作用，且是影响涂料悬浮率的较显著因素，磷酸盐A和钠基膨润土，磷酸盐A和CMC之间有负的交互作用但对涂料悬浮率的影响不显著。增加硅藻土的含量，涂料的悬浮率提高，发气量增大，强度降低。随着滑石粉含量的增加，涂料的强度提高，条件粘度下降；增加高岭土的含量，可以提高涂料的条件粘度和发气量。这几种骨料在涂料中的含量不同时，涂料的流变特性不同，涂料的流变特性对涂层的微观形貌没有影响。金属型的预热温度对涂层形貌有较大影响，预热温度为200℃时，涂层的孔隙率最低，涂层强度最高，涂层表面较光滑；预热温度为300℃时，涂层的强度最低，涂层孔隙率最高，涂层表面最粗糙。预热温度为250℃时，得到的涂层的空隙、强度和表面粗糙程度都较为理想。 钠基膨润土在水中发生体积膨胀，吸附在CMC的彼此缠绕的大分子链上，形成立体网状结构，使涂料的悬浮率和条件粘度得到提高。磷酸盐A在水中能与钙、铁、镁等金属离子生成络合物，水玻璃中的Si-O键是离子键，键能没有形成络合物的配位键的键能大，故水玻璃涂料的强度没有磷酸盐A涂料的强度高。不同颗粒形貌，在受到剪切时，对涂料体系产生的影响不同，从而使得涂料表现出不同的流型。由于喷涂过程在几秒钟内完成，故涂料流型对涂层的形貌没有影响。金属型的预热温度直接影响涂料液滴中水分的蒸发速度，水分蒸发的速度过快或过慢都不利于孔洞的形成。

目录

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第1章 引言

1.1课题来源

1.2金属型涂料的研究现状

1.2.1金属型涂料概述

1.2.2金属型涂料发展概况

1.2.3金属型铸造涂料的组成

1.2.4金属型涂料的生产方法及设备

1.2.5施涂方式及工艺

1.2.6金属型涂料强度的检测方法及设备

1.3金属型涂料的作用及主要性能指标

1.3.1金属型涂料的作用

1.3.2金属型涂料的主要性能指标

1.4课题目的与意义

1.5课题的研究内容与拟采取的技术路线

1.6课题预期达到技术指标

第2章 试验原材料、配制工艺及性能检测方法

2.1原材料

2.1.1涂料骨料

2.1.2涂料粘结剂

2.1.3涂料悬浮剂及其它添加剂

2.2试验主要用仪器设备

2.3涂料样品制备方法

2.4涂料性能检测方法

2.4.1条件粘度检测

2.4.2密度检测

2.4.3悬浮率的检测

2.4.4发气量的检测

2.4.5强度的检测

第3章 助剂对涂料性能影响规律的基础试验

3.1原料预处理

3.2助剂对涂料性能影响的基本试验

3.2.1因素及水平的确定

3.2.2正交试验方案及结果

3.2.3试验结果分析

3.3助剂之间的交互作用

3.3.1磷酸盐A与钠基膨润土

3.3.2磷酸盐A与白乳胶

3.3.3钠基膨润土与CMC

3.3.4磷酸盐A与CIVIC

3.3.5钠基膨润土与白乳胶

3.3.6 CMC与白乳胶

3.4助剂交互作用正负试验

3.4.1磷酸盐A与钠基膨润土

3.4.2磷酸盐A和白乳胶

3.4.3钠基膨润土和CMC

3.5交互作用对涂料悬浮率的影响程度

3.5.1试验方案

3.5.2试验结果分析

3.6钠基膨润土和CMC交互作用对悬浮率的影响规律

3.6.1钠基膨润土和CMC不同水平对涂料悬浮率的影响

3.6.2不同CMC/钠基膨润土比值对涂料悬浮的影响

3.7本章小结

第4章 助剂对涂料性能影响的改进试验

4.1水玻璃和磷酸盐A对涂料性能影响的比较

4.1.1试验方案

4.1.2试验结果及分析

4.2钠基膨润土对涂料性能的影响

4.2.1试验方案

4.2.2试验结果与分析

4.3 CMC对涂料性能的影响

4.3.1试验配方

4.3.2试验结果及分析

4.4本章小结

第5章 骨料对涂料性能的影响

5.1试验方案

5.2试验结果

5.3试验结果分析

5.3.1骨料对涂料悬浮率的影响

5.3.2骨料对涂料条件粘度的影响

5.3.3骨料对涂料强度的影响

5.3.4骨料对涂料发气量的影响

5.4骨料对涂料触变性的影响

5.4.1试验方法：

5.4.2机理分析

5.5本章小结

第6章 喷涂工艺及涂层结构的研究

6.1试验仪器设备

6.2金属型的预热温度对涂层的影响

6.2.1试验用涂料

6.2.2试验步骤

6.2.3试验结果

6.2.4机理分析

6.3涂料流型对涂层形貌影响的研究

6.3.1试验结果

6.3.2结果分析

6.4本章小节

第7章 浇铸试验及涂料最佳方案的确定

7.1试验材料及仪器设备

7.1.1实验材料

7.1.2仪器设备

7.2实验步骤

7.3试验结果

7.3.1第一次浇铸试验

7.3.2第二次浇铸试验

7.4最佳涂料配方的确定

7.5现场喷涂与浇注试验

7.5.1试验设备

7.5.2试验步骤

7.5.3试验结果及分析

7.6本章小结

第8章 结论与展望

8.1主要结论

8.2问题与展望

参考文献

致谢

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附录