水基消失模铸铁涂料的组分选择与制备研究

摘要

涂料是消失模铸造的关键技术之一,涂料的性能尤其是涂层的高温表面强度和高温透气性对消除消失模铸铁件的皱皮和碳缺陷有着重要影响。耐火粉料、悬浮剂和粘结剂是消失模铸造涂料的三大主要组分。本文利用具塞量筒、涂4粘度计、NDJ-1型旋转式粘度计、扫描电子显微镜(SEM)和ZTY智能透气性测试仪研究了耐火粉料粒度级配、悬浮剂以及粘结剂的种类和加入量对消失模铸造涂料悬浮性、表观粘度、流变性、触变性、透气性与表面强度的影响规律,并利用正交实验研究复配的悬浮剂和复配的粘结剂,研制出一种消失模铸铁涂料。得到了以下重要结论：(1)高岭土涂料随着粒径的减小,高岭土涂料的悬浮性、表观粘度都增大,其高温表面强度变化不大,其涂料的高温表面强度均低于25g/mm；高温透气性减小45％。铝矾土涂料随着粒径的减小,其悬浮性、表观粘度都增大,但是没有高岭土涂料高；铝矾土涂料的表面强度和透气性比高岭土涂料的高。(2)粒度为0.025mm滑石粉的加入能够改善高岭土涂料的表观粘度和触变性,但降低了涂层的高温表面强度和高温透气性。(3)随着悬浮剂木钠加入量的增加,涂料悬浮率提高,悬浮性增强。当加入量为0.7%时,涂料静置72h的悬浮率达到100%。木钠涂料的流体类型为屈服假塑性流体。通过悬浮剂的正交试验,得到悬浮剂复配配方为2%凹凸棒+木钠0.7%。(4)加入量在1%-4%之间变化时,增加PVA的含量可提高涂料的高温透气性,增加硫酸铝的含量可提高涂层的高温表面强度；等量PVA与硫酸铝相比,硫酸铝对涂料触变性的影响比PVA强。通过粘结剂的正交试验,得到粘结剂的复配配方为5%硫酸铝+3%PVA+5%硅溶胶。(5)消失模铸铁涂料的配方为：耐火粉料为75%铝矾土+20%高岭土+5%滑石粉,悬浮剂为2%凹凸棒+木钠0.7%,粘结剂为5%硫酸铝+3%PVA+5%硅溶胶,水适量,正辛醇微量。消失模铸铁涂料72小时后的悬浮率、高温透气率、高温表面强度、触变率、密度和高温抗裂等级分别为100%、347、363g/mm、22.12%、1.49g/cm3和Ⅰ级。浇注试验结果表明,本试验所研制的消失模铸铁涂料能够满足消失模铸造对涂料工艺性能和工作性能的相关要求。

目录

摘要

Abstract

1. 绪论

1.1 消失模铸造技术概述

1.2 消失模铸造技术发展概述

1.3 消失模铸造法国内外现状

1.3.1 国外消失模铸造技术发展概述

1.3.2 国内消失模铸造技术发展概述

1.4 消失模涂料概述

1.4.1 涂料在消失模铸造中的作用

1.4.2 消失模涂料的主要性能要求

1.4.3 消失模涂料的主要组成与作用

1.4.4 消失模铸造涂料国内外的研究现状

1.4.5 消失模铸造涂料的主要性能控制

1.5 本课题的研究意义

1.6 本课题的研究内容

2. 研究方法

2.1 实验原料与试剂

2.2 主要实验仪器与设备

2.3 消失模涂料的制备

2.4 实验方法

2.5 性能测试与表征方法

2.5.1 密度测试

2.5.2 表观粘度测试

2.5.3 悬浮性测试

2.5.4 涂刷性和抗滴淌性测试

2.5.5 涂料剪切应力限测试

2.5.6 流变性和触变性测试

2.5.7 透气性测试

2.5.8 表面强度测试

2.5.9 高温抗裂性测试

2.5.10 悬浮剂膨胀值测定

2.5.11 消失模涂料扫描电镜分析

2.6 技术路线

3. 耐火粉料对消失模铸铁涂料性能的影响

3.1 引言

3.2 实验耐火粉料性质

3.2.1 铝矾土耐火熟料性质

3.2.2 滑石粉性质

3.2.3 高岭土熟料性质

3.3 实验结果与分析

3.3.1 悬浮性

3.3.2 表观粘度

3.3.3 涂刷指数

3.3.4 表面强度

3.3.5 透气性

3.3.6 高温抗裂性

3.4 小结

4. 悬浮剂和粘结剂对消失模铸铁涂料性能的影响

4.1 悬浮剂结构特点

4.1.1 木质素磺酸钠结构特点

4.1.2 悬浮性

4.1.3 剪切应力限

4.1.4 流变性

4.2 悬浮剂的正交试验

4.2.1 交试验结果极差分析

4.3 粘结剂的性能特点

4.3.1 触变性

4.3.2 表面强度

4.3.3 透气性

4.4 粘结剂的正交试验

4.4.1 正交试验结果

4.4.2 正交试验结果极差分析

4.5 本章小结

5. 涂料配方试验和浇注试验

5.1 试验方案

5.1.1 涂料测试数据

5.2 浇注试验

5.2.1 试验材料

5.2.2 试验步骤

5.3 扫描电镜照片分析

5.4 本章小结

6. 结论

致谢

参考文献

在校期间发表论文