纤维状硅灰石对消失模涂料性能的影响

 纤维状硅灰石对消失模涂料性能的影响

摘要：通过测试消失模涂料的工艺性能和工作性能，研究了纤维状硅灰石对消失模涂料性能的影响规律，结果表明纤维状硅灰石能改善消失模涂料的悬浮性、触变性和涂挂性等工艺性能以及提高涂料的烘干抗裂性、常温与高温抗弯强度和常温与高温透气性等工作性能。

   消失模铸造是一种制造技术，作为关键技术之一的涂料技术是制约其发展及推广的重要因素。耐火粉料是消失模涂料的主要组成部分，大约占50%以上，它直接影响着涂料的工艺性能和工作性能，它的物理化学性质在很大程度上决定了涂料的使用效Guo，因此研究并进而恰当地选取合适的耐火粉料是保证铸件质量的关键。其中耐火粉料的颗粒形状尤为重要，纤维状颗粒属于不等轴粒子，在涂料中起着特殊的作用。本文就纤维状硅灰石对消失模涂料性能的影响做了初步研究。

1  试验材料及试验方法

1.1试验材料

    试验用消失模涂料的耐火粉料为莫来石一硅灰石的组合，其中硅灰石占耐火粉料的比例为O—30%（质量分数）。

1.2涂料性能测试方法

1.2.1  涂料工艺性能测试方法悬浮率：采用柱塞量筒法测定。

    涂挂性：将实际使用的泡沫塑料模样浸涂后，用肉眼观察评价涂挂情况。

    烘干抗裂性：肉眼观察烘干后涂片的开裂情况。 常温抗弯强度：将涂片烘干后采用自制的测试装置测试涂片的抗弯强度，两支点间距为41mm.其原理如图3所示。

1．托盘天平2．加载物3．支点4．口5．涂片试样高温抗弯强度：将涂片烘干后，置于高温炉中于900 0GF加热lOmin，取出冷却后，用抗弯强度测试装置进行测试。不难看出，此处实际上测试的是涂片经高温后的残留抗弯强度，只在一定程度上反映涂料高温强度的变化趋势。

    常温透气性：采用STZ型透气性测定仪测定涂料的常温透气率。先在测型砂透气性用的标准试样筒端面涂抹一薄层凡士林，将涂片贴在涂有凡士林的端面上，然后将试样筒套在透气性测定仪的试样座上，Zui后在涂片上压上通孔压盖（如图4所示）后即可测试。先读出水柱高度，再从水柱压力和透气率的换算表上查得透气率涂料透气率测试装置。

    高温透气性：鉴于高温透气率的测试一方面比较困难，另一方面各种测试方法各有利弊，互相之间可比性较差，故本实验采取如下方法：先将烘干后的涂片试样置于高温炉中-于900℃下加热lOmin，取出冷却后再利用常温透气率的测试方法来测试其透气率，以此来衡量涂料的相对高温透气性大小。此方法简单易行，有较好的稳定性和数据重现性，彼此之间也有较好的可比性，在一些具体条件下能够反映涂料高温透气性的变化趋势。

2试验结果及分析2.1涂料的工艺性能2.1.1涂料的悬浮率。

    随硅灰石含量的增加，涂料悬浮率提高，悬浮性变好，从而在贮存过程中具有良好的防沉降能力。硅灰石特有的纤维状形态使它在涂料悬浮液中易于形成网状结构，这种结构使得粉料颗粒不易下沉。

2.1.2涂料的触变指数

    随硅灰石含量的增加，涂料触变指数提高，触变性变好。这可以理解为由于硅灰石的微观颗粒为不等轴的纤维状，在水悬浮体系中通常倾向于形成交错排列的网状或体型结构。而这种结构在受到诸如剪切力等外力作用时，可能被打散而形成新的结构，如平行排列等。当外力撤除后，颗粒重新交错排列，恢复成网状或体型结构。体现出针形和盘形的粒子比球形粒子产生较明Xian的触变效Guo的特征。

2.1.3涂挂性

    通过观察实际使用的EPS模样浸涂后的涂挂情况可以看出，随硅灰石含量的增加，滴淌量减少，EPS模上的涂层厚度增加。当硅灰石含量低于5%时，滴淌严重，涂层很薄；当含量在10%一20%时，

涂层平整、光洁、无堆积；而当含量高于25%时，基本上不滴淌，而涂层很厚。纤维状的硅灰石颗粒较球状颗粒有较大的比表面，表面能较高，在涂料体系中易于形成某种网状结构，这种结构使得较多载液包于其中，自由流动液体减少，涂料变稠。

2.2涂料的工作性能

2.2.1烘干抗裂性

    弯强度均随涂料中硅灰石含量增加而提高，且高温抗弯强度低于常温抗弯强度。同时，测常温抗弯强度时，观察涂片断裂时的挠度（或天平指针所摆的角度）可作为涂片的韧性指标；随硅灰石含量的增加，涂片的韧性亦有所提高，当含量达到25%以上时，挠度可达5mm。

    硅灰石的加入使得涂片强度提高，是因为纤维状硅灰石穿插于涂层的基体之上，形成网络状结构，相当于起到加强筋的作用。而高温抗弯强度低于常温抗弯强度则与高温状态下有Ji粘结剂烧失而耐火粉料尚未烧结有关。

2.2.3常温及高温透气性

    随硅灰石含量的增加，涂料的常温透气性和高温透气性均提高，且高温透气性高于常温透气性。因为当硅灰石含量超过10%时，此时它在骨料中的比例较大，大量的纤维状硅灰石容易在涂层中形成体型网状结构，从而形成更多的微观空隙连通区，使透气性提高。而高温透气性高于常温透气性则与高温状态下有Ji粘结剂的烧失有关。这里值得指出的是，当硅灰石含量低于10%时，烘干后的涂片有裂纹，硅灰石含量高，也即涂层对液态EPS的吸收能力增强。

3  结论

    (1)所用涂片的制作方法有较好的稳定性，从而为后续的测量工作提供了保证。

    (2)纤维状硅灰石颗粒属于不等轴粒子，它能提高消失模涂料的悬浮性、触变性及涂挂性等工艺性能，从而改善涂料的Cao作性能。

    (3)当涂料（莫来石一硅灰石系列）中硅灰石含量低于10%时，涂料的烘干抗裂性较差；当硅灰石含量超过10%时，随其含量的增加，涂料的抗弯强度和透气性提高。