08 第八章_铸造涂料.pptx

第1页：第8章 铸造涂料（本章知识框架）

第8章 铸造涂料（本章知识框架）

【本章知识框架】

第2页：【导入案例】包头宏远公司的涂料应用

【导入案例】包头宏远公司的涂料应用

• 【导入案例】
• 包头宏远铸铁搪瓷有限公司以生产出口铸件及搪瓷铸铁件为主。铸件大部分是最大尺寸600mm、壁厚4.5~6mm、质量小于20 kg的薄壁板类件。要求铸件的轮廓清晰，表面粗糙度在Ra6.3以上，表面不得有砂眼、波纹等缺陷。多年来该公司一直沿用传统的湿型粘土砂手工造型，型砂粒度100/200目，回用旧砂70%~80%，新砂20%~30%，煤粉3%~5%混制面砂。由于长期反复使用造成型砂灰粉增高，透气性、湿强度降低，因而铸件浇不足、粘砂、掉砂、气孔等现象增多，表面粗糙，铸件废品率有时高达30%。
• 生产实践表明：在型腔表面喷涂该涂料后，型砂的性能大大改善，铸件表面质量明显提高，基本可满足Ra6.3的要求，铸件浇不足、粘砂、掉砂、气孔等铸造缺陷皆消失，废品率降至10%以下，为公司赢得了显著的经济效益。

第3页：【导入案例】（续1）

【导入案例】（续1）

【导入案例】经分析：该涂料具有良好的防粘砂能力，因此能明显提高铸件表面光洁度。耐高温性能好，可减少型砂中煤粉的加入量，小于3kg的薄壁小件甚至可不加煤粉，清砂十分容易。此外，该涂料还可使型腔表面强度提高，因而可消除冲砂现象。问题：铸造涂料在铸造生产中起到什么作用？

第4页：8.1 概述（涂料发展简史）

8.1 概述（涂料发展简史）

8.1概述☻1905年美国出现了最早的现代涂料的配方，开始广泛使用木炭粉、滑石粉、焦炭粉及煤灰等。☻20世纪60年代以后，各铸造厂在自行研制的基础上，进入了铸造涂料研究和生产专业化的新阶段，水基涂料及醇基涂料的开始商品化供应，并逐渐形成了新的铸造涂料体系。铸造涂料是涂覆于铸型（芯）表面上的涂料，是提高铸件表面质量的重要手段。

第5页：概述其主要特点

概述其主要特点

如下：①将流变学和胶体化学等新学科的理论用于铸造涂料的研究，对铸造涂料的认识不断深化；②铸造涂料的组成中不断采用各种新材料，包括耐火材料、粘结剂、表面活性剂等方面；③铸造涂料的制备逐步由简单的搅拌转到采用化工生产中的新工艺，除提供直接使用的涂料外，还可以制成膏剂或粉剂，以便于运输。由这些特点可以看出，铸造厂自行制备新型铸造涂料是不可取的，当前的趋势是采用专业制造厂提供的商品铸造涂料。

第6页：8.2对铸造涂料的要求在实际的铸造生产中

8.2对铸造涂料的要求在实际的铸造生产中

，铸造涂料应满足如下要求：①较高的触变性及覆盖性。即在上涂料时能变稀，易涂刷，刷完后，涂料能很好地粘附于垂直的型壁上，不往下流淌，刷痕可自动平复。②较好的悬浮稳定性及分散性。涂料的耐火骨料应足够细，这样才能使涂料在一定时间内不发生沉淀，保证其性能稳定。③适宜的渗透性。涂料渗入砂型的深度与砂型透气性和涂料的粘度有关。

第7页：对铸造涂料的要求

对铸造涂料的要求

④足够的耐急热性和高温稳定性，浇注后涂料虽被急剧加热，但能经受住热应力的作用，涂料层不开裂，并有一定的强度。⑤各种原材料资源丰富，成本低廉，且对人体无害。

第8页：8.3铸造涂料的作用

8.3铸造涂料的作用

在不同场合下，铸造涂料分别具有以下作用：①提高铸件表面粗糙度。铸造涂料中具有高耐火度和化学不活泼的微粉颗粒填充了砂型（芯）表面上的孔隙，阻止液态金属渗入，并防止与砂型发生化学反应，从而可以预防机械粘砂和化学粘砂，使铸件表面光洁。②保证铸件表面合金成分符合技术要求。铸造涂料中配有浇注时能产生特定气氛的组分，如浇注不锈钢铸件时防止表面增碳，在铸造涂料中配入Fe2O3、MnO2或Cr2O3等氧化剂，以便在浇注时，型腔中能形成氧化性气氛CO2，从而防止铸件表面渗碳。

第9页：铸造涂料的作用

铸造涂料的作用

③提高铸件表面性能及内在质量。在铸造涂料中配入与所浇注合金的晶型相接近的金属组分，在合金凝固过程中起结晶核心作用，而使铸件表面晶粒细化，如用钛粉细化锡青铜的晶粒，用氧化钴粉细化有色金属蜗轮叶片。④控制铸件的冷却速度。在铸造涂料中配入不同导热系数的耐火骨料，使铸型表面具有激冷、保温或发热的性能，以适应不同铸件对铸型的特殊要求。

第10页：铸造涂料的作用（续1）

铸造涂料的作用（续1）

铸造涂料的作用⑤使铸件表面合金化。在铸造涂料中配入合金元素，浇注后，涂料中的合金元素可以渗入到铸件表面，使铸件表面合金化，因而具有某些特殊性能，如耐磨耐蚀等。⑥为铸件提供变形层，从而减少铸件的开裂。⑦可降低对原砂的要求。由于铸型不直接与液态合金相接触，可以就近采用本地质量较差的原砂，而用铸造涂料弥补其不足。

第11页：8.4铸造涂料

8.4铸造涂料

所用的原材料虽然铸造涂料所用的原材料品种繁多，但主要包括耐火骨料、载体和其它附加物（如悬浮稳定剂、润湿剂、分散剂、粘结剂等）。1.耐火骨料粉状耐火骨料是铸造涂料的主要组成部分，骨料应按铸件的材质、大小及其壁厚选用，选择骨料时应考虑以下因素：骨料的耐火性、粒度和形状、密度、热膨胀性、与铸造合金的化学反应能力、与型砂的反应能力、导热性、发气性以及来源和成本等。

第12页：耐火骨料

耐火骨料

• ☻耐火性骨料的耐火性通常包括两方面的内容：
• 骨料的熔点或软化点，即其耐受高温的能力，也就是耐火度
• 高温化学稳定性，即其在高温下耐受其他氧化物侵蚀的能力。对于铸造用的涂料，骨料在高温下是否易于烧结有着特别重要的意义。骨料的烧结性能与其耐火度、高温化学稳定性、颗粒的细度等因素有关。▲耐火骨料的耐火度和高温化学稳定性并非越高越好

第13页：耐火骨料的颗粒尺寸

耐火骨料的颗粒尺寸

• 耐火骨料☻颗粒尺寸
• 一般说来，骨料的颗粒越细，则涂料的悬浮稳定性越好，涂料层的烧结性能也会越好。另一方面，骨料越细，则所需的粘结剂越多，涂料层也较易于开裂。
• 要使涂料层中的骨料颗粒排列致密，最好能使较细的颗粒镶嵌于较粗的颗粒之间。因而，粒度的分布宜分散而不宜集中。
• 用于一般砂型（芯）的涂料的骨料粒度以200目、270目、320目三种配合使用为好。

第14页：耐火骨料

表8-1：下表列出相关数据。

耐火骨料

铸造上使用的涂料，根据涂料中骨料的不同，可将涂料分为石墨粉涂料、刚玉粉涂料、锆英粉涂料使用范围密度（g/cm3）基本成分名称熔点（℃）化学式铸铁件1.6~1.8—C焦炭粉各种铸铁件、铜（铝）合金铸件2.1~2.3>3000C石墨粉铸铁件、铸钢件2.651710SiO2石英粉厚大铸钢（铁）件、高合金钢铸件4.0~4.82430ZrSiO4锆英粉大型铸钢件、合金钢铸件3.92050Al2O3刚玉粉高锰钢铸件、高铬钢铸件3.5~3.72800MgO煅烧镁砂粉中小型铸钢件、小型合金钢件2.6左右>1770—高铝熟料粉铝合金铸件、薄壁小铸铁件2.71550Mg2Si4O10(OH)2滑石粉表8-1常用作铸造涂料的骨料材料

说明：本页源表格数据存在粘连，未作切分还原，原文数据如下——耐火骨料铸造上使用的涂料，根据涂料中骨料的不同，可将涂料分为石墨粉涂料、刚玉粉涂料、锆英粉涂料使用范围密度（g/cm3）基本成分名称熔点（℃）化学式铸铁件1.6~1.8—C焦炭粉各种铸铁件、铜（铝）合金铸件2.1~2.3>3000C石墨粉铸铁件、铸钢件2.651710SiO2石英粉厚大铸钢（铁）件、高合金钢铸件4.0~4.82430ZrSiO4锆英粉大型铸钢件、合金钢铸件3.92050Al2O3刚玉粉高锰钢铸件、高铬钢铸件3.5~3.72800MgO煅烧镁砂粉中小型铸钢件、小型合金钢件2.6左右>1770—高铝熟料粉铝合金铸件、薄壁小铸铁件2.71550Mg2Si4O10(OH)2滑石粉表8-1常用作铸造涂料的骨料材料

第15页：耐火骨料（续1）

耐火骨料（续1）

• 耐火骨料(1)焦炭粉廉价的碳质材料，优点是熔点高，对各种高熔点的铸造合金都能耐受。由于会使钢增碳，主要用于铸铁涂料。(2)石墨粉
• 优点：耐火性能极佳，而且不为液态金属所润湿
• 缺点：
• 沾在皮肤或衣物上以后，不易洗净;
• 耐火度太高、难以烧结，无论加入何种辅助材料，都不能使涂料层的高温强度明显提高，涂料易于剥落而造成铸件缺陷;
• 易吸收辐射热且热导率高，有时促进夹砂缺陷的形成。(3)石英粉耐火性能适当，易于烧结，长期以来被广泛采用的骨料。

第16页：耐火骨料（续2）

耐火骨料（续2）

• 耐火骨料(4)锆英粉
• 目前仍是采用最广、效果最好的骨料。锆英粉的耐火度高，高温下的热稳定性好，但易于烧结，而且热膨胀又很少，兼有这些特点的材料是很难得的。
• 以锆英粉为骨料的涂料，高温强度很好，不易剥落，在工业发达国家，锆英粉涂料使用甚广。但锆英砂的贮量不多。(5)刚玉粉耐火度高，但在加有适当的辅助材料后易于烧结，是很好的骨料。由于价格昂贵，对于一般铸钢件用的涂料，可用A12O3含量较高的高铝熟料粉代替刚玉粉。

第17页：耐火骨料（续3）

耐火骨料（续3）

耐火骨料(6)煅烧镁砂粉主要成分是MgO，其耐火度高，高温化学稳定性好，MnO、SiO2、FeO等与其作用不形成熔点很低的物质，用于配制高锰钢铸件用的涂料尤为适宜。(7)高铝熟料粉高铝熟料是将高铝矾土在1400℃以上的高温下煅烧而得到的，主要矿物组成为莫来石、刚玉和玻璃相，各相的含量决定于熟料的铝硅比（A12O3/SiO2）。高铝熟料粉的耐火度一般均在1770℃以上，价格非常便宜。

第18页：载体

载体

(8)滑石粉滑石是富镁岩石（如橄榄岩、蛇纹石岩、辉石岩、菱镁岩、白云石岩等）经热液变质而成的，也是菱镁矿和白云石中常见的杂质矿物。质软而有滑腻感，加热至870℃时开始脱除化合水，950℃左右全部脱水，熔点约为1550℃。2.载体载体是涂料的重要组成部分，铸造涂料中所用的载体主要是水、醇类和氯代烃类三种。以水作载体时，其脱除方式是烘干或晾干；以醇类作载体时，点火将其烧掉；以氯代烃作载体时，则让其自行挥发。

第19页：载体的工作环境要求

表8-2：下表列出相关数据。

载体的工作环境要求

载体工作环境中允许的最大浓度（ppm）闪点（℃）沸点（℃）密度（g/cm3）分子式名称不限不燃1001.0H2O水20015.564.70.79CH3OH甲醇100016.178.30.79C2H5OH乙醇40021.182.30.78(CH3)2CHOH异丙醇500不燃40.11.33CH2Cl2二氯甲烷100不燃86.71.45C2HCl3三氯乙烯50不燃61.21.48CHCl3三氯甲烷表8-2铸造涂料常用载体

说明：本页源表格数据存在粘连，未作切分还原，原文数据如下——载体工作环境中允许的最大浓度（ppm）闪点（℃）沸点（℃）密度（g/cm3）分子式名称不限不燃1001.0H2O水20015.564.70.79CH3OH甲醇100016.178.30.79C2H5OH乙醇40021.182.30.78(CH3)2CHOH异丙醇500不燃40.11.33CH2Cl2二氯甲烷100不燃86.71.45C2HCl3三氯乙烯50不燃61.21.48CHCl3三氯甲烷表8-2铸造涂料常用载体

第20页：载体（续1）

载体（续1）

• 载体(1)水
• 优点：
• 极为便宜
• 水是良好的载体并有极性，用以作涂料的载体时，较易控制涂料的流变性。
• 水基涂料为触变性胶态分散体，具有良好的使用性能。
• 缺点：成运载任务之后难以脱除，一般都需烘干，晾干则需数小时到十几小时

第21页：载体（续2）

载体（续2）

• 载体(2)醇
• 醇是易燃的物质，以其为载体的涂料，点火即燃烧而脱除载体，可在数分钟内完成施涂及干燥等过程，生产周期短，但醇的价格较高，且应注意防火。
• 目前，可行的方案是采用混合醇作为载体。在刷涂或蘸涂的涂料中，可用工业酒精和甲醇的混合液为载体，以改善涂料的点燃性。(3)氯代烃
• 氯代烃都是易挥发的，用其作载体的涂料，施涂后10min之内即可自干。
• 氯代烃较强的毒性，使用氯代烃基涂料时，应注意工作场所的通风。

第22页：水基涂料中的其它组分

水基涂料中的其它组分

• ☻粘结剂和悬浮稳定剂为提高涂料层的强度和涂料层与砂型表面的结合强度，以便牢固地粘附于铸型（芯）的表面上，涂料中需加有适当的粘结剂。常用于水基涂料的有如下几种(1)膨润土
• 膨润土是很好的常温粘结剂，加热到700℃以上，即开始出现玻璃体，在1000℃以上明显软化，这对于促进涂料中骨料的烧结极为有利，因而也是很好的高温粘结剂。

第23页：水基涂料中的其它组分（续1）

水基涂料中的其它组分（续1）

• 水基涂料中的其它组分
• 在水基涂料中，膨润土最重要的功能是利用其离子吸附作用而使胶态分散体（涂料）中形成网架结构，从而使涂料具有触变性。图8.1膨润土颗粒表面的扩散双电层阳离子以扩散的形式分布，在膨润土表面附近形成扩散双电层▲膨润土颗粒表面附近形成扩散双电层及其颗粒在分散体中带着吸附水层移动，是使涂料具有触变性的基本条件

第24页：水基涂料中的其它组分（续2）

水基涂料中的其它组分（续2）

• 水基涂料中的其它组分(2)羧甲基纤维素钠（CMC）(3)海藻酸钠[(NaC6H7O6)n]海藻酸钠是黄色至棕色粉末，溶于水即成胶状液体。(4)聚丙烯酰胺（PAM）
• 聚丙烯酰胺为无味、无臭的白色粉末，是线性非离子型高分子聚合物，分子量可由数万到数千万。
• 水基涂料中宜选用分子量较低的，分子量太高时不易溶解。1%的聚丙烯酰胺水溶液，在50℃以下加NaOH进行水解，可得到水解聚丙烯酰胺和聚丙烯酸钠的共聚物，用于涂料更为适宜。

第25页：水基涂料中的其它组分（续3）

水基涂料中的其它组分（续3）

水基涂料中的其它组分(5)水玻璃水玻璃在800℃以下有粘结作用，在800℃以上，因出现液相而致粘结能力下降，但却又有助于骨料颗粒的烧结。因此，在涂料中，水玻璃是良好的中温/高温粘结剂。☻其它处理剂除粘结剂和悬浮稳定剂料中通常都需加入一些其它处理剂，以改善其工艺性能，它们主要包以外，水基涂括电解质、活性剂和防腐剂等。

第26页：水基涂料中的其它组分（续4）

水基涂料中的其它组分（续4）

• 水基涂料中的其它组分(1)电解质常用于水基涂料的电解质主要有：纯碱、四磷酸钠、焦磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸氢钠等。特殊情况下，也可用工业食盐或氯化钙。(2)活性剂
• 在涂料对铸型（芯）的附着能力不佳，即涂挂性不好时，可在涂料中加入活性剂以改善其附着能力。
• 常用的活性剂为烷基磺酸钠或洗衣粉(3)防腐剂水基涂料的组成中，往往会有易于发酵的物质，在此情况下应加入防腐剂，以免在贮存过程中变质。通常采用的防腐剂有苯酚、甲醛或苯甲酸钠等，其加入量为0.2%~0.5%。

第27页：醇基涂料中的其它组分

醇基涂料中的其它组分

• (1)悬浮稳定剂醇基涂料中所用的悬浮稳定剂，以有机膨润土的效果为最好(2)粘结剂
• 醇基涂料的常温强度主要是依靠能溶于醇的树脂、松香和纤维素衍生物等，使涂料在高温下具有强度的则是水解硅酸乙酯和各种粘土类物质。
• 诺沃腊克型酚醛树脂是醇基涂料中最常用的粘结剂。
• 甲阶酚醛树脂也溶于醇，因而也可作为醇基涂料的粘结剂与水基涂料相比，醇基或氯代烃基涂料是完全不同的体系，只有骨料是通用的。

第28页：氯代烃基涂料中的其它组分

氯代烃基涂料中的其它组分

(1)悬浮稳定剂多种牌号的有机膨润土都能在中氯代烃中溶胀，而且得到的胶液稳定，因此，有机膨润土是氯代烃基涂料中最适宜的悬浮稳定剂。(2)粘结剂醋酸纤维素酯和乙基纤维素都可用作氯代烃基涂料中的粘结剂，但价格都很贵。

第29页：8.5.1 涂料的流变性能及检测

8.5.1 涂料的流变性能及检测

• 8.5.1造涂料的流变性能及检测1.粘土砂干型涂料
• 在化学粘结砂问世以前，重要的铸件或大型铸件都是用粘土砂干型制造的。传统的涂料就是适用于粘土砂干型的涂料，而且都是以水为载体的。
• 与化学粘结砂型相比，粘土砂干型的强度很低，所用的涂料也只能是低强度的
• 如用强度太高的涂料，则在干燥过程中发生体积变化时，所依附的铸型不足以制约其变形。结果，涂料层就会开裂、翘起、乃至剥落。
• 由于粘土砂干型强度低，而所制造的铸件又是重要的铸件或大型铸件，所以我们希望通过上涂料能使铸型的表面强度有所增强。

第30页：粘土砂干型涂料

粘土砂干型涂料

图8.3粘土砂干型用传统涂料时渗入的情形出于以上考虑，粘土砂干型所用的涂料，应能渗入砂型的表层以下，最好是涉及3~4个砂粒

第31页：化学粘结砂型的涂料

化学粘结砂型的涂料

• 化学粘结砂型的强度比粘土砂干型高得多，不需要借助涂料来增强。与此相反的是：如将用于粘土砂干型的涂料用于化学粘结砂型，由于渗入的水分会破坏砂粒间的粘结桥，将会使砂型表面强度显著降低。
• 化学粘结砂型的另一特点是可大大缩短烘干时间或完全取消烘干工序。但是，上涂料所渗入的水却需要烘干，渗入的水越多，烘干的时间也越长，这将不符合化学粘结砂的工艺要求。

第32页：化学粘结砂型的涂料（续1）

化学粘结砂型的涂料（续1）

化学粘结砂型的涂料用于化学粘结砂的水基涂料，应该与粘土砂干型所用的涂料大不相同。这主要表现在三个方面：①要求涂料的固体含量要高，作为载体的水要尽量减少，从而使带到砂型上去的水很少。一般的涂料，固体含量应在65%以上，有时可高达80%②涂料渗入应少，以不超过一个砂粒为好，以求将水分对粘结桥的破坏作用减到最小③涂料层的强度要高，应与砂型的强度匹配，使涂料层附着牢固

第33页：铸造涂料的流变性能与渗入要求

铸造涂料的流变性能与渗入要求

铸造涂料的流变性能及检测涂料渗入应少，以不超过一个砂粒为好，以求将水分对粘结桥的破坏作用减到最小图8.4化学粘结砂型用涂料时渗入的情形

第34页：铸造涂料的流变性能及检测

铸造涂料的流变性能及检测

提高涂料的固体含量并使涂料的渗入少，是不难做到的。但是，涂料的粘度必将随之显著的增高，因此，如何施涂就成了问题。可幸的是，控制涂料的流变性能，为解决这个问题提供了途径。在一定的条件下，可以使高粘度的胶态分散体（涂料）具有剪切稀释的特性，即：在剪切作用下，分散体的粘度可以大幅度下降。也就是说，尽管涂料原始的粘度很高，但在搅拌作用下或施涂过程中（刷、喷、抹、蘸等操作都对涂料有剪切作用），粘度可以变得很低，施涂以后，作用停止，粘度又可恢复。

第35页：牛顿流体的流变特性

牛顿流体的流变特性

牛顿流体是服从内摩擦定律的流体，在受到剪切作用时，无论剪切速率如何，剪切应力和剪切速率之比都是常数，其特性在应力—速率图上是通过原点的直线，见图8.5。牛顿流体是可用应力—速率两个坐标描述的，当然与剪切时间无关，故其粘度也不随剪切时间的长短而改变。图8.5牛顿流体的流变特性

第36页：假塑性流体的流变特性

假塑性流体的流变特性

随着剪切速率的增加，其粘度下降。这就是所谓的“剪切稀释”特性。曲线不通过原点，只有在剪切应力值达到某一数值后，流体才开始流动。当特性为曲线a时，极小的剪切应力就能使流体流动假塑性流体的流变特性曲线见图8.6图8.6假塑性流体的流变特性

第37页：假塑性流体的流变特性（续1）

假塑性流体的流变特性（续1）

假塑性流体的流变特性▲假塑性流体的两个特点：图8.7假塑性流体的粘度变化①涂料一经搅拌，其粘度就降低，在匀速搅拌时，粘度是定值，不会因搅拌时间延长而变化。停止搅拌，其粘度立即恢复②涂料所受的搅拌越强烈，即剪切速率高，则粘度下降的幅度越大

第38页：触变性流体的流变性

触变性流体的流变性

• 触变性流体也有明显的剪切稀释特性，但与假塑性流体有重要的差别，那就是它具有时间相关性。
• 触变性流体是具有时间相关性的非牛顿流体，其粘度既与剪切时间有关，又与剪切速率的大小有关。剪切速率越高，则粘度愈低，粘度的下降也越快。

第39页：在剪切速率不变的情况下

在剪切速率不变的情况下

，触变性流体的粘度会随剪切时间的延长而逐渐降低，到某一极限值后才趋于恒定触变性流体的流变性图8.8触变性流体的粘度变化停止剪切以后，其粘度也不能象假塑性流体那样立即恢复，而要经一段时间逐步恢复

第40页：触变性流体中的结构

触变性流体中的结构

• 触变性流体之所以具有的剪切稀释特性和时间相关性，是因为流体中有结构。在以水为载体的胶态分散体中，如加有具有离子交换能力的膨润土及适当的电解质和有机处理剂，则分散体内部就可能形成结构。
• 当膨润土和有机处理剂很好地涂覆于骨料的表面时，由于膨润土表面附近形成扩散双电层，并带着吸附水层随之一起运动，整个颗粒就具有胶体颗粒的特性，其表面有吸附水层，并带有负电荷。在此情况下，通过加入适当的电解质并控制介质的pH值，就可以控制其电动电位，使带负电荷的颗粒不聚结下沉，从而使涂料有很好的悬浮稳定性。

第41页：触变性流体中的结构（续1）

触变性流体中的结构（续1）

• 触变性流体中的结构
• 骨料颗粒的形状是很不规则的，其表面性质因而是很不均一的。尖角部分，涂覆的膨润土和处理剂很少，甚至有裸露的尖端，因而电荷密度较平面处小得多。图8.9涂料中的结构示意图1-活性中心；2-骨料颗粒；3-吸附水层；4-自由水由于颗粒的尖角部斥力小，就成了易于彼此相接的部位；平面部分因带有密度较大的相同负电荷而相斥分离，结果形成网架结构

第42页：触变性流体中的结构有结构的流体

触变性流体中的结构有结构的流体

，在剪切作用下结构可以破坏，但破坏结构需经一定的时间逐步做到。这就解释了图8.7左半部所示的在匀速搅拌下粘度逐步下降的情形。结构完全破坏后，继续搅拌，粘度也就不继续下降。剪切停止后，结构的恢复同样也需一定的时间，故其粘度的恢复也是逐步的，见图8.7右半部。假塑性流体中没有结构，因而也没有时间相关性

第43页：8.5.3涂料的流变性能及检测

8.5.3涂料的流变性能及检测

• 1.涂料流变性能的选择
• 高固体含量的涂料，在静置状态下的粘度是很高的。为便于施涂，必须要求其有剪切稀释特性。
• 只有水基涂料才能使其颗粒带电荷，才具有触变性。醇的极性极差，难以使其颗粒带电荷，因而不可能具有触变性。要使其有剪切稀释特性，只能使其有假塑性流体的特征。
• 采用刷涂方法时，施涂以后涂料层表面上往往有明显的刷痕。在此情况下，通常希望涂料是触变性的，施涂以后涂料的粘度并不立即恢复，而有一逐步增高的过程。这样，就可以使刷痕在一定的程度上消失，得到比较平的表面。

第44页：涂料流变性能的选择

涂料流变性能的选择

• 如施涂表面以大平面为主，则应使涂料的粘度恢复较慢，以得到比较平的表面；如施涂表面以垂直面为主，则应要求涂料粘度很快恢复以避免流淌，而且以采用具有假塑性特征的涂料为好。
• 采用蘸涂法时，不会产生刷痕，主要的问题是防止涂料流淌，希望蘸上涂料后其粘度立即恢复，故以采用有假塑性特征的涂料为好。
• V法造型和聚苯乙烯气化模铸造所用的涂料，其情况与用于各种砂型者大不相同。

第45页：涂料的流变性能的检测到目前为止

涂料的流变性能的检测到目前为止

，还不可能准确的测定非牛顿流体的流变特性，只能近似的检测其是否有剪切稀释特性和时间相关性。☻时间相关性的检测在剪切过程中测定流体的粘度变化是极困难的。但是，将涂料充分搅拌后，测定其粘度的恢复与停置时间的关系则是可行的，因此，可以测定图8.6和图8.7的后半部，即停止搅拌后的粘度恢复的情况。

第46页：涂料的流变性能及检测

涂料的流变性能及检测

取1000mL涂料，用搅拌机高速搅拌10min，停止搅拌后立即将其分装于10个100mL的小烧杯中，每隔2min取一小烧杯用旋转粘度计测定其粘度。由粘度变化的情形，即可知涂料是否有时间相关性。如放置不同时间的涂料的粘度基本相同，即说明是非时间相关的；相反，粘度逐渐增大则说明是时间相关的。

第47页：涂料流变性能的检测

涂料流变性能的检测

涂料的流变性能的检测☻剪切稀释特性的判断在进行上述试验时，每一小烧杯涂料均用同一转子、用不同的转速测定粘度。如果用不同转速测得的粘度相同，则说明其无剪切稀释特性。如同一小烧杯涂料用高转速测定时粘度值低，低速测定时粘度值高，则可判定涂料有剪切稀释特性。由不同转速测得的粘度值的差，判断剪切稀释作用的强弱。

第48页：涂料流变性能的检测（续）

涂料流变性能的检测（续）

• 涂料的流变性能的检测☻涂料颗粒所带电荷的检测
• 胶态分散体中的颗粒带有负电荷，是其内部具有结构的重要证据之一，因而可以和时间相关性及剪切稀释特性结合起来，判断涂料的触变性。
• 颗粒是否带有电荷及其电荷的密度，可用电泳方法判定。用U形刻度管，向其中注入待测涂料使两侧的高度均距管端50mm，再在两侧涂料上方注蒸馏水，然后将两块铜质极板分别置两侧蒸馏水中，并加以直流电压，见图8.10

第49页：涂料的流变性能及检测（续1）

涂料的流变性能及检测（续1）

涂料的流变性能及检测图8.10涂料的电泳试验由涂料颗粒在电场中向正极方面移动，可以判断颗粒带负电荷由颗粒开始运动的临界电压及颗粒在相同电压、电流作用下运动的速度，可以间接估计颗粒所带电荷的密度和电动电位。

第50页：涂料的流变性能及检测（续2）

涂料的流变性能及检测（续2）

涂料的流变性能及检测☻流变特性的判断如涂料有剪切稀释特性而且又时间相关，则认定其具有触变性。如涂料有剪切稀释特性但非时间相关，则认定其具有假塑性特性。【例8-1】水基涂料流变特性的检测用大烧杯取1000mL水基涂料，置搅拌机下以高速搅拌10min，停止搅拌后立即将其分装于10个100mL的小烧杯中，每隔2min取一小烧杯用NDJ-1型旋转粘度计测定粘度。测定粘度时用3号转子，分别以6r/min、12r/min和30r/min的转速测定粘度，结果见图8.11。

第51页：涂料的流变性能及检测（续3）

涂料的流变性能及检测（续3）

涂料的流变性能及检测图8.11水基涂料的粘度变化①将涂料充分搅拌后经不同静置时间测得的粘度值基本恒定，无论转子转速为何值均有此特性性是时间相关的这种涂料的流变②在其它条件相同的情况下，转子转速提高，则粘度值降低。涂料具有明显的剪切稀释特性▲这种水基涂料具有触变性③涂料颗粒在电场中向正极运动

第52页：涂料的流变性能及检测（续4）

涂料的流变性能及检测（续4）

涂料的流变性能及检测【例8-2】醇基涂料流变特性的检测取某种醇基涂料进行测试，试验方法与前述相同，考虑到醇基涂料的粘度比水基涂料低得多，采用2号转子进行测定，测试结果见图8.12。

第53页：涂料的流变性能及检测（续5）

涂料的流变性能及检测（续5）

涂料的流变性能及检测图8.12醇基涂料的粘度变化①将涂料充分搅拌后经不同静置时间测得的粘度值基本恒定，无论转子转速为何值均有此特性②涂料有明显的剪切稀释特性③涂料中的颗粒在电场中无电泳现象流变特性是非时间相关的▲该种涂料具有假塑性特征

第54页：8.6 铸造涂料的使用

8.6 铸造涂料的使用

8.6铸造涂料的使用为了制得表面质量良好的铸件，当然首先应要求涂料本身的质量优良，但对于采用适当的施涂方法和正确规定涂料层的厚度等也决不能忽视。

第55页：8.6.1施涂方法

8.6.1施涂方法

1.喷涂喷涂是高效的的施涂方法，涂料层也比较均匀适用于铸造涂料的喷涂设备主要有两种☻无气喷枪采用此种设备时，将涂料置压力容器中，用压缩空气将其加压，通过喷嘴喷出。因为没有气体，喷涂铸型的深腔部分时，其中不会建立压强，因而也不会影响施涂。喷嘴多用硬质合金制造，以提高其使用寿命。

第56页：施涂方法

施涂方法

☻低压热空气喷涂装置运载液滴的气流由便携式涡轮压缩机供给，其压强一般为35~75kPa。压缩空气时所产生的热可使其温度比环境温度高20℃以上，这对于促进水基涂料的干燥十分有利。采用低压喷涂，可完全消除雾滴、飞溅和回弹。据报道，可节省涂料40%。此外，低压喷枪的喷嘴直径较大，在生产条件下不易造成堵塞。

第57页：施涂方法（刷涂）

施涂方法（刷涂）

施涂方法2.刷涂刷涂是最简单的方法，适用于单件或小量生产的铸造厂采用。高固体含量的水基涂料，应该用油漆刷施涂，刷后留下的刷痕一般可自行流平消失。醇基涂料的粘度低，宜采用柔软的掸笔施涂。高固体含量的醇基涂料，一般都具有假塑性特性，施涂后粘度立即提高，刷痕很难避免。

第58页：施涂方法（蘸涂）

施涂方法（蘸涂）

• 施涂方法3.蘸涂
• 蘸涂是最快的施涂方法，特别适用于大量生产的芯子，还可以借助于输送带或自动蘸涂机实现施涂作业的机械化。
• 大量生产条件下采用蘸涂工艺时，应特别重视涂料密度、粘度和流变性能的一致性。蘸槽应有充分的搅拌装置，使槽中涂料保持轻微的运动，以便于蘸涂。
• 醇基涂料蘸后粘度立即增高，一般无流淌现象，涂料层表面比刷涂平整，从这一点看，醇基涂料最适于蘸涂。水基涂料蘸后，粘度的增高是逐步的，流淌现象很难避免，通常在辅助工位用空气喷嘴吹扫。

第59页：施涂方法（续1）

施涂方法（续1）

施涂方法4.淋涂淋涂是使涂料经多孔的喷淋头形成许多细流，工件自下方通过即可达到施涂的目的。此法主要用于芯子。5.抹涂6.流涂抹涂时用膏状涂料，用棉丝蘸涂料抹于铸型(芯)表面上。抹涂可以得到表面质量良好的涂料层。流涂用于自硬砂铸型，适用于批量生产的条件。铸型到达施涂工位后，用机械手将其倾斜，用管子将涂料浇到铸型上，多于的涂料沿倾斜的铸型流向涂料槽。

第60页：8.6.2 涂料的用量

8.6.2 涂料的用量

8.6.2涂料的用量在铸件面积一定的情况下，涂料的用量决定于涂料层的厚度和需涂覆的面积。涂料层的厚度是一个重要的参数，应根据铸件的材质、壁厚，铸型（芯）的表面状况等因素予以确定。1.涂料层的厚度干态厚度将比湿态厚度少30~50%，但考虑到施涂时测量湿态厚度比较方便，一般宜以湿态厚度作为控制参数。

第61页：涂料的用量关于涂料层厚度的选取

表8-4：下表列出相关数据。

涂料的用量关于涂料层厚度的选取

• ，可参考表8-4的建议值。涂层厚度（mm）铸件类型0.15~0.30薄壁铸件0.30~0.75中型铸件0.75~1.0厚壁铸件1.0~2.0特厚铸件表8-4涂层厚度建议值
• 铸铁件选用较小的值，铸钢件和铜合金铸件选用较大的值。型砂较粗或舂实密度较低者，选用较大的值，反之则选用较小的值。
• 每次施涂的厚度以不超过0.3mm为宜，需较厚的涂料层时，应分层多次施涂。且再次施涂时，应在前一层涂料载体基本脱除之后进行。

说明：本页源表格数据存在粘连，未作切分还原，原文数据如下——涂料的用量关于涂料层厚度的选取，可参考表8-4的建议值。涂层厚度（mm）铸件类型0.15~0.30薄壁铸件0.30~0.75中型铸件0.75~1.0厚壁铸件1.0~2.0特厚铸件表8-4涂层厚度建议值铸铁件选用较小的值，铸钢件和铜合金铸件选用较大的值。型砂较粗或舂实密度较低者，选用较大的值，反之则选用较小的值。每次施涂的厚度以不超过0.3mm为宜，需较厚的涂料层时，应分层多次施涂。且再次施涂时，应在前一层涂料载体基本脱除之后进行。

第62页：涂料的用量

表8-5：下表列出相关数据。

涂料的用量

2.需涂覆的面积确定涂料层厚度以后，根据各种涂料使用状态的密度，就可算出每千克涂料所能涂覆的面积。这一数据是估计涂料用量的基础。计算时，应考虑有一小部分涂料会渗入铸型，其实际数值决定于砂型状况和涂料的渗入能力。表8-5给出了几种常用涂料的参考数据，表中数据已按高固体含量涂料的特点考虑了渗入铸型的情况。

说明：本页源表格数据存在粘连，未作切分还原，原文数据如下——涂料的用量2.需涂覆的面积确定涂料层厚度以后，根据各种涂料使用状态的密度，就可算出每千克涂料所能涂覆的面积。这一数据是估计涂料用量的基础。计算时，应考虑有一小部分涂料会渗入铸型，其实际数值决定于砂型状况和涂料的渗入能力。表8-5给出了几种常用涂料的参考数据，表中数据已按高固体含量涂料的特点考虑了渗入铸型的情况。

第63页：涂料层厚度的选取

表8-5：下表列出相关数据。

涂料层厚度的选取

涂料的用量涂料层厚度(mm)涂料密度(g/cm3)涂料特征2.01.00.750.300.150.240.450.631.432.52.0水基，锆英粉0.280.540.711.632.851.75水基，高铝熟料粉0.330.660.861.973.451.45水基，石墨粉0.310.610.801.843.201.55水基滑石粉，0.290.560.741.682.941.70醇基，锆英粉0.320.630.831.903.301.50醇基，高铝熟料粉0.410.791.042.384.201.20醇基，石墨粉0.340.660.861.973.451.45醇基，氧化镁粉表8-5每千克涂料所能涂覆的面积(m2)

说明：本页源表格数据存在粘连，未作切分还原，原文数据如下——涂料的用量涂料层厚度(mm)涂料密度(g/cm3)涂料特征2.01.00.750.300.150.240.450.631.432.52.0水基，锆英粉0.280.540.711.632.851.75水基，高铝熟料粉0.330.660.861.973.451.45水基，石墨粉0.310.610.801.843.201.55水基滑石粉，0.290.560.741.682.941.70醇基，锆英粉0.320.630.831.903.301.50醇基，高铝熟料粉0.410.791.042.384.201.20醇基，石墨粉0.340.660.861.973.451.45醇基，氧化镁粉表8-5每千克涂料所能涂覆的面积(m2)

第64页：涂料的用量（续1）

涂料的用量（续1）

涂料的用量3.铸件的表面积铸件的表面积实际上就是需要涂覆的铸型和芯的表面积的和，可据此计算涂料的用量。铸件的实际表面积是可以计算的，但是十分繁琐，在铸件品种多，形状又复杂时，更是不胜其烦。如能按铸件的结构特点及其壁厚估计每吨铸件的总表面积，即使不太准确，也可以作为安排材料计划和估计生产成本的依据。计算和统计资料表明，就实际生产的铸件而言，每吨铸件的总表面积与其壁厚有一定的相依关系，见图8.13。

第65页：涂料的用量（续2）

涂料的用量（续2）

涂料的用量图8.13铸件的表面积与其壁厚的关系

第66页：本章小结

本章小结

• 】
• 铸造过程中，涂料的使用可提高铸件表面粗糙度和表面性能，控制铸件的冷却速度，保证铸件表面的合金成分符合要求。而要使涂料有效发挥它的性能，必须具有较高的触变性及覆盖性、较好的悬浮稳定性及分散性、适宜的渗透性和足够的高温稳定性。
• 水基涂料采用烘干或晒干的方法去除载体；醇基涂料用点火去除；氯代烃基涂料可自行挥发去除。水基涂料的粘结剂可采用膨润土、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠和水玻璃等；醇基涂料可采用诺沃腊克型酚醛树脂、甲阶酚醛树脂和硅酸乙酯等作粘结剂；醋酸纤维素酯和乙基纤维素都可用作氯代烃基涂料的粘结剂。

第67页：本章小结

本章小结

• 】
• 牛顿流体不具有剪切稀释特性，粘度不随剪切时间的长短而改变；假塑性流体具有剪切稀释特性，但与剪切时间无关，一经剪切，其粘度就降低，在匀速剪切时，粘度是定值，不会因剪切时间延长而变化；触变性流体不但具有明显的剪切稀释特性，而且粘度随剪切时间的延长而逐渐降低，直至达到一恒定值。
• 涂料流变性能的检测包括时间相关性检测、剪切稀释特性检测和涂料颗粒所带电荷的检测。如果粘度值随剪切时间而变化，则涂料具有时间相关性；如果剪切速度不同，粘度值也不同，则表明涂料具有剪切稀释特性。如涂料有剪切稀释特性且又时间相关，则认定具有触变性。如涂料有剪切稀释特性但非时间相关，则认定具有假塑性特性。
• 涂料的施涂方法因铸型要求而异，目前常用的施涂方法有喷涂、刷涂、蘸涂、淋涂、抹涂和流涂等，涂料的用量可根据涂料层的厚度、需涂覆的面积和铸件表面积来估算

第68页：教材创作集体与编者信息

教材创作集体与编者信息

造型材料教材创作集体教材编写：石德全王利华高桂丽姚怀教材主审：康福伟责任编辑：童君鑫课件制作：石德全高桂丽肖鹏付裕出版发行：北京大学出版社