铸钢用新型醇基涂料的研制与应用.doc

铸钢用新型醇基涂料的研制与应用摘要 本文根据生产需求，采用了国内外一些稳定性好的材料，应用胶体磨多功能合成研磨等新工艺，采用微机监控，并经逐步完善，成功地试制出了铸钢件专用新型涂料。关键词 涂料铸钢 微机监控目前，国内一般铸钢件采用醇基快干涂料可以满足工艺要求，它主要以锆英系列涂料为生产主体。这种涂料主要采用酒精、粘结剂、悬浮剂、耐火材料等组成，多数采用机械和人工搅拌混合而成。这种涂料经抽查悬浮效果均在25天55天，而其储运很不方便，效果一般。由于锆英粉密度大，时间长，悬浮效果就下降，严重时不能使用。有的厂采用干粉末，虽然解决了运输问题，但用户自己采用酒精浸泡搅拌使用，效果不稳定，也难以达到工艺要求。由于铸钢件品种多、要求高，壁厚相差悬殊，需根据铸件要求选择不同涂料。为了解决铸钢件专用涂料，我公司从去年就开始对全国60多家铸钢厂进行调查，对国外涂料进行了系统分析，结合我国实际生产情况，采用了国内外一些稳定性好的材料，应用胶体磨多功能合成研磨等新工艺，采用了微机监控质量。经过广大用户使用，工艺性能得到了逐步完善。1 新型铸钢醇基涂料的组成11 耐火骨料涂料的耐火材料是决定涂料效果非常重要的因素，对防止铸钢件粘砂起到决定性作用。涂料靠它来防止金属对铸型渗透、浸蚀以及防止金属与铸型之间的化学反应。耐火骨料的选择，视浇注金属种类、铸件要求、壁厚以及可能产生的铸造缺陷而定。耐火材料的耐火度、烧结点、粒度及其膨胀特性等都是极重要的参数。同时，还必须不与金属反应，并能经得住熔融金属对它的浸蚀作用。铸钢常选用锆英粉、刚玉粉、铝矾土粉、莫来石粉、镁橄榄石粉等。根据大量的资料报导，国外用于铸钢方面的耐火骨料多为锆英粉，这是由于锆英粉的耐火度高(熔点高达2190 C2420 C，而石英粉仅为1710 C)，膨胀率很小(只及石英粉的16左右)，因而可避免铸件夹砂和粘40砂缺陷。同时，锆英粉的导热性极好，比石英高出两倍多，因此使铸件冷却凝固快，有利于在大型铸钢件中防止粘砂。为此，我们选用了锆英粉(ZrO。64 ，95 过260目)作为新型涂料的耐火骨料。12 溶剂快干涂料的溶剂可分为两大类：醇类和氯化烃类，后者属于白干涂料的溶剂，由于它有一定的毒性而较少用。醇类包括甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇等，它们在国内外应用较为广泛，其中异丙醇在国外比较受欢迎，因为使用它配制的涂料质量较好，涂刷方便。但它的成本高、气味大。国内多用乙醇，价格便宜、无毒、气味也小。工业乙醇的价格较低，供应情况较好，性能也能满足要求，其酒精含量大于95 。我们所用的溶剂以工业酒精为主(其乙醇含量96)，适当加入少量其它溶剂，以调节涂料燃烧速度、火焰温度等。13 粘结剂要使涂料有一定的常温和高温抗蚀能力，涂料中一般都含有常温粘结剂，我们使用的是665酚醛树脂。此外，我们还加入少量的无机结剂以提高涂层的高温强度和抗蚀能力。14 悬浮稳定剂为防R止高密度耐火骨料分层沉淀，采用合适的悬浮剂是获得优质醇基涂料的关键。我们采用的是锂变性膨润土与其它少量的增稠剂和促溶剂。锂变性膨润土的性能：外观白色粉末；粒度95过300目；pH值81；水分12 ，膨胀倍数100。15 助剂 2 粉体密度被测粉体的密度可由供应商提供，而不同的供应商提供的数据是有一定偏差的，但总体上是比较稳定的。被测粉体密度也可通过相关测试手段测得。21 沉降介质沉降介质可调节粉体在被测试过程中的沉降速度，对测试的准确性会产生比较大的影响。比如，在密度较大的锆英砂测试过程中，用水做介质的测试结果，其相对误差在5 8之间，而用40的甘油和水的混合物作为介质，测试结果相对误差就明显减小，在34之间。因而对其它密度较轻的粉体测试过程中，用水作为介质，误差不是很大。沉降介质的选择原则是不能与被测粉体反应及溶和，同时应根据粉体的密度选择适当粘度的沉降介质。3 粒度分布仪的优势与不足粒度分布测定仪的应用扩大了粉体材料的粒度测试范围。粒度分布测定仪的应用有助于了解粉体材为了保证所配制的涂料均匀，并具有稳定的悬浮性和较好的塑性，加入少量稳定剂、润滑剂等。4 新型醇基涂料的配制工艺41 混制方法对涂料的混制，当前国内所采用的方法有：1)球磨机法：适用于各种不同粒度的粉料。小型球磨机需要混制约30min，而大型球磨机则需要1h以上。球磨机混制涂料能达到良好的活化效果，填料颗粒可得到较好的细化。42 磨浆机法：适用于小批量生产。按配方将全部配料在容器中搅匀，然后在磨浆机上反复研磨，涂料性能即可达到要求。此法操作方便，速度快，生产中应用较多。43 搅拌机法：适于大量生产，且机器磨损小，故也被广泛使用。但搅拌对填料颗粒的活化效果较差，细化填料的作用很弱。4.4 胶体磨法：国内有人将胶体磨引入铸造涂料的制备，但目前应用还不多，特别是应用在醇基涂料的生产中更少。胶体磨的磨体是由高速转动的截顶锥形磨片和静磨片组成，两者间隙可调节到很小值。磨片上方有斜齿槽，系特别设计，使对高粘度物料具有非常好的分散、研磨作用。因此，胶体磨是制取优质涂料的关键设备。经循环系统搅拌均匀的涂料，送入胶体磨，由于胶体磨的转齿和定齿的相对高速运动，使涂料受到很大的剪切力、摩擦力、离心力和高频振动作用，使涂料得到有效的搅拌、均质、分散和乳化，所得涂料超细粉料中细粉的粒度具体分布情况。但是由于离心沉降式粒度分布测定仪的测试需要操作者提供相应的参数和选择相应的沉降介质及分散剂，这些都会给测试带来一定的误差和人为因素。在这方面，现在有了更先进的激光粒度分布仪，它可避免很多的人为因素 j。比例大，综合性能好。我们选用的是JTM85PG型胶体磨，自流量3OOkgh5OOkgh，应调整到合适刻度进行研磨。出料后，用适量溶剂调整到所要求的密度或粘度，即得合格的优质涂料。5 涂料配比新型醇基涂料的配比是：锆英粉6O 65 、悬浮剂2 5 ，粘结剂2 4，溶剂3035，助剂05 。5.1 生产工艺流程先将粘结剂溶于适量溶剂并制成浆状，悬浮剂也制成悬浮剂浆。生产时，其工艺过程如下：粘结剂浆+悬浮剂浆+12溶剂+锆英粉，搅均后在胶体磨研磨再出料。研磨时，胶体磨的动静磨片间隙为20 m40tm。经胶体磨研磨后的涂料，根据需要，加入适量溶剂调至规定密度即可使用。5.2 试验结果为了更好地衡量和比较各种涂料的性能，我们对所研制的新型涂料的各项性能进行了测定，并与同类产品进行了对比。我们所研制的新型快干涂料，其各项性能均已达规定，尤其是它的悬浮稳定性较高，该涂料还能根据生产要求，进行调整，达到防止粘砂等铸造缺陷的目的。我们所研制的新型醇基快干涂料在客车轴箱、车钩、导柱、构架、摇枕以及大型设备用铸钢件上，进行了生产验证和应用。对全部采用水玻璃砂型、芯以及部分用合脂的砂芯，在使用涂料后，防粘砂的效果都非常满意。6 结论通过使用离心沉降式式粒度分布测定仪对粉体原材料进行更严格和更细化的检测，可以更准确地反映这些粉体材料的粒度分布情况并加以控制，从而可进一步提高相关产品的质量。参考文献1.胡荣泽等，粉末颗粒和孔径的测量，冶金工业出版社，19822.张福根，我国粉体粒度测试技术现状，粒度测量基础理论与研究论文集，20013.张福根等，粒径测量与用于磨料的各种颗粒仪器，中国粉体技术，20004.D .Davies, I. Hutchinson. Surface Coatings Autralia，1997（3）：21265.Robert Arnoldus . Polymers Paint Colour Journal,1993,183(4337):4624646. 李树英，等. 紫外光固化水性树脂的研究与应用J. 高分子通报，2007（7）：45-497. Kim J W，Suh K D. Viscosity Properties for Aqueous Solution ofUrethane Acrylate CationomerJ. Macromol.Sci.Chem.，1998，A358. Kim J W，Sub K D. Solution Behavior of Urethane Acrylate Anionomer Synthesized with Dimethylolpr