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。
消失模铸造是一种先进制造技术，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果，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．刀口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，最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显的触变效果的特征。
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机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机粘结剂的烧失有关。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，从而改善涂料的操作性能。
   (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。

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湖北省大冶市曹家晚硅灰石粉厂
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