GYX 新型復(fù)合添加劑在消失模水基涂料上的應(yīng)用研究

馮 浩

（山西冠亞新材料科技有限公司，山西 太原 030054）

在鑄造生產(chǎn)中消失模鑄造技術(shù)具有適用范圍廣、鑄件尺寸形狀精準(zhǔn)、表面光潔、生產(chǎn)成本較低和清潔生產(chǎn)綠色環(huán)保等特點，越來越得到鑄造企業(yè)的關(guān)注與投入。我國消失摸企業(yè)不斷增多，產(chǎn)能擴(kuò)大，年產(chǎn)鑄件遞增，但也時有因鑄件產(chǎn)品質(zhì)量不合格被退貨的現(xiàn)象發(fā)生。原因是多方面的，但由于造型材料及涂料而造成的鑄件質(zhì)量問題占有很大比例。涂料在消失模鑄造中起著非常重要的作用，消失模涂料是消失模鑄造獲得表面光潔的優(yōu)質(zhì)鑄件必不可少的輔助材料。如果涂料的性能、配制和干燥出現(xiàn)問題，就會使鑄件產(chǎn)生質(zhì)量不穩(wěn)定、廢品率上升等現(xiàn)象。

消失模涂料一般由耐火骨料、黏結(jié)劑、載體、懸浮劑及其他添加劑組成，各種組分被均勻混合在一起制成粉狀或膏狀，在涂掛和澆注過程中發(fā)揮綜合作用。消失模涂料的性能直接影響著消失模鑄造工藝的成功與否。消失模涂料目前還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，所以，不同廠家生產(chǎn)的涂料性能就存在很大的差異，而且鑄件的材質(zhì)對消失模涂料的要求不一樣。目前市場上所用消失模涂料配方中添加劑種類較多，搭配較復(fù)雜，企業(yè)在使用過程中質(zhì)量控制難度較大，宜出錯，一旦配比不合適就會造成鑄件質(zhì)量問題，使廢品率上升，成本偏高，限制了消失模鑄造的推廣和發(fā)展。

針對上述問題開發(fā)研制了一種新型消失模鑄造涂料添加劑-GYX 新型復(fù)合添加劑，這種添加劑能夠一劑取代傳統(tǒng)的配方中的消泡劑、白乳膠、懸浮劑、流平劑、黏結(jié)劑和防腐劑等各種添加劑。操作簡單方便，而且大大改善和消除了因使用這些各種添加劑所帶來的涂料發(fā)氣量大、涂掛性差、流平性差和透氣性差而引起的鑄件氣孔粘砂積碳等鑄造缺陷，得到表面光滑、合格的鑄件，同時降低成本，提高生產(chǎn)效率。

1 常見消失模涂料添加劑存在問題

1.1 國內(nèi)消失模涂料常用添加劑

目前消失模涂料常用添加劑有黏結(jié)劑、潤濕劑、消泡劑、防腐劑等。黏結(jié)劑種類有白乳膠、硅溶膠、聚醋酸乙烯液、水溶性樹脂等；潤濕劑有OP-10（聚氧乙烯烷基醇醚）、吐溫T-80 等；消泡劑有正丁醇、正戊醇、正辛醇；防腐劑有甲醛和苯酚液等。

1.2 各種黏結(jié)劑作用及特點

白乳膠的作用是提高涂層強(qiáng)度，但涂刷性不好，滯而不滑，需搭配其他材料相組合才能滿足涂刷性，但與某些物料混合時涂刷性能會嚴(yán)重惡化，與高溫金屬液接觸時其發(fā)氣量大，且揮發(fā)出有害氣體影響操作者的健康，市場上的白乳膠，性能質(zhì)量差異很大，黏度指標(biāo)差異從1 pa·s～10 pa·s 難以保證涂料有穩(wěn)定的性能。

硅溶膠常溫強(qiáng)度和高溫強(qiáng)度尚可，但在高溫下氧化物對呈堿性的金屬液（如高錳鋼等）有不良作用。水溶性酚醛樹脂，價格較貴，不利于環(huán)保，而且對鑄件易產(chǎn)生皮下氣孔，鑄件易粘砂。

以上三種常用的黏結(jié)劑都不屬于網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)，故涂層透氣性差。

1.3 其他添加劑存在問題

吐溫T-80，OP-10 常作為潤濕劑，是為了改善涂料對白模的涂刷性能，這種表面活性劑易造成涂料流淌（涂掛性能差），使涂料性能惡化，產(chǎn)生大量氣泡。正丁醇，正辛醇之類作為消泡劑，同樣會惡化涂料的性能。甲醛和苯酚液作為防腐劑由于其對人體的危害性應(yīng)限量使用。

2 GYX 復(fù)合添加劑的組成與特點

鑒于目前消失模涂料中的黏結(jié)劑、潤濕劑、消泡劑和防腐劑的利弊關(guān)系，消失模涂料添加劑采用環(huán)保材料以及科學(xué)合理的配方勢在必行?；诖搜邪l(fā)了GYX 新型消失模涂料復(fù)合添加劑。用GYX 型復(fù)合添加劑生產(chǎn)涂料，制作簡單，只加少量，就可以滿足絕大多數(shù)水基涂料的技術(shù)性能和工藝性能要求。

2.1 主要組成（無毒無公害組成）

GYX 型新型復(fù)合添加劑屬于水基涂料，以某種經(jīng)醚化處理的蕨類木質(zhì)天然植物粉為主，加配高分子多糖聚合物、滲透潤濕粉、Li2O+鎂鋁硅酸鹽懸浮劑等環(huán)保材料組成。

2.2 特點

GYX 型新型復(fù)合添加劑按一定的比例與耐火骨料粉混合之后，具有高黏度，可有效控制涂料體系的流平性、穩(wěn)定性和沉降性。在低剪切力下，具有高的懸浮性和高度的假塑性，流動性以及出色的高溫酸堿穩(wěn)定性。使用后涂層干燥后具有很高強(qiáng)度的耐磨性、操作強(qiáng)度、并具有很好的懸浮性和涂刷性，不流淌性，涂層烘干后強(qiáng)度大，不易脫落等優(yōu)點。

3 耐火骨料粉的選擇

GTX 新型復(fù)合添加劑適合各種耐火骨料料粉配制，適用于碳鋼，合金鋼、錳鋼、不銹鋼、各種鑄鐵件和有色件等不同材質(zhì)的鑄件。由于金屬液的成分，密度不同，澆注溫度不同，固而對骨料的耐火度，成分、粒度，穩(wěn)定性，絕熱性等要求不同。從生產(chǎn)實際出發(fā)參照表1 與表2 選擇合適的耐火骨料。

表1 耐火骨料粉適用范圍

表2 耐火骨料粉技術(shù)指標(biāo)

4 涂料的配置工藝

目前很多鑄造廠對于一般的涂料通常采用碾壓加攪拌的方法，有的物料需提前1～2 天引發(fā)好，然后碾壓4 h～8 h，甚至更長時間，然后稀釋攪拌2 h～4 h 來完成，這種方法工時長，而且在碾壓過程中易粉碎骨料粉，影響涂料的透氣性，鑄造過程氣體不易排出，易使鑄件產(chǎn)生氣孔、粘砂等缺陷。用GYX型添加劑配制涂料不需要碾壓，只需要攪拌，工藝簡單，提高了工作效率和時效。

4.1 涂料配比

GYX 型復(fù)合添加劑與耐火骨料粉的比例通常為6%～8%，混合均勻后加水?dāng)嚢杓纯墒褂茫瑢τ趶?qiáng)度要求高的重型鑄件可加添加劑8%～10%，但最終加入量不要超過10%.

傳統(tǒng)消失模涂料實用配方見表3.GYX 型復(fù)合添加劑與耐火骨料粉配比見表4.

4.2 配制工藝流程

傳統(tǒng)消失模涂料配制工藝：耐火骨料+Na2CO3干粉加入混砂機(jī)干混10 min 左右→加入黏結(jié)劑+溶劑（水）濕混20 min～30 min→濕料倒入桶里，加入適量水?dāng)嚢琛兹槟z→其他添加劑→成品。

生產(chǎn)驗證，攪拌轉(zhuǎn)速和攪拌時間影響涂料的涂掛性能和沉淀情況。對于高分子黏結(jié)劑使用前預(yù)發(fā)和配制成溶液，如CMC 和PVA 使用前需預(yù)制溶液再使用。

GYX 型復(fù)合添加劑與耐火骨料粉配制工藝見表4，100 kg 骨料粉加6 kg～8 kg 添加劑混合均勻，再加70 kg～100 kg 水，攪拌20 min～30 min 調(diào)節(jié)濃度后再攪拌5 min～10 min，出漿，攪拌時注意勻速慢速攪拌。

4.3 成品涂料的性能特點

從表3 和表4 可以看出傳統(tǒng)的配制工藝使用添加劑種類多，成分復(fù)雜不利因素增加，涂料性能不穩(wěn)定，材料成本提高，工時增加，涂料受到攪拌速度，時間的限制，生產(chǎn)的涂料發(fā)氣量大，易產(chǎn)生氣孔、粘砂、增碳缺陷。在澆注中，揮發(fā)出有害氣體，影響操作人員的健康。GTX 型添加劑生產(chǎn)涂料操作簡單易行，一劑就搞定，而且節(jié)省工時提高生產(chǎn)效率，保證鑄件成品率和鑄件質(zhì)量。

表3 傳統(tǒng)消失模涂料實用配方（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）

表4 GYX 新型復(fù)合添加劑的配方和配制工藝（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）

用GTX 型添加劑生產(chǎn)涂料具有的特點：

1）適于各種不同成分的耐火骨料粉相配，用于各種材質(zhì)的鑄件的生產(chǎn)，同時也適用于各種砂型鑄造（按需調(diào)配濃度）；

2）PH 值7～7.5（呈堿性）無異味，對人體皮膚、呼吸道無任何毒副作用，人體皮膚隨意接觸甚至可用手來攪拌，衛(wèi)生、潔凈、安全；

3）黏度適中，可隨時調(diào)配攪拌，具有良好的懸浮性，涂掛性，觸變性，吸附性，透氣性，耐磨性和強(qiáng)度高等優(yōu)點；

4）攪拌時無氣泡，滑暢而不流淌，涂層不易開裂，鑄件易脫砂清理，可生產(chǎn)出漂亮美觀的鑄件。

5 涂料的生產(chǎn)應(yīng)用

GYX 型復(fù)合添加劑經(jīng)大量消失模廠家進(jìn)行實際應(yīng)用，幾年來取得了滿意效果，得到了所有用戶的認(rèn)可。適合各類鑄件，鑄件重量有幾十千克至幾噸鑄件。

涂料可刷涂，浸涂，濃度可隨意調(diào)配選擇。涂層厚度視不同形狀、不同大小、不同材質(zhì)的鑄件而定（一般厚度1 mm～2 mm），中小件可刷1～2 層，大型件可刷2～3 層，基至可刷5 層，鋁合金件刷2 層。

涂料的干燥方法按消失模的常規(guī)工藝要求進(jìn)行。

由于不添加任何防腐劑，配制好的涂料漿液在炎熱的夏天有效期為7 天到10 天，生產(chǎn)中盡可能按計劃配用。生產(chǎn)實踐證明，新配制的涂料和長久存放的涂料相比，不僅對健康有好處，而且涂料各項性能更佳。也可以預(yù)先按照計劃，先配制好干粉狀然后加水稀釋使用，可隨用隨配制，沒有必要大量長久儲備涂料液，浪費財力物力。

GYT 型新形復(fù)合添加劑生產(chǎn)的水基涂料，由于性能上的優(yōu)化、配制工藝上的簡化，材料配制上規(guī)范化，不僅對獲得優(yōu)質(zhì)鑄件取得可靠的保證，而且其成本低廉、潔凈、無毒。

6 生產(chǎn)實例

圖1 為用GYTF-290 型涂料生產(chǎn)碳鋼鑄件，圖2 為使用GYTF-230 型涂料生產(chǎn)高錳鋼鑄件，鑄件質(zhì)量全部滿足客戶要求。

圖1 碳鋼鑄件-消失模工藝使用GYTF-290 型涂料

圖2 高錳鋼鑄件-消失模工藝使用GYTF-230 型涂料

7 結(jié)論

通過幾年來的生產(chǎn)實踐證明，GYX 新型復(fù)合添加劑優(yōu)于傳統(tǒng)的涂料添加劑，可以取代在消失模涂料中的各種黏結(jié)劑、潤濕劑、消泡劑、防腐劑，因而大大減少了由此導(dǎo)致的各種鑄造缺陷；新型復(fù)合添加劑配制工藝簡單、無毒環(huán)保、省時省工、很大程度上降低了生產(chǎn)成本；利用其生產(chǎn)的鑄件表面光滑，出現(xiàn)粘砂、氣孔、積碳等缺陷率明顯降低，而且鑄件易清理。