消失模铸造水基涂料的工艺性能研究

论文摘要

涂料是消失模铸造的关键技术之一,涂料的性质尤其是涂层的高温透气性和高温表面强度对消失模铸件的质量有着重要影响。耐火粉料、悬浮剂和粘结剂是消失模铸造涂料的三大主要组分。本文利用具塞量筒、涂4粘度计、NDJ-1型旋转式粘度计、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射分析（XRD）和STZ直读式透气测定仪研究了单因素实验条件下耐火粉料、悬浮剂以及粘结剂的种类和加入量对消失模铸造涂料悬浮性、表观粘度、涂刷性、抗滴淌性、流变性、触变性、透气性与表面强度的影响规律,并利用正交实验研制出一种新型消失模铸造水基涂料。得到了以下主要结论：（1）粒度为0.025mm滑石粉的加入能够改善铝矾土涂料的悬浮性、触变性、涂刷性、抗滴淌性和表观粘度,但降低了涂层的高温表面强度和高温透气性。（2）叶腊石涂料具有良好的综合性能。叶腊石涂料72小时后的悬浮率、表观粘度、触变率、高温表面强度和高温透气性分别为99%、76.2s、16.41%、512.82g／mm和21.81cm2/kPa-min;由于叶腊石高温焙烧过程中发生相变,叶腊石涂料的高温抗裂等级为Ⅱ级。（3）锂基膨润土和凹凸棒粘土涂料的流体类型为屈服假塑性流体。当加入量不超过4wt%时,等量锂基膨润土与凹凸棒粘土相比,凹凸棒粘土对涂料悬浮性、触变性和高温透气性的影响要优于锂基膨润土。（4）加入量在1wt%-4wt%变化时,增加白乳胶的含量可提高涂料的高温透气性,增加硅溶胶的含量可提高涂层的高温表面强度；等量白乳胶与硅溶胶相比,白乳胶对涂料触变性的影响比硅溶胶强。（5）新型消失模铸造水基涂料的配方为：85%铝矾土+15%叶腊石,2.5%凹凸棒+0.4%CMC,5%硅溶胶+6%白乳胶,水适量,正辛醇微量。新型消失模铸造水基涂料72小时后的悬浮率、高温透气性、高温表面强度、触变率、密度和高温抗裂等级分别为98%、52.45cm2/kPa-min、276.38g/mm、23.15%、1.56g/cm3和Ⅰ级。涂料工艺性能测试结果表明,本试验所研制的新型消失模铸造涂料能够满足消失模铸造对涂料工艺性能的相关要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 消失模铸造技术概述
• 1.2 消失模铸造技术发展概述
• 1.2.1 国外消失模铸造技术发展概述
• 1.2.2 国内消失模铸造技术发展概述
• 1.3 消失模涂料概述
• 1.3.1 涂料在消失模铸造中的作用与性能要求
• 1.3.2 消失模铸造涂料的组成与作用
• 1.3.3 消失模铸造涂料的种类与配制工艺
• 1.3.4 消失模铸造涂料研究现状
• 1.4 本课题的研究意义
• 1.5 本课题的研究内容
• 2 研究方法
• 2.1 实验原料与试剂
• 2.2 主要实验仪器与设备
• 2.3 消失模涂料的制备
• 2.4 实验方法
• 2.5 性能测试与表征方法
• 2.5.1 密度测试
• 2.5.2 表观粘度测试
• 2.5.3 悬浮性测试
• 2.5.4 涂料剪切应力限测试
• 2.5.5 涂刷性和抗滴淌性测试
• 2.5.6 流变性和触变性测试
• 2.5.7 透气性测试
• 2.5.8 表面强度测试
• 2.5.9 高温抗裂性测试
• 2.5.10 涂料相组成测定
• 2.5.11 悬浮剂膨胀值测定
• 2.5.12 耐火粉料显微组织分析
• 2.6 技术路线
• 3 耐火粉料对消失模铸造涂料性能的影响
• 3.1 实验耐火粉料性质
• 3.1.1 铝矾土耐火熟料性质
• 3.1.2 滑石粉性质
• 3.1.3 叶腊石性质
• 3.1.4 锆英粉性质
• 3.2 实验结果与分析
• 3.2.1 悬浮性
• 3.2.2 表观粘度
• 3.2.3 触变性
• 3.2.4 涂刷性和抗滴淌性
• 3.2.5 表面强度
• 3.2.6 透气性
• 3.2.7 高温抗裂性
• 3.3 小结
• 4 悬浮剂对消失模铸造涂料性能的影响
• 4.1 悬浮剂结构特点
• 4.1.1 锂基膨润土结构特点
• 4.1.2 凹凸棒粘土结构特点
• 4.1.3 羧甲基纤维素钠结构特点
• 4.2 实验结果与分析
• 4.2.1 悬浮性
• 4.2.2 流变性
• 4.2.3 触变性
• 4.2.4 透气性与表面强度
• 4.3 小结
• 5 粘结剂对消失模铸造涂料性能的影响
• 5.1 粘结剂的性能特点
• 5.2 实验结果与分析
• 5.2.1 触变性
• 5.2.2 表面强度
• 5.2.3 透气性
• 5.3 小结
• 6 新型消失模水基涂料的研制
• 6.1 正交试验方案设计
• 6.1.1 耐火粉料选择
• 6.1.2 悬浮剂选择
• 6.1.3 粘结剂选择
• 6.2 正交试验结果
• 6.3 正交试验结果极差分析
• 6.4 小结
• 6.5 展望
• 7 结论
• 致谢
• 参考文献
• 在校期间发表论文