铸钢水基消失模涂料工艺性能研究

论文摘要

涂料在消失模铸造中起着至关重要的作用,涂料性能的优劣对铸件质量有重要影响。目前,国内消失模涂料技术较落后,在一定程度上限制了消失模生产的发展,因此研发高性能消失模涂料,对促进我国消失模技术的发展具有重要意义。本文主要对水基消失模涂料的工艺性能及易剥离性进行了初步的研究,主要涉及两种改性添加剂及四种不同耐火骨料,一种添加剂是有机纤维,主要用于涂料烘干抗裂性和涂层透气性研究;另一种添加剂是金属氧化物,与铝矾土、石英粉、锆英粉和高铬刚玉粉四种耐火骨料,主要用于剥离性研究。工艺性能的研究以铝矾土为耐火骨料,铝矾土涂料烘干后在模样转角处易产生裂纹,通过试验找到一种综合性能比较好的有机纤维加入量。实验表明,只要加入1%的有机纤维,就能有效地消除涂层裂纹,获得较好的涂料涂挂性和涂层强度,涂层透气值可达156。当有机纤维加入量超过1.5%,涂料在涂挂时易于流淌,涂层不均匀。涂料的剥离性研究主要采取三种试验方法:一是四种骨料的单一试验;二是在四种骨料中,每两种骨料按重量比1﹕1进行混合试验;三是在单一骨料中加入金属氧化物的试验。试验揭示,单一骨料消失模涂料剥离性效果较差,铸件表面严重粘砂、粘涂料;混合骨料以铝矾土-石英粉涂料剥离效果较好,涂层能完全从铸件表面自动剥离,铸件无粘砂、粘涂料粉现象;单一骨料加金属氧化物,其加入量在4%～6%,铝矾土涂料和石英粉涂料涂层剥离性好,铸件表面光滑,可见金属光泽。当金属氧化物加入量大于8%时,铸件表面粘附一层粉料,且有粘砂现象。锆英粉涂料和高铬刚玉涂料加金属氧化物后其剥离性效果与不加金属氧化物时没多大区别,剥离性都很差。本文对易剥离涂层和粘砂、粘粉现象严重的涂料,通过扫描电镜做了微观形貌和成分分析,结果表明:易剥离涂料是由于在浇注时涂料内层有低熔点玻璃相生成,它们将堵塞耐火骨料颗粒间的空隙,形成了阻挡钢水渗透的隔离层,在冷却过程中由于收缩率不同自动从铸件上剥离;粘砂、粘粉涂料表面没有生成低熔点玻璃相将涂料与钢水的界面隔离开,钢水直接与涂层颗粒接触、润湿、甚至渗透,形成机械镶嵌,难以剥离。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 课题来源
• 1.2 消失模铸造发展概况
• 1.3 消失模涂料的研究及应用概况
• 1.3.1 国外消失模涂料研究概况
• 1.3.2 国内消失模涂料研究概况
• 1.4 课题的目的与意义
• 1.5 课题的研究内容及采取的技术路线
• 1.6 预期达到技术指标
• 第2章 实验原材料与检测方法
• 2.1 试验用原材料选择
• 2.1.1 耐火骨料
• 2.1.2 悬浮剂
• 2.1.3 粘结剂
• 2.1.4 载体
• 2.1.5 润湿剂
• 2.1.6 消泡剂
• 2.1.7 其它
• 2.2 实验用仪器设备
• 2.3 检测方法
• 第3章 有机纤维对涂料性能的影响
• 3.1 有机纤维的加入对涂料工艺性能的研究
• 3.1.1 原料预处理
• 3.1.2 涂料样品制备方法
• 3.1.3 试样制备
• 3.1.4 试验方案的确定
• 3.1.5 试验方法
• 3.1.6 试验结果及分析
• 3.2 有机纤维对消失模涂料性能影响机理分析
• 3.2.1 涂料的密度
• 3.2.2 涂料的强度
• 3.2.3 涂料的烘干抗裂性
• 3.2.4 涂料的透气性
• 3.3 本章小结
• 第4章 单一骨料消失模涂料剥离性试验
• 4.1 试验主要配方及工艺性能
• 4.2 试验方法
• 4.3 浇注试验结果及分析
• 4.4 涂层显微分析与探讨
• 4.4.1 显微分析实验设备及制样方法
• 4.4.2 铝矾土涂料电子探针微观分析
• 4.4.3 石英粉涂层电子探针微观分析
• 4.4.4 锆英粉涂层电子探针微观分析
• 4.4.5 高铬刚玉涂层电子探针微观分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 混合骨料消失模涂料剥离性试验
• 5.1 试验主要配方及工艺性能
• 5.2 浇注试验结果及分析
• 5.3 涂层电子探针微观分析
• 5.3.1 铝矾土与石英粉混合涂层电子探针微观分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 单一骨料加金属氧化物涂料剥离性试验
• 6.1 试验主要配方
• 6.2 铝矾土试样浇注结果及分析
• 6.2.1 铝矾土涂料涂层电子探针微观分析
• 6.3 石英粉试样浇注结果及分析
• 6.3.1 石英粉涂层电子探针微观分析
• 6.4 锆英粉试样浇注结果及分析
• 6.5 高铬刚玉试样浇注结果及分析
• 6.6 本章小结
• 第7章 剥离性机理分析
• 第8章 结论与展望
• 8.1 主要结论
• 8.2 问题与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录1 项目来源及发表论文