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耐火填料对铸造涂料质量的影响 |
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作者：郑州翔宇铸造材料有限公司 朱剑甫 |
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摘要：铸造涂料影响铸件的内在及表面质量，尤其是消失模涂料是控制并保证消失模铸造质量的关键因素之一。众所周知，铸造涂料是由载体、耐火填料、悬浮剂、粘结剂和辅助添加剂五种基本组分组成，其中耐火填料为主要组分，它决定着涂料的耐火度、化学稳定性、绝热性，对涂料的透气性、烧结剥离性也有重要影响。因此可以说耐火填料的质量是铸造涂料质量的关键因素。
关键词：消失模铸造，耐火填料，涂料质量
在消失模铸造中，如何选用涂料的耐火填料，主要考虑填料的如下性质：
（1）耐火度；
（2）密度；
（3）热膨胀系数；
（4）粒型与粒度分布；
（5）与金属液的化学反应性；
（6）发气量；
（7）与涂料中其它成份的互融性；
（8）对操作工人健康与环境是否影响。
1、铝矾土粉
铝矾土以其耐火度高、化学稳定性好，膨胀系数小且来源丰富、价格低等特点，近年来在普通铸造钢涂料及铸铁涂料中广泛应用。
1．1化学成分
铝矾土中的Al2O3 含量、烧结温度及Ti02、FeO3 等杂质含量对涂料影响较大，因此选用Al2O3 含量高的矿石经1450℃-1500℃锻烧后，精选熟料研磨，制成细粉后，酸洗处理仍是关键一步，不经酸洗处理的铝矾土除Ti02、FeO3 含量较高外，锻烧及研磨过程中混入的灰尘及机械铁增多，（目前铝矾土细粉的加工多以雷蒙磨为主，耐磨件大多是高猛钢铸件，混入的机械铁用磁选难以除去。）制备的涂料一是耐火度受影响，二是漂浮物及沉淀物增多，影响涂料的涂刷性、悬浮性及存放时间。
1.2粒度
铝矾土的粒度及粒度分布是影响涂层致密度和透气性的重要因素，特别是消失模涂料，泡沫塑料模样在烧结过程中的热解产物通过涂层能否顺利排出，消失模涂料的透气性是区别于其它砂型铸造涂料的一大特点。翔宇公司根据不同需要，将铝矾土的粒度级配成两种不同规格分别使用于砂型铸造涂料和消失模涂料中。
砂型铸造涂料所用铝矾土粉的粒度分布为：
-270目至320目，集中率为96 %
+270目 不大于1%
消失模涂料所用铝矾土的粒度分布为：
-270目至-320目 78%
-200目至-270目 15%
-100目至-200目 5%
+100目不大于 2%
以上粒度分布同时适用于其它耐火填料的级配。
2、锆英粉和N-3粉
锆英粉由锆英砂加工而成，其线膨胀系数小、热震稳定性好，耐火度高且在高温时对大多数合金不起化学作用，是一种良好的耐火填料，多用于不锈钢、高合金钢铸件，进口锆英粉国外多采用气流磨研磨，Zr02含量大于65%，且杂质含量低，国内加工的锆英粉多为雷蒙磨研磨，杂质含量相对较高，近年来锆奂粉来源较为复杂，价格一路走高，很多涂料厂家都在寻找锆英粉的替代产品，来降低铸钢涂料的成本，翔宇公司成功研制了一种人工合成新型耐火填料N-3粉，已广泛应用于铸钢涂料。
N-3粉是由几种天然耐火材料按比例合成，电熔、粉碎、酸水洗而制得，耐火度、线膨胀系数、化学稳定性都接近锆英粉，且不与FeO3 等碱性氧化物起反应，有利于涂料的防粘砂性，价格仅为锆英粉的三分之一。
3、镁砂粉和镁橄榄石粉
镁砂粉和镁橄榄石粉通常作为配制碱性铸钢件用涂料的首选耐火材料，镁大海粉主要成份为天然菱镁矿石（MgCO2）煅烧而得到的烧结块经破碎、研磨、磁选加工而成，值得特别注意的是以下几点：
（1）烧结块必须是经1500℃-1600℃煅烧的所谓烧死块，颗料致密坚硬，MgO含量大于90%，否则高温浇注时涂层易产生龟裂。
（2）烧结块含铁及氧化铁成份等磁性物相当高，翔宇公司采用5000高磁双辊磁选机磁选两遍，选出磁性物高达25%左右。所以想获得优质镁砂粉，磁选是关键一步。
（3）镁砂粉易吸水受潮板结，应特别注意粉中水份含量。
镁橄榄石粉中应主要控制氧化铁含量，不得大于10%，蛇纹石（含水镁硅酸盐）含量愈小愈好，一般不大于20%，否则耐火度下降，灼减量和发气量增大。
4、棕刚玉粉和白刚玉粉
棕刚玉是以铝矾土为原料，经2000℃-2400℃高温治炼制得，白刚玉是用氧化铝粉经电熔再结晶而制得，其基本矿物为a-Al2O3 ,前者大于94%，后者大于97%，刚玉硬度高、熔点高、热导率大、热稳定性好，不易龟裂，抗酸、碱性好，棕刚玉粉适用于配制普通铸刚及合金钢涂料，白刚玉粉因其价格昂贵，往往作为大型铸钢件涂料的复合填料。需要说明的是磨料用刚玉粉和铸造涂料用刚玉粉的粒度分布及标号均不一致，使用时应按涂料用耐火填料的粒度组成级配。另市场上有废沙轮研磨制成刚玉粉，其杂质含量高，选购时要特别注意。
5、石英粉和熔融石英粉
石英粉是传统使用的耐火填料之一，因价格便宜、资源丰富，仍为众多厂家所采用，但其耐火度较低、线膨胀系数大，只限适用于铸造涂料及小件铸钢涂料，翔宇公司采用熔融石英粉和普通石英粉复合，在消失模铸钢及铸铁涂料中应用，有效发送了因石英粉相变膨胀而导致的涂料开裂、剥落等现象，效果很好。熔融石英粉的特点是：热膨胀率低、热稳定性好、高温抗蠕变能力强，尤其适用于消失模涂料。
6、其它耐火填料
除以上所述的几种耐火填料外，还有莫来石粉、铬铁矿粉、高铝钢玉粉、硅藻土粉、滑石粉、云母粉、长石粉等，依据涂料的功能需要，可单独选用或复合后作为耐火填料使用，这里不一一详述，翔宇公司均有供应。总之，耐火填料是涂料的主体部分，对涂料的效果起着决定性的作用。选择耐火填料应着重考虑耐火填料的矿物组成、纯度、杂质含量、粒度组成等主要指标。几种常用耐火填料理化性能
 (end)
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(11/8/2007) |
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