高铝粉涂料的配方及其性能应用研究

　　薛福连
　　
　　(沈阳市辽中县化工总厂，辽宁辽中110200)
　　
　　中图分类号：TG221文献标识码：B文章编号：1000-8356(2012)01-0125-02
　　
　　铸造涂料中最好的耐火填料当属电熔莫来石粉和化学提纯的二氧化锆粉(ZrO2＞99.5%)、刚玉粉和锆英粉。但电熔莫来石粉和纯二氧化锆粉价格昂贵，刚玉粉和锆英粉也价格不菲。本文介绍的高铝粉涂料，其耐火填料高铝粉来源丰富、价格便宜，涂料的性能和使用效果可与锆英粉涂料、刚玉粉涂料媲美，是一种值得推广的铸钢、铸铁用浅色涂料。
　　
　　1·涂料组成
　　
　　涂料由5部分组成：耐火填料、液体载体、悬浮剂、粘结剂和各种助剂。
　　
　　1.1耐火填料
　　
　　耐火填料是涂料的主体部分，其物理、化学性质对涂料效果有决定性影响，特别是对涂层的耐火度和热化学稳定性影响很大。几种常用材料的性能如表1所示。
　　
　　从表1可以看出，刚玉粉、锆英粉、铝矾土粉、铬铁矿粉、石英粉和石墨粉的耐火度均较高，但刚玉粉价格昂贵；铬铁矿粉和石墨均为黑色，对环境污染严重，且铬铁矿粉国内资源贫乏，需从国外进口，而石墨在铸钢件生产中容易引起增碳；石英粉虽为白色，但石英粉尘在清砂过程中容易使工人得矽肺病；锆英粉(米白色)和铝矾土粉(浅黄色)均为浅色，并具有高的耐火度和低的烧结点，且都是容易获得烧结剥离型的涂料，故本文选用铝矾土粉作为耐火填料代替锆英粉。

　　表1几种常用耐火填料的性能

　　铝矾土粉又名高铝粉，属硅-铝系耐火材料。它是由高铝矾土原矿经1300~1500℃高温煅烧所得到的刚玉质铝矾土熟料，再经研磨后而成的粉料。铝矾土的主要矿物组成为刚玉(α-Al2O3)和莫来石(3Al2O3·2SiO2)。铝矾土熟料的耐火度随Al2O3含量的增加和煅烧温度的提高而提高，其耐火度≥1770℃。铝矾土在浇注温度下不和金属氧化物生成低熔点物质，同时钢液及其氧化物对高铝粉的浸润性比较低，因此，用于涂料能起到良好的抗粘砂作用。选用高铝粉作耐火填料时，必须注意其纯度，Al2O3含量应≥85%，杂质含量应少。

　　 　　1.2液体载体
　　
　　一般采用乙醇。乙醇无毒、无臭、易挥发、可燃烧，是最经济、最安全的载液。工业乙醇纯度在95%左右，涂料点火燃烧困难，不易充分燃烧，可加入一定量的甲醇与之混合使用，以改善其燃烧性能。甲醇比乙醇挥发快，燃烧快，但甲醇具有较强的毒性，对眼神经刺激历害，使用时应注意。
　　
　　1.3悬浮剂
　　
　　膨润土是涂料中最常用的悬浮剂。膨润土颗粒很小(可以小于0.1μm)被载体湿润后载体不仅吸附在其颗粒表面，还会进入它的晶层之间形成胶体质后，使载液变为胶体溶液。膨润土质点在胶体溶液中形成空间网状结构，使膨润土浆具有屈服值，耐火填料颗粒质点不易下沉。本涂料使用锂基膨润土作为悬浮剂。锂基膨润土是由天然钙基膨润土经离子交换处理后而得，它遇乙醇不能充分溶胀，只能形成胶体，因此需先加水使其充分溶胀，再以乙醇冲稀制成膨润土浆，放置2~3天后使用。
　　
　　1.4粘结剂
　　
　　本涂料采用热塑性酚醛树脂作为粘结剂，它溶于酒精，不溶于水，可使涂料具有较高的表面强度，但发气量较大，故在涂料中的加入量不可过多。加入适量的聚乙烯醇缩丁醛(PVB)，作为增稠剂和粘结剂，它不仅可以减缓载体向砂基体深处渗失，而且可以减缓耐火填料的下沉，改善醇基涂料悬浮性，并使涂料具有较高的触变性。它与酚醛树脂配合可使涂层粘结强度更高，加入量切忌过多，以防涂层点燃后有麻坑或气泡。
　　
　　1.5助剂
　　
　　（1）消泡剂常用的消泡剂为正丁醇、正戊醇和正辛醇等。
　　
　　（2）烧结剂为了使高熔点的耐火填料能够烧结，可加入一定量的烧结剂如：云母粉、长石粉等，促使耐火填料颗料部分烧结而结壳。
　　
　　2·涂料配方及性能
　　
　　（1）涂料配方：高铝粉涂料的配方如表2所示。

　　表2高铝粉涂料的配方

　　（2）涂料性能：高铝粉涂料与锆英粉涂料主要性能指标的对比如表3所示。

　　3·生产试验结果
　　
　　通过在铸钢件支撑座(外形尺寸320mm×300mm×255mm，重量68kg)和铸铁件箱体(外形尺寸1000mm×800mm×500mm，重量93kg)砂型上刷涂、喷涂高铝粉涂料及浇注情况看，其涂刷性、覆盖性和抗粘砂性与原锆英粉涂料基本一样，铸件表面质量与原锆英粉涂料无明显差异。表明高铝粉涂料是一种物美价廉的铸钢、铸铁浅色涂料。