纖維狀硅灰石對消失模涂料性能的影響wollastonite
2023-11-07
纖維狀硅灰石對消失模涂料性能的影響
摘要：通過測試消失模涂料的工藝性能和工作性能，研究了纖維狀硅灰石對消失模涂料性能的影響規(guī)律，結(jié)果表明纖維狀硅灰石能改善消失模涂料的懸浮性、觸變性和涂掛性等工藝性能以及提高涂料的烘干抗裂性、常溫與高溫抗彎強度和常溫與高溫透氣性等工作性能。 消失模鑄造是一種先進(jìn)制造技術(shù)，作為關(guān)鍵技術(shù)之一的涂料技術(shù)是制約其發(fā)展及推廣的重要因素。耐火粉料是消失模涂料的主要組成部分，大約占50%以上，它直接影響著涂料的工藝性能和工作性能，它的物理化學(xué)性質(zhì)在很大程度上決定了涂料的使用效果，因此研究并進(jìn)而恰當(dāng)?shù)剡x取合適的耐火粉料是保證鑄件質(zhì)量的關(guān)鍵。其中耐火粉料的顆粒形狀尤為重要，纖維狀顆粒屬于不等軸粒子，在涂料中起著特殊的作用。本文就纖維狀硅灰石對消失模涂料性能的影響做了初步研究。 1 試驗材料及試驗方法 1.1試驗材料 試驗用消失模涂料的耐火粉料為莫來石一硅灰石的組合，其中硅灰石占耐火粉料的比例為O—30%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。 1.2涂料性能測試方法 1.2.1 涂料工藝性能測試方法懸浮率：采用柱塞量筒法測定。 涂掛性：將實際使用的泡沫塑料模樣浸涂后，用肉眼觀察評價涂掛情況。 烘干抗裂性：肉眼觀察烘干后涂片的開裂情況。 常溫抗彎強度：將涂片烘干后采用自制的測試裝置測試涂片的抗彎強度，兩支點間距為41mm.其原理如圖3所示。 1．托盤天平2．加載物3．支點4．刀口5．涂片試樣高溫抗彎強度：將涂片烘干后，置于高溫爐中于900 0GF加熱lOmin，取出冷卻后，用抗彎強度測試裝置進(jìn)行測試。不難看出，此處實際上測試的是涂片經(jīng)高溫后的殘留抗彎強度，只在一定程度上反映涂料高溫強度的變化趨勢。 常溫透氣性：采用STZ型透氣性測定儀測定涂料的常溫透氣率。先在測型砂透氣性用的標(biāo)準(zhǔn)試樣筒端面涂抹一薄層凡士林，將涂片貼在涂有凡士林的端面上，然后將試樣筒套在透氣性測定儀的試樣座上，最后在涂片上壓上通孔壓蓋（如圖4所示）后即可測試。先讀出水柱高度，再從水柱壓力和透氣率的換算表上查得透氣率涂料透氣率測試裝置。 高溫透氣性：鑒于高溫透氣率的測試一方面比較困難，另一方面各種測試方法各有利弊，互相之間可比性較差，故本實驗采取如下方法：先將烘干后的涂片試樣置于高溫爐中-于900℃下加熱lOmin，取出冷卻后再利用常溫透氣率的測試方法來測試其透氣率，以此來衡量涂料的相對高溫透氣性大小。此方法簡單易行，有較好的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)重現(xiàn)性，彼此之間也有較好的可比性，在一些具體條件下能夠反映涂料高溫透氣性的變化趨勢。 2試驗結(jié)果及分析2.1涂料的工藝性能2.1.1涂料的懸浮率。 隨硅灰石含量的增加，涂料懸浮率提高，懸浮性變好，從而在貯存過程中具有良好的防沉降能力。硅灰石特有的纖維狀形態(tài)使它在涂料懸浮液中易于形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使得粉料顆粒不易下沉。 2.1.2涂料的觸變指數(shù) 隨硅灰石含量的增加，涂料觸變指數(shù)提高，觸變性變好。這可以理解為由于硅灰石的微觀顆粒為不等軸的纖維狀，在水懸浮體系中通常傾向于形成交錯排列的網(wǎng)狀或體型結(jié)構(gòu)。而這種結(jié)構(gòu)在受到諸如剪切力等外力作用時，可能被打散而形成新的結(jié)構(gòu)，如平行排列等。當(dāng)外力撤除后，顆粒重新交錯排列，恢復(fù)成網(wǎng)狀或體型結(jié)構(gòu)。體現(xiàn)出針形和盤形的粒子比球形粒子產(chǎn)生較明顯的觸變效果的特征。 2.1.3涂掛性 通過觀察實際使用的EPS模樣浸涂后的涂掛情況可以看出，隨硅灰石含量的增加，滴淌量減少，EPS模上的涂層厚度增加。當(dāng)硅灰石含量低于5%時，滴淌嚴(yán)重，涂層很薄；當(dāng)含量在10%一20%時， 涂層平整、光潔、無堆積；而當(dāng)含量高于25%時，基本上不滴淌，而涂層很厚。纖維狀的硅灰石顆粒較球狀顆粒有較大的比表面，表面能較高，在涂料體系中易于形成某種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使得較多載液包于其中，自由流動液體減少，涂料變稠。 2.2涂料的工作性能 2.2.1烘干抗裂性 彎強度均隨涂料中硅灰石含量增加而提高，且高溫抗彎強度低于常溫抗彎強度。同時，測常溫抗彎強度時，觀察涂片斷裂時的撓度（或天平指針?biāo)鶖[的角度）可作為涂片的韌性指標(biāo)；隨硅灰石含量的增加，涂片的韌性亦有所提高，當(dāng)含量達(dá)到25%以上時，撓度可達(dá)5mm。 硅灰石的加入使得涂片強度提高，是因為纖維狀硅灰石穿插于涂層的基體之上，形成網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于起到加強筋的作用。而高溫抗彎強度低于常溫抗彎強度則與高溫狀態(tài)下有機粘結(jié)劑燒失而耐火粉料尚未燒結(jié)有關(guān)。 2.2.3常溫及高溫透氣性 隨硅灰石含量的增加，涂料的常溫透氣性和高溫透氣性均提高，且高溫透氣性高于常溫透氣性。因為當(dāng)硅灰石含量超過10%時，此時它在骨料中的比例較大，大量的纖維狀硅灰石容易在涂層中形成體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而形成更多的微觀空隙連通區(qū)，使透氣性提高。而高溫透氣性高于常溫透氣性則與高溫狀態(tài)下有機粘結(jié)劑的燒失有關(guān)。這里值得指出的是，當(dāng)硅灰石含量低于10%時，烘干后的涂片有裂紋，硅灰石含量高，也即涂層對液態(tài)EPS的吸收能力增強。 3 結(jié)論 (1)所用涂片的制作方法有較好的穩(wěn)定性，從而為后續(xù)的測量工作提供了保證。 (2)纖維狀硅灰石顆粒屬于不等軸粒子，它能提高消失模涂料的懸浮性、觸變性及涂掛性等工藝性能，從而改善涂料的操作性能。 (3)當(dāng)涂料（莫來石一硅灰石系列）中硅灰石含量低于10%時，涂料的烘干抗裂性較差；當(dāng)硅灰石含量超過10%時，隨其含量的增加，涂料的抗彎強度和透氣性提高。
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