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    研制金属型水基铸造涛件涂料的实验材料及方法

    类别:行业动态   发布时间:2020-03-18 16:50:46   浏览:

      1铸造涛件涂料实验资料及办法

      1.1实验资料

      以硅藻土为耐火骨料,钠基膨润土和羟甲基纤维素钠(CMC)作为复合悬浮剂,水玻璃(模数为3.0)和聚乙烯醇(PVA,聚合度1750±50)作为复合粘结剂,NaCl作为辅助资料,自来水作为载液。

      1.2实验办法在钠基膨润土中参加其质量3%的NaCl,对其起到活化效果,再参加其质量4倍的水,球磨2h,静置48h使活化反响充分进行;PVA和CMC分别配成10%和5%的水溶胶。

      涂料制备的工艺进程是:将预制的膨润土浆,CMC以及PVA水溶胶,水玻璃和水按照实验设定的比例顺次参加到硅藻土中,球磨4h,得到所需的涂料。涂料的功能测试参照文献进行。

      2实验结果及剖析

      2.1涂料功能测试结果及剖析

      悬浮率,粘度,涂刷性等是金属型涂料的重要功能,以正交实验来调查涂料成分对这些功能的影响,并确定综合功能较佳的水基涂料配比。实验选用4要素3水平正交表L9(34)进行方案设计,一切涂料配方均按硅藻土100份,其它组分相对于硅藻土所占的份数计量。通过调整涂猜中水的参加量,将九组涂料的密度控制在1.15g/cm3左右,固含量控制在32%左右。

      一般对水基铸造涂料悬浮率,粘度和涂刷性的要求是:静置6h悬浮率应在90%~95%以上,24h涂料底部不能有板结的情况发生;粘度适中,可是粘度不独自作为考核涂料功能的目标;涂刷性指数不小于4.5。从表2中的实验结果来看,除了A1B3C3D3的悬浮性较差以外,其它涂料的悬浮性均满意金属型铸造涂料的要求,A3B3C2D1的24h悬浮率高达91.7%,悬浮性最好。A2B2C3D1的涂刷性指数为4.5,9组涂猜中其涂刷性最好。在保证涂料涂刷性最好,悬浮率较高,粘度适中的情况下,开始选定配比较佳的涂料是A2B2C3D1,其配比为硅藻土:钠基膨润土:CMC:水玻璃:PVA:水=100.0:14.0:0.3:11.0:1.0:240.0(质量比)。为了进一步调查涂料A2B2C3D1是否满意金属型水基铸造涂料的要求,对其它功能进行了具体的研讨。

      2.1.1涂料

      A2B2C3D1的流变性涂料的流变性是衡量涂料工艺功能的一项重要目标,流变性与涂料的涂刷性,流平性等有很大联系。图1为选用NDJ21型旋转式粘度计测定的流变性曲线。

      可以看出,曲线的直线部分延长线与纵轴交于τ0(屈服值),跟着剪切速率D的添加,剪切应力τ添加缓慢,剪切应力τ的添加小于剪切速率D的添加。由这几个变化进程可知涂料A2B2C3D1是带有必定屈服值的假塑性流体,这是铸造涂料理想的流体类型。

      涂料A2B2C3D1满意这两个特色,因此其涂刷性和流平性都很好,涂刷时流畅,涂敷均匀,刷后粘度会敏捷恢复,外表张力增大,刷痕很快消失,可以得到平坦光滑的涂层。

      2.1.2涂料A2B2C3D1的触变性触变性是指涂料剪切变稀,静置变稠的性质。

    在恒定的剪切速率下,跟着剪切时间的延长而大幅度下降,即涂料具有很强的剪切变稀才能,其触变性为:644金属型水基铸造涂料一般要求触变性大于20,涂料A2B2C3D1的触变性为47.27,阐明其触变性杰出,且具有较好的抗流淌性。

      2.1.3涂料A2B2C3D1的导热功能金属型涂料的导热功能直接影响到金属型的寿数,金属液的活动充型才能,铸件的凝结进程,以及组织结构等。因此,金属型涂料的导热功能在金属型铸造涂料的挑选上是极其重要的目标。

      导热系数λ的计算公式为:λ= QX(T1-T2)Tτ(2)

      式中QDDD铸件凝结时传出的总热量,J;XDDD涂层厚度,m;T1DDD铸件外表平均温度,℃;T2DDD铸型型腔外表平均温度,℃;FDDD铸件与铸型接触的总面积,m2;τDDD铸件凝结时间,s.铸件在凝结时传出的总热量Q=GL-Q散(3)

      式中GDDD铸件分量,kg;LDDD金属结晶潜热,Jkg-1;Q散DDD铸件自在外表散失到大气中的热量,J.合金ZL114的结晶潜热L为388175Jkg-1,铸件质量G为0.258kg,经丈量计算F散=4.0%F总(其中,F散指铸件自在散热面积,F总指铸件外外表总面积)。实验测得涂料A2B2C3D1的导热系数为0.234J℃-1 m-1 s-1,该涂料导热系数相对较小,用于金属型涂料,可起到保温和保护金属型的意图。

      2.1.4涂料A2B2C3D1与金属型的附着力选用冲击测定法丈量涂层与金属型之间的附着强度。在薄钢板上面喷涂一层厚度为0.3~0.4mm的涂料,烘干后,用300g圆形重物从60cm高处自在落下接连冲击钢板反面10次,经肉眼调查,冲击后涂层与钢板之间结合杰出,没有掉落现象。

      为了更好的调查冲击前后涂层与薄钢板之间的结合情况,利用扫描电镜对其界面进行调查。在未受冲击时,涂层与钢板结合很严密,涂料均匀地粘附在钢板外表,在通过冲击以后,涂层与钢板的仍旧结合很好,没有呈现缝隙,也没有掉落。由此阐明该涂层与金属型之间有较大的附着744

      2.1.5涂料A2B2C3D1的其它功能

      涂料A2B2C3D1常温功能,高温功能以及使用功能都杰出,可以满意金属型水基铸造涂料的要求。

      2.2浇注实验

      利用A2B2C3D1涂料,进行了ZL114合金试棒的浇注实验。在金属型外表均匀喷涂厚度为0.3~0.4mm的涂料,微观调查,发现涂层与铸型结合杰出,其外表光洁平坦且均匀致密,烘干后,涂层无裂纹和起皮等缺点。喷涂一次涂料后,接连浇注9次,从第1次浇注到第9次浇注,铸件均脱模简单,铸件出型后,涂层外表仍旧光滑平坦,与铸件没有发生粘附,也没有掉落,这阐明涂层与金属液间潮湿性差,而涂层与金属型之间结合很好,且外表强度较高。从屡次接连浇注进程来看,所得试棒均充型完好,棱角清晰,没有冷隔,流痕,凹坑等缺点,外表光洁平坦,粗糙度Ra在1.0~2.0μm左右。该实验进一步证明了前面临所得涂料功能的剖析,也就是说,该涂料可满意金属型铸造的要求。

      2.3涂料成分对其功能的影响

      通过正交实验研制出功能较好的涂料以后,剖析涂料成分对其功能的影响规律,为优化涂料功能提供参考。影响涂料24h悬浮率最明显的要素是钠基膨润土,PVA对24h悬浮率的影响较大。影响粘度的要素从强到弱顺次是钠基膨润土,PVA,水玻璃,CMC;影响涂料涂刷性最明显的要素是PVA,其次是钠基膨润土,CMC对涂刷性的影响最小。

      2.3.1涂料成分对悬浮率的影响涂料是一种悬浮液分散系统,硅藻土颗粒的密度大于水的密度,故在重力效果下,硅藻土颗粒有向下沉降的趋势。当硅藻土颗粒遭到的重力与浮力之差,小于或者等于剪切力限τ0时,就不会下沉。依据Cas2 sonτ0模型,τ0越大,耐火骨料颗粒向下沉降遭到的阻力就越大,涂料的悬浮性就越好。

      当涂猜中的钠基膨润土含量从12%添加到16%时,涂料的24h悬浮率逐步进步。这是因为钠基膨润土的量越多,涂猜中的立体网状结构就越多,越结实,损坏这种网状结构需求施加的剪切力τ0就越大,涂料的悬浮性就越好。CMC含量从0.2%添加到0.4%时,悬浮率先是稍有进步,然后又明显下降。跟着水玻璃以及PVA含量的添加,涂料的悬浮率均大幅度下降。

      2.3.2涂料成分对粘度的影响

      当涂猜中的钠基膨润土含量和CMC含量添加时,涂料的粘度都呈现上升的趋势;跟着水玻璃含量的添加,涂料的粘度是逐步下降的;PVA含量从1%添加到3%时,涂料的粘度先上升后下降。

      高度分散后的钠基膨润土呈片状,片状颗粒平面上带负电荷,边棱部分带正电荷,正负电荷相招引,使钠基膨润土颗粒棱角边际搭结构成立体网状结构。

      CMC的主链上带有许多强极性的亲水基团,基团之间可借助于氢键,静电引力和范德华力相结合,从而CMC高分子链间构成立体网状结构,钠基膨润土的网状结构与CMC高分子网状结构会产生交联效果,添加系统的粘度。钠基膨润土与CMC的量越多,这种交联效果就越强烈,系统的粘度就越大。

      2.3.3涂料成分对涂刷性的影响

      跟着钠基膨润土含量从12%添加到14%,涂料的涂刷性升高,从14%添加到16%,涂刷性明显下降;跟着CMC含量的添加,涂料的涂刷性逐步添加;跟着水玻璃以及PVA含量的添加,涂料的涂刷性均大幅度下降。

      PVA在涂猜中除了起粘结效果外,仍是涂料的增稠剂,涂猜中PVA含量越多,涂料就越粘稠,涂料的活动性就越差,涂刷时就越吃力,因而涂刷性就越差。

      3定论

      (1)当硅藻土:钠基膨润土:CMC:水玻璃:PVA:水=100.0:14.0:0.3:11.0:1.0:240.0时,涂料有优良的工艺和使用功能。将其喷涂到金属型上进行浇注,可以得到外表粗糙度Ra在1.0~2.0μm左右的铝合金铸件。

      (2)影响涂料24h悬浮率和粘度最明显的要素是钠基膨润土;影响涂料涂刷性最明显的要素是PVA.(3)涂猜中钠基膨润土含量添加时,涂料的悬浮率以及粘度都升高。CMC含量添加时,粘度以及涂刷性升高。水玻璃含量的添加导致悬浮率,粘度和涂刷性均大幅度下降。PVA含量的添加导致涂料悬浮率和涂刷性均下降。

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