纖維狀硅灰石對消失模涂料性能的影響wollastonite

作者： 馮文林 時間：2022-01-05 13:55:08 閱讀：417

纖維狀硅灰石對消失模涂料性能的影響wollastonite

                                       

                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律，結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制造技術，作為關鍵技術之一的涂料技術是制約其發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，它的物理化學性質在很大程度上決定了涂料的使用效果，因此研究并進而恰當地選取合適的耐火粉料是保證鑄件質量的關鍵。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%（質量分數）。 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行測試。不難看出，此處實際上測試的是涂片經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準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，有較好的穩定性和數據重現性，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使它在涂料懸浮液中易于形成網狀結構，這種結構使得粉料顆粒不易下沉。 2.1.2涂料的觸變指數 隨硅灰石含量的增加，涂料觸變指數提高，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狀或體型結構。而這種結構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構，如平行排列等。當外力撤除后，顆粒重新交錯排列，恢復成網狀或體型結構。體現出針形和盤形的粒子比球形粒子產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。當硅灰石含量低于5%時，滴淌嚴重，涂層很??；當含量在10%一20%時， 涂層平整、光潔、無堆積；而當含量高于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狀結構，這種結構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（或天平指針所擺的角度）可作為涂片的韌性指標；隨硅灰石含量的增加，涂片的韌性亦有所提高，當含量達到25%以上時，撓度可達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，形成網絡狀結構，相當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下有機粘結劑燒失而耐火粉料尚未燒結有關。 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狀結構，從而形成更多的微觀空隙連通區，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下有機粘結劑的燒失有關。這里值得指出的是，當硅灰石含量低于10%時，烘干后的涂片有裂紋，硅灰石含量高，也即涂層對液態EPS的吸收能力增強。 3 結論 (1)所用涂片的制作方法有較好的穩定性，從而為后續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。