GYX 新型復合添加劑在消失模水基涂料上的應用研究

馮 浩

（山西冠亞新材料科技有限公司，山西 太原 030054）

在鑄造生產中消失模鑄造技術具有適用范圍廣、鑄件尺寸形狀精準、表面光潔、生產成本較低和清潔生產綠色環保等特點，越來越得到鑄造企業的關注與投入。我國消失摸企業不斷增多，產能擴大，年產鑄件遞增，但也時有因鑄件產品質量不合格被退貨的現象發生。原因是多方面的，但由于造型材料及涂料而造成的鑄件質量問題占有很大比例。涂料在消失模鑄造中起著非常重要的作用，消失模涂料是消失模鑄造獲得表面光潔的優質鑄件必不可少的輔助材料。如果涂料的性能、配制和干燥出現問題，就會使鑄件產生質量不穩定、廢品率上升等現象。

消失模涂料一般由耐火骨料、黏結劑、載體、懸浮劑及其他添加劑組成，各種組分被均勻混合在一起制成粉狀或膏狀，在涂掛和澆注過程中發揮綜合作用。消失模涂料的性能直接影響著消失模鑄造工藝的成功與否。消失模涂料目前還沒有統一的標準，所以，不同廠家生產的涂料性能就存在很大的差異，而且鑄件的材質對消失模涂料的要求不一樣。目前市場上所用消失模涂料配方中添加劑種類較多，搭配較復雜，企業在使用過程中質量控制難度較大，宜出錯，一旦配比不合適就會造成鑄件質量問題，使廢品率上升，成本偏高，限制了消失模鑄造的推廣和發展。

針對上述問題開發研制了一種新型消失模鑄造涂料添加劑-GYX 新型復合添加劑，這種添加劑能夠一劑取代傳統的配方中的消泡劑、白乳膠、懸浮劑、流平劑、黏結劑和防腐劑等各種添加劑。操作簡單方便，而且大大改善和消除了因使用這些各種添加劑所帶來的涂料發氣量大、涂掛性差、流平性差和透氣性差而引起的鑄件氣孔粘砂積碳等鑄造缺陷，得到表面光滑、合格的鑄件，同時降低成本，提高生產效率。

1 常見消失模涂料添加劑存在問題

1.1 國內消失模涂料常用添加劑

目前消失模涂料常用添加劑有黏結劑、潤濕劑、消泡劑、防腐劑等。黏結劑種類有白乳膠、硅溶膠、聚醋酸乙烯液、水溶性樹脂等；潤濕劑有OP-10（聚氧乙烯烷基醇醚）、吐溫T-80 等；消泡劑有正丁醇、正戊醇、正辛醇；防腐劑有甲醛和苯酚液等。

1.2 各種黏結劑作用及特點

白乳膠的作用是提高涂層強度，但涂刷性不好，滯而不滑，需搭配其他材料相組合才能滿足涂刷性，但與某些物料混合時涂刷性能會嚴重惡化，與高溫金屬液接觸時其發氣量大，且揮發出有害氣體影響操作者的健康，市場上的白乳膠，性能質量差異很大，黏度指標差異從1 pa·s～10 pa·s 難以保證涂料有穩定的性能。

硅溶膠常溫強度和高溫強度尚可，但在高溫下氧化物對呈堿性的金屬液（如高錳鋼等）有不良作用。水溶性酚醛樹脂，價格較貴，不利于環保，而且對鑄件易產生皮下氣孔，鑄件易粘砂。

以上三種常用的黏結劑都不屬于網狀分子結構，故涂層透氣性差。

1.3 其他添加劑存在問題

吐溫T-80，OP-10 常作為潤濕劑，是為了改善涂料對白模的涂刷性能，這種表面活性劑易造成涂料流淌（涂掛性能差），使涂料性能惡化，產生大量氣泡。正丁醇，正辛醇之類作為消泡劑，同樣會惡化涂料的性能。甲醛和苯酚液作為防腐劑由于其對人體的危害性應限量使用。

2 GYX 復合添加劑的組成與特點

鑒于目前消失模涂料中的黏結劑、潤濕劑、消泡劑和防腐劑的利弊關系，消失模涂料添加劑采用環保材料以及科學合理的配方勢在必行。基于此研發了GYX 新型消失模涂料復合添加劑。用GYX 型復合添加劑生產涂料，制作簡單，只加少量，就可以滿足絕大多數水基涂料的技術性能和工藝性能要求。

2.1 主要組成（無毒無公害組成）

GYX 型新型復合添加劑屬于水基涂料，以某種經醚化處理的蕨類木質天然植物粉為主，加配高分子多糖聚合物、滲透潤濕粉、Li2O+鎂鋁硅酸鹽懸浮劑等環保材料組成。

2.2 特點

GYX 型新型復合添加劑按一定的比例與耐火骨料粉混合之后，具有高黏度，可有效控制涂料體系的流平性、穩定性和沉降性。在低剪切力下，具有高的懸浮性和高度的假塑性，流動性以及出色的高溫酸堿穩定性。使用后涂層干燥后具有很高強度的耐磨性、操作強度、并具有很好的懸浮性和涂刷性，不流淌性，涂層烘干后強度大，不易脫落等優點。

3 耐火骨料粉的選擇

GTX 新型復合添加劑適合各種耐火骨料料粉配制，適用于碳鋼，合金鋼、錳鋼、不銹鋼、各種鑄鐵件和有色件等不同材質的鑄件。由于金屬液的成分，密度不同，澆注溫度不同，固而對骨料的耐火度，成分、粒度，穩定性，絕熱性等要求不同。從生產實際出發參照表1 與表2 選擇合適的耐火骨料。

表1 耐火骨料粉適用范圍

表2 耐火骨料粉技術指標

4 涂料的配置工藝

目前很多鑄造廠對于一般的涂料通常采用碾壓加攪拌的方法，有的物料需提前1～2 天引發好，然后碾壓4 h～8 h，甚至更長時間，然后稀釋攪拌2 h～4 h 來完成，這種方法工時長，而且在碾壓過程中易粉碎骨料粉，影響涂料的透氣性，鑄造過程氣體不易排出，易使鑄件產生氣孔、粘砂等缺陷。用GYX型添加劑配制涂料不需要碾壓，只需要攪拌，工藝簡單，提高了工作效率和時效。

4.1 涂料配比

GYX 型復合添加劑與耐火骨料粉的比例通常為6%～8%，混合均勻后加水攪拌即可使用，對于強度要求高的重型鑄件可加添加劑8%～10%，但最終加入量不要超過10%.

傳統消失模涂料實用配方見表3.GYX 型復合添加劑與耐火骨料粉配比見表4.

4.2 配制工藝流程

傳統消失模涂料配制工藝：耐火骨料+Na2CO3干粉加入混砂機干混10 min 左右→加入黏結劑+溶劑（水）濕混20 min～30 min→濕料倒入桶里，加入適量水攪拌→白乳膠→其他添加劑→成品。

生產驗證，攪拌轉速和攪拌時間影響涂料的涂掛性能和沉淀情況。對于高分子黏結劑使用前預發和配制成溶液，如CMC 和PVA 使用前需預制溶液再使用。

GYX 型復合添加劑與耐火骨料粉配制工藝見表4，100 kg 骨料粉加6 kg～8 kg 添加劑混合均勻，再加70 kg～100 kg 水，攪拌20 min～30 min 調節濃度后再攪拌5 min～10 min，出漿，攪拌時注意勻速慢速攪拌。

4.3 成品涂料的性能特點

從表3 和表4 可以看出傳統的配制工藝使用添加劑種類多，成分復雜不利因素增加，涂料性能不穩定，材料成本提高，工時增加，涂料受到攪拌速度，時間的限制，生產的涂料發氣量大，易產生氣孔、粘砂、增碳缺陷。在澆注中，揮發出有害氣體，影響操作人員的健康。GTX 型添加劑生產涂料操作簡單易行，一劑就搞定，而且節省工時提高生產效率，保證鑄件成品率和鑄件質量。

表3 傳統消失模涂料實用配方（質量分數，%）

表4 GYX 新型復合添加劑的配方和配制工藝（質量分數，%）

用GTX 型添加劑生產涂料具有的特點：

1）適于各種不同成分的耐火骨料粉相配，用于各種材質的鑄件的生產，同時也適用于各種砂型鑄造（按需調配濃度）；

2）PH 值7～7.5（呈堿性）無異味，對人體皮膚、呼吸道無任何毒副作用，人體皮膚隨意接觸甚至可用手來攪拌，衛生、潔凈、安全；

3）黏度適中，可隨時調配攪拌，具有良好的懸浮性，涂掛性，觸變性，吸附性，透氣性，耐磨性和強度高等優點；

4）攪拌時無氣泡，滑暢而不流淌，涂層不易開裂，鑄件易脫砂清理，可生產出漂亮美觀的鑄件。

5 涂料的生產應用

GYX 型復合添加劑經大量消失模廠家進行實際應用，幾年來取得了滿意效果，得到了所有用戶的認可。適合各類鑄件，鑄件重量有幾十千克至幾噸鑄件。

涂料可刷涂，浸涂，濃度可隨意調配選擇。涂層厚度視不同形狀、不同大小、不同材質的鑄件而定（一般厚度1 mm～2 mm），中小件可刷1～2 層，大型件可刷2～3 層，基至可刷5 層，鋁合金件刷2 層。

涂料的干燥方法按消失模的常規工藝要求進行。

由于不添加任何防腐劑，配制好的涂料漿液在炎熱的夏天有效期為7 天到10 天，生產中盡可能按計劃配用。生產實踐證明，新配制的涂料和長久存放的涂料相比，不僅對健康有好處，而且涂料各項性能更佳。也可以預先按照計劃，先配制好干粉狀然后加水稀釋使用，可隨用隨配制，沒有必要大量長久儲備涂料液，浪費財力物力。

GYT 型新形復合添加劑生產的水基涂料，由于性能上的優化、配制工藝上的簡化，材料配制上規范化，不僅對獲得優質鑄件取得可靠的保證，而且其成本低廉、潔凈、無毒。

6 生產實例

圖1 為用GYTF-290 型涂料生產碳鋼鑄件，圖2 為使用GYTF-230 型涂料生產高錳鋼鑄件，鑄件質量全部滿足客戶要求。

圖1 碳鋼鑄件-消失模工藝使用GYTF-290 型涂料

圖2 高錳鋼鑄件-消失模工藝使用GYTF-230 型涂料

7 結論

通過幾年來的生產實踐證明，GYX 新型復合添加劑優于傳統的涂料添加劑，可以取代在消失模涂料中的各種黏結劑、潤濕劑、消泡劑、防腐劑，因而大大減少了由此導致的各種鑄造缺陷；新型復合添加劑配制工藝簡單、無毒環保、省時省工、很大程度上降低了生產成本；利用其生產的鑄件表面光滑，出現粘砂、氣孔、積碳等缺陷率明顯降低，而且鑄件易清理。