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消失模涂料铸铁满足铸造工艺的需求
消失模涂料铸铁满足铸造工艺的需求
近年来消失模工艺是铸造业一种新兴的铸造工艺方法，其过程方法为：将铸件相似尺寸的模型上涂刷一层耐火层，待烘干成形后与石英砂一起造型，最后浇筑金属液体，过程中高温使模型气化，金属液体凝固后得到所需要的铸件[1-3]。由于精度高、成本低、易设计、工艺简单、污染小、效率高等优点，消失模铸造的应用越来越广泛，受到国内外的关注。
消失模涂料是消失模铸造中的一种关键因素，它是涂覆在模型表面的一直特殊涂料。消失模铸造的技术发展和革新主要受制于消失模涂料的发展和创新，可以说，只有消失模涂料的发展才能带来消失模铸造的发展。本论文主要从消失模涂料的历史、现状和未来发展趋势等介绍消失模涂料。
1 消失模涂料的简介
消失模涂料一般由骨料、粘结剂、悬浮剂、载液、添加剂等原料分散混合而成[4-5]。
骨料是消失模涂料的主要成分，对涂料的强度、通气性等方面影响很大，但也会导致铸造过程产生气孔、夹渣等缺陷。一般通过铸件的金属类型、大小、温度、外形等综合因素，选择合适的骨料。常见的骨料有硅砂、刚玉、滑石、石英、石墨等，可以是单一骨料，也可以是多种骨料混合；粘结剂一般有无机和有机两种，可以增加涂料的强度，增加附着力；悬浮剂在涂料中的作用，主要是防止涂料结块、聚集、沉降等，增加粘度、触变性、涂覆性等特性；载液作为涂料的分散介质，一般为水基或醇基，合理选择载液可以提高铸件的表面质量；对需要一些特定的性能的涂料，需要有针对性的添加一些添加剂，比如表面活性剂、消泡剂、防腐剂等等。
消失模涂料涂覆在模型上，在消失模铸造工艺中起到支撑、转热、传质、控制金属流动性、影响表面质量等作用。主要作用如下：(1)增加模型的强度和刚度，减少形变；(2)起到保护金属液作用，防止流入型砂中；(3)高透气性保证消失模分解产物逸出；(4)良好的剥离性。
2 消失模涂料国内外研究状况
2.1 国内研究现状
上世纪八九十年代，我国对消失模铸造的研究，从起初的模型的设计、制造、装配等，过渡到对涂料性能的研究[6]。已经应用的涂料配方，大多价格昂贵、成本过高，涂料质量也不佳。
随着不少针对消失模涂料的原料骨料、混合工艺、透气性的研究，此外还有悬浮剂、粘结剂等助剂方面的研究，消失模涂料的发展已有长足进步。目前，国内生产的涂料质量还不成熟，要大规模国产化还有一些技术需要攻克。随着，国内生产对消失模涂料的需求增加，人力和物力的大量投入，涂料的国产化相信指日可。
2.2 国外发展现状
在国外，消失模涂料应用和研发都较早，目前已有不少专利产品[7-8]。例如，英国的 Foseco MORNAL 公司拥有成熟的 styromol系列涂料，该系列产品体现出优良的保温、透气、耐火等性能。
英国 Foseco MORNAL 将少量冰晶石(Na3AlF6)加入涂料中，铸造高温下生产 NaF、AlF3等，可以吸附铸造过程中产生的碳，从而消除缺陷，提高铸件质量。日本的消失模涂料也比较成熟，将5 %~8 %的氧化性物质等加入到以 SiO2做基材的涂料中，并辅以粘结剂、悬浮剂、添加剂等原料，可以减轻铸件的增碳缺陷。
3 消失模铸造涂料的发展趋势
消失模涂料是消失模铸造工艺的关键，涂料的发展才能推进消失模铸造的发展[9]。为符合铸造环保、节能、可持续化的发展方向，消失模涂料的研发向着绿色环保、多元化等方向发展。主要的发展方向有以下几个：
3.1 发展水基(快干)涂料
当前，醇基涂料目前应用广泛，但醇基涂料价格昂贵，易燃易爆，对环境污染大，且不易运输和贮存。与醇基涂料相比，水基涂料成本低廉，也没有运输和贮存方面的缺陷，在环保方面也具有优势，因此发展水基涂料来替代醇基涂料是未来涂料的热门方向，目前也取得了较大的进步。
3.2 开发湿型砂涂料
目前造型与制芯都是湿型砂，其中煤粉砂是一种应用广泛的湿型砂涂料，但煤粉砂的透气性差，影响铸件质量，对环境也造成影响。开发和研究一种替代方案是，消失模涂料研发的当务之急[11]。
3.3 发展功能涂料
消失模涂料对铸件的作用已经不言而喻，涂料需要能够对应各种金属铸件工艺的需求，但是对于一些特定的铸件，需要在涂料中加入一些特殊物质，以赋予涂料一些特殊的性能，满足铸造工艺的需求[12]。目前这方面的研究已经十分广泛，例如：表面合金化涂料，在涂料中加入 Td、Sn 或 Zn 等元素，可以增加铸件中珠光体的含量，在涂料中加入 Bi、Te 或 Cr 等一些金属元素，可以增加铸件的耐磨性[13]；绝缘涂料，是通过设计涂料的成分含量，从而降低导热率，从而提高铸造零件的凝固时间，提高质量；防渗碳渗硫涂料，是将一些氧化物加入到涂料中，提高铸件烧结和氧化性能，比如氧化钙可以提高烧结和脱硫的效果，实现防渗碳渗硫的功能[14]。
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