消失模涂料所用的原材料品種繁多,主要包括耐火骨料、載體和其他附加物(如懸浮穩定劑、潤濕劑、分散劑、黏結劑等)。
1.耐火骨科
粉狀耐火骨料是
消失模涂料的主要組成部分,也是最終在金屬一鑄型界面上起作用的骨干材料,因而稱之為“骨料”。
(1)“骨料”材料選擇。選擇骨料時應考慮以下因素:骨料的耐火性、粒度和形狀、密度、熱膨脹性、與鑄造合金的化學反應能力、與型砂的反應能力、導熱性、發氣性以及來源和成本等。
①耐火性。骨料的耐火性通常包括兩方面的內容:其一是骨料的熔點或軟化點,即其耐受高溫的能力,也就是耐火度;其二是它的高溫化學穩定性,即其在高溫下耐受其他氧化物侵蝕的能力。
耐火骨料的耐火度并非越高越好。由于涂料是在液態金屬和鑄型界面上起作用的,鑄鋼的澆注溫度一般不超過1600。C,鑄鐵則不超過1400。C。如果考慮鑄型對金屬的冷卻作用和界面上的溫度落差,涂料層受熱后所能達到的溫度將比上述數值還要低一些。對于這樣的溫度條件,就耐火度而言,一般耐火材料都能滿足要求,因此不必過分苛求耐火骨料的耐火度。
至于骨料的高溫化學穩定性,也絕不是越穩定越好。在常用于涂料的一些骨料中,石英粉的高溫化學穩定性相當差,它在FeO的作用下,會生成熔點為1200℃左右的鐵橄欖石,乃至熔點更低的共熔體。同時,在用砂型鑄造鋼鐵鑄件時,澆注時型內氣體是氧化性的,界面上不可避免地會有FeO存在。但是,不少鑄鋼廠仍采用石英粉涂料,效果也很好。
②顆粒尺寸。一般說來,骨料的顆粒越細,則涂料的懸浮穩定性越好,涂料層的燒結性能也會越好。另一方面,骨料越細,則所需的黏結劑越多,涂料層也較易于開裂。
要使涂料層中的骨料顆粒排列致密,最好能使較細的顆粒鑲嵌于較粗的顆粒之間。因而,粒度的分布宜分散而不宜集中。用于一般砂型(芯)的涂料的骨料粒度以200目、270目、320目3種配合使用為好。
(2)常用材料。鑄造上使用的涂料,根據涂料中骨料的不同,可將涂料分為石墨粉涂料、剛玉粉涂料、鋯石粉涂料等。
①焦炭粉。焦炭粉是廉價的碳質材料,主要用于鑄鐵涂料。可以單獨用焦炭粉,也可和其他材料配合使用。焦炭粉是多孔性材料,能吸收較多的水,涂料層烘干比較困難,但也可利用這一特點制成保溫涂料。
②石墨粉。石墨的耐火性能極佳,廣泛用于鑄鐵和非鐵合金鑄件用的涂料,由于能使鑄鋼件增碳,不用于鑄鋼涂料。
③石英粉。石英粉的耐火性能適當,且易于燒結。用于鑄鐵件時,可與石墨粉或焦炭粉配合使用,用于鑄鋼涂料也有令人滿意的效果。但硅質粉塵對工人健康有很大危害,應慎用。
④鋯石粉。鋯石粉的耐火度高,高溫下的熱穩定性好,但卻易于燒結,而且熱膨脹又很少,兼有這些特點的材料是很難得的。以鋯石粉為骨料的涂料,高溫強度很好,不易剝落。可用于鑄鋼件、鑄鐵件及其他合金鑄件。
⑤剛玉粉。剛玉粉的耐火度高,在加入適當的輔助材料后易于燒結,是很好的骨料。
⑥煅燒鎂砂粉。煅燒鎂砂粉的主要成分是MgO,其耐火度高,高溫化學穩定性好,