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涂料技术

低碳钢铸件表面防渗碳涂料的研究与应用

时间:2011-05-12 12:42:05 来源: 作者:小辉点击:次

1.2粘结剂

铸造涂料既要具有一定的常温强度,又要具有良好的高温强度。根据这一要求,粘结剂应采用有机低温粘结剂和无机高温粘结剂复合使用工艺。但是,有机粘结剂一般含碳,其高温热解产物必然含碳。因此,在保证涂料具有一定常温强度的前提下,应尽量减少涂料中有机粘结剂的加入量,多使用无机高温粘结剂。

1.3溶剂

醇基涂料的溶剂一般采用乙醇,但是普通工业乙醇的燃烧性在冬季较差,涂层燃烧不完全。为了改善燃烧性能,降低生产成本,可加入甲醇作为辅助溶剂,但因其对人体视神经有较强的刺激性,故不应多加。水基涂料的溶剂采用普通自来水。

1.4分散悬浮稳定剂

我们采用一种特殊硅酸铝质粘土为基础材料,应用胶体化学的静电位阻分散稳定理论,以特殊复合电解质和高分子聚合物作为分散剂,并辅已多种附加物对其进行综合改性处理,开发出新型水基和醇基复合分散悬浮剂[1](已于1998年获得国家发明专利),分别用于生产水基和醇基涂料,取得了显著效果。新型分散悬浮剂具有以下特点。

(1)醇基复合分散悬浮剂不需用含碳量较高的二甲苯引发,仅用水活化即可,而且在乙醇中的膨胀值与膨润土相当。

(2)耐火度高达1650~1670℃,比膨润土高300℃以上,对涂料耐火性能无不良影响。

(3)0~1200℃热收缩率为12.1%,仅为膨润土0~1200℃热收缩率的2/3,不会使涂层产生裂纹缺陷。

(4)耐火度和抗裂性的显著提高,使其在涂料中的容许最高加入量可高达12%(占耐火粉料重),加入量范围宽。

(5)起分散剂作用的主要组分同时具有涂料高温粘结剂作用;起悬浮剂作用的主要组分同时也是低温或高温粘结剂,均具有多重作用。

经对数十种配方的试验涂料进行性能测试对比和浇注试验,优选出新型低碳钢铸件表面防渗碳锆英粉水基和醇基涂料的最佳配比范围如表1所示。

表1

2·低碳钢铸件防渗碳涂料的生产工艺及设备

目前涂料的加工设备主要有搅拌机、碾压机和球磨机三种。搅拌机和碾压机对涂料耐火粉料的细化作用很弱,混匀性差,加工时间长达数小时甚至十几小时,混制的涂料悬浮性和涂刷性等工艺性能较差。球磨机对粉料的细化作用较好,但不能连续生产,而且加工时间仍长达数小时,生产效率较低,不适于大批量生产。

预先辅以搅拌机搅拌的胶体磨加工工艺,是迄今较为理想的涂料生产工艺。初步搅拌均匀的涂料经齿轮泵打入胶体磨后,由于胶体磨转齿和定齿之间(两者间隙60μm以下)的相对高速转动(转速高达3000r/min),涂料受到很强的抽吸、剪切、摩擦和高频震动等作用(齿轮泵也有这些作用),能得到有效的搅拌、匀化、分散和细化,并使粉粒产生新的活性表面(活化),从而获得优异的悬浮性、涂刷性、渗透性和粘附强度等工艺性能[2]。

采用这种搅拌机-齿轮泵-胶体磨系统配制涂料,可以放宽对耐火粉料原材料的细度要求,还能实现机械化连续生产,而且混制加工周期短,生产效率高(比碾压机等传统设备提高数倍至十多倍)。

3·低碳钢铸件防渗碳涂料的主要性能

在工业性生产条件下配制的新型低碳钢铸件表面防渗碳锆英粉水基和醇基涂料的主要性能如表2。