第22卷第l期
2 0 0 2年 2月
辽 宁 工 学 院 学 报
JOUPdNAL OF LIAONINGⅡ STITUTE OF TECI-LNOLOGY
V01．22 No 1
Feb． 2 0 0 2
文章编号：1005—1090(2002)01 0049 03
水玻璃砂转移涂料
李焕臣 ，贺 奇。，王孝良 ，柴占臣。，赵 睿
(1．辽宁工学院 材料与化学工程系，辽宁 锦州 121001；2．辽宁工学院机械与汽车工程系，辽宁 锦州 121001；3锦州市劳动监察大队
辽宁 锦州 121000；4．大连大学 化工系，辽宁 大连 116000)
摘 要：研究了适用于CO 水玻璃砂芯的自硬转移涂料，提出了以磷酸盐做牯结剂，MgO作固化剂的自硬转移
涂料的最佳配方，并对其转移性进行了
分析
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，测试了其渗透性、密度、悬浮性、透气性、表面强度等主要性能指标，结
果表明：所研制的自硬转移涂料具有生产应用和推广价值，并将产生一定的经济敢益
关键词；自硬转移涂料；渗透性；涂层强度；硬化时间
中图分类号："]'0221 文献标识码：B
Sodium Silicate Sand Transfer Coating
LI Huan-chen ，旺 Qi ，WANG Xiao-liang ，CHAI Zhan—chen。，ZHAO Rui
(Dept of Materials& Cbomiea]Engineering，UT{2 Dept．of Mechanical＆ Automotive Engineering．UT，Jinzhou 121001，Ctfi—
m；3．Labour Suppvksic~Br~ade of Jinzhou City．JirMaou 121000，CbSna~4．Dept．of Chemical Engineering，ⅡlⅡan University，Dalian
116000，Clu z~a)
Key words：self-hardening transfer coating；permeability；coating strength；hardening time
Abstract：In this paper，a study has been done on the self-hardening transfer coating suitable for and
cores of C sodium silicate．The optimum composition of the coating is presented，with the cement be—
ing phosphate and the solidifying agent being manganese oxide；the behavior of the coating is analysed，
with the permeabilky，density，suspensibility，venting qualky and surface strength being measured．
The experiment result shows that the newly developed coating is of both practical and economic values．
转移性涂料是指涂敷在模样(或芯盒)上，充填
型砂紧实固化后，复制模样(芯盒)形状的涂层转移
到砂型过程的一种涂料。它是一种新的获得高的尺
寸精度和表面光洁度铸件的工艺
方法
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。70年代，日
本发明了K—Y法，是将涂料直接涂敷在模样表面
上，用微渡加热的方法使涂料和型砂在模样和砂箱
的约束下一起硬化，并使涂料转移到砂型(芯)表面，
涂料层能精确地复制出模样的表面形状。80年代，
前苏联提出r一种类似的精密涂法，即将液体涂料
涂于加热到 240℃的芯盒上，然后再填充树脂覆膜
砂制得带有涂料的精密砂芯。
K—Y法和精密涂法从根本上改变 传统的涂
料涂敷方法，使得用砂型铸造获得精密光洁铸件成
为可能，是对涂料使用方法的突破。但是这两种方法
都需要加热，使它的应用受到限制。本试验研究的目
的在于寻找一种不用加热设备的自硬转移涂料及其
工艺，同时探索其转移机理，以便探讨自硬转移涂料
的转移规律，指导进一步的研究和生产。
1 试验材料
1．1 耐火骨料
试验用型砂为 C02吹气硬化的水玻璃砂，原砂
为铸造用标 准砂 NsB50／1。0(0j，水玻璃模数为
2．8，密度为 l_50g／cm。．所研制的涂料以石英粉、煤
收稿日期：2001—09一挖
作者简介：李焕臣(1947一)，男，山东海阳人，辽宁工学院副教授
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辽宁工学院学报(自然科学版) 第 22卷第2期
矸石做 骨料。石英 粉化学成分 ( )：Si ≥98、
(CaO、MgO、Na2O、K2O)≤1．5、Fe2Oa≤0．75、其它
≤0．75．煤矸石粉化学指标( )：AlzOa=42～46，
SiO2>50，Fe2 < 1．3，T岫 一0．31，Ca()+MgO=0．
5，K O+Na O—O．2．煤矸石粉物理指标：耐火度>
1 750℃，真比重>2．5，容重 1．2～1_5，含尘( )<
0．3，含水(％)
标准
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试样测定涂料层
干态透气性的具体操作及计算方法见文献[1]．
涂层强度测定0 是由粘度杯向涂有 1 mm涂层
的玻璃板上落砂，直至擦破涂层露出玻璃板为止，称
出落砂总重量作为判断涂料层表面强度的定量指
标。高温抗裂性测定是将 5O mm的水玻璃砂型试
样浸入涂料形成 2 iTlnl的涂层，干燥后放人高温炉
中，在 l 200℃急热 2 min，取出观察涂层开裂情况
涂料的其它性能测试参照文献[1]进行。
3 试验结果及分析
3．I 最佳配方的确定
涂料能否转移的先决条件必须是涂料与型(芯)
的结合强度大于涂料与模样(或芯盒)的附着强度，
涂料才能实现顺利转移。实验证明在模样表面涂一
层钙基润滑脂是降低涂料一模样(芯盒)附着强度的
最有效方法。转移涂料除具有一般涂料必须具备的
性能外，更重要的是渗透性和起模硬化时间。在实验
中我们控制起模硬化时间为 30 min左右。
初始实验选定酸式磷酸盐加入量为 6Z，氧化
镁加入量为 6 ，耐火填料为石英粉，煤矸石粉各 5O
克，钠基膨润土加入量分别为2 、4 、6 。对以上
配方进行 了_渗透性及透气性性能测试。
图 l 固化卉鼍与涂料硬化剂时间关系
图1为固化剂与涂料硬化时间关系。可见随着
固化剂加入量的增加，起模硬化时间呈减小趋势。图
2为因素对 ／6的影响，从图中可见：随着钠基膨润
土加入量及密度的增加，涂料的渗透性下降。参见图
3，随着钠基膨润土加入量的增加，常温透气性是下
降的。因为在涂料中加入钠基膨润土后，其主要集中
在耐火骨料的颗粒间从而堵塞 了颗粒间的毛孔通
道，使透气性下降。粘土量越多，这种堵塞作用越大，
涂料的常温透气性就会降得越低。
一
l I I l
0 2 4 6 8
P ／g
l l l I
i．4 I 5 1 6 I 7 l 8
此乖／(g／cm j
图 2 因素对 ／6的影响
I 密度；2 P№
正交试验采用三因素三水平(表 1)，试验结果
见图 3．
2 0 8 6
I 1 0 0 0
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2002年(总第 83期) 李焕巨等：水玻璃砂转移潦料
表 1 L，( )水平因素表
图中纵坐标：表面强度U(g)、透气性 V、渗透性 w
( ／占)．
图3 钠土加入量对透气性影响
根据图4因素指标图中各因素对渗透性、透气
50O
U 400
300
0 6
v
0 {
o．2
o 8
W o 7
0 6
o 5
一
：V —／ l f l
一
^ ^ ^ B． B B．
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一
l } l l l l
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A一 A B B B cl c c
一—＼ ＼／ 、 一
I I l
图4 因素指标图
性、表面强度的主次关系综合权衡：A c 为最佳
水平组合条件，即为最佳涂料配方。
3．2 最佳涂料性能
确定最佳配方后，再以此配方配制涂料。考察涂
料的综合性能，见表2，确定能满足 c()。硬化水玻璃
砂造型的需要。
表2 虽佳转移涂料配方性能
性能
(24 h
性
)
透气性 表 度
e
蝴
．
／cm~
4 结 论
(1)磷酸二氢铝作粘结剂、氧化镁做固化剂的涂
料，在自硬条件下可实现涂料由模样(铁模)向水玻
璃砂型的转移，使涂层表面光洁，组织致密，从而制
造出尺寸精确的铸件在生产上是可行的，是型砂铸
造的一大突破
(2)应用自硬转移涂料时，模样表面涂一层钙基
润滑脂做脱模剂可保证涂料的顺利转移。
(3)该自硬转移涂料无毒、无味、无公害。可在短
时间内实现硬化 (调整 MgO 的量可改变硬化时
间)，并且配料工艺简单，成本低廉，有一定的经济价
值
参考文献：
CIJ 杨正山．造型材料测试技术[MJ．北京：机械工业出版
社 ．】987．
[2J 张忠明等．消失模用铸铁涂料的研制与应用．铸造技术
D] 1994，(1)2l一23．
责任编辑：博春玲
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