铁合金浇注

目前国内许多硅铁冶炼厂在硅铁出炉后，直接倒入金属锭模中。由于硅铁出炉温度较高(约1700℃)，而大多数锭模没有刷涂料或只有少量劣质涂料(如单一的石墨粉)，使得金属型极易冲蚀，为此厂家只好加厚铸型，这样一来，其一:破坏了金属型原有的水冷槽的冷却作用，使得硅铁粉化严重;其二:金属型表面凸凹不平，铸锭外观质量下降;其三:金属型价格昂贵，寿命短。采用优质耐高温涂料，其涂层牢固地粘结在型壁上，可以抵抗金属液的冲击力，同时为铸型提供了一个变形层，并使铸型具有一定的退让性，减少铸型应力;其四:硅铁合金逐步向规格化发展，用于使硅铁成型的金属型造价更高，相应地对涂料的要求则更加严格。总之，涂料关系着金属型的寿命和铸锭表面质量。

硅铁熔炼温度约为1700℃左右，铁硅二元相图中屯相区为脆相区，只有采用过冷的办法可以限制或阻止硅铁的分解(粉化)，而激冷易损坏金属型，必须建立必要的涂料层以保护金属型，涂料耐火度应高于1700℃。

粉料的选择主要考虑耐火度、热膨胀性、化学稳定性、导热性、资源状况及成本等。

①刚玉粉(棕色或白色)

②石墨(棕色或白色)

③滑石粉(白铅粉)

④膨润土(纳基)

①粘结剂:选用水玻璃为粘结剂。

水玻璃以硅酸分子存在于水溶液中，其失水缩合，逐步形成胶体一即硅酸溶胶，其胶团结构由一个胶核和包围在胶核同围的扩散双电子层组成。胶核表面Si0:分子被水化生成H2Si03，但是，胶核仍旧带负电性。由于同号电荷的互斥性，使硅酸溶胶具有一定的稳定性。

可替代水玻璃作为粘结剂的还有硅溶胶和硅酸乙醋水溶液以及磷酸盐，但由于其成本较高或性能稳定性差等原因未被采用。

②悬浮剂:本涂料选用水为载液，CMC和钠基膨润土作悬浮剂。

CMC(梭甲基纤维素)属于高分子化合物，呈多链状，淡黄色或白色，弱酸性。溶于水后形成胶体，颗粒小，表面积大，吸附性强，膨胀性好，水化后，膨润土颗粒吸附阳离子， CMC与钠基膨润土并用时比单独使用CMC更易于形成网状结构，絮凝效果也会提高。

另外CMC烘干后具有成膜性，有利于提高涂料的干强度。PVAC聚乙烯醇)可作为CMC的替代材料，它与膨润土混用具有较高的沉降稳定性，快干以及良好的涂刷性，但由于其质量稳定性不好，且使用时必须严格控制水解率(不得小于98%)，故使用较少。

由于本涂料主要用于保护金属型，故其涂附性显得格外重要。金属型可以认为是阳离子吸附着许多自由电子，显示阳离子性。要使涂料易于涂附，可加入阴离子型表面活性剂，以减小金属型与涂料间界面张力。常见的阴离子型表面活性剂有梭酸盐、烷基硫酸盐以及烷基苯磺酸盐，本涂料中加入1%的洗衣粉，其成分是十二烷基苯磺酸钠。为防止CMC变质，可在涂料中加入2%的甲醛溶液。

实验采用多组四因素，三水平正交实验，为满足耐火度要求，本涂料以刚玉粉为基本粉料(以100%计)。另外，每组涂料中均加入了2%滑石粉作为助熔剂，以增大涂层软化范围和改善涂层致密度。

配制工艺:将称好的粉料充分混和(所有粉料粒度均小于100目)，然后加入CMC水溶液和水玻璃，同时加水制成膏状，使用前再加水稀释并搅拌30分钟左右。涂料粘度统一控制在12±2秒。

涂料的粘度、抗擦落强度依据《造型材料测试技术》;悬浮性、附着力、发气性依据《铸造涂料》；急热抗裂性测试原理上参考《铸型涂料》，实测中使用金属圆头试样代替砂型试样，干燥后，在1200右的炉子中，曝热2分钟取出，观察涂层裂纹倾向。按涂层起皮脱落、中等裂纹、轻微裂纹、无裂纹来划分等级。若均无裂纹。重复以上操作。

根据硅铁铸锭生产实际状况，鉴于本涂料主要用于保护金属型，着重对以上三项性能进行了计算分析，并依主次按排队评分法，抗擦落强度以50分计，附着力和急热抗裂性以100分计，而涂料的发气量，比重和悬浮性等只作为参考数据，未纳入正交计算。

石墨粉的加入能有效地提高涂料的综合性能。这是因为石墨膨胀系数小。而且黑色石墨吸收热辐射能力强，因而含足够量石墨的涂层与金属型热变形相对接近;同时，鳞片状石墨使涂料具有很好的涂布性和润滑性，促使粘结剂充分发挥作用，所以，随石墨粉增加涂料急热抗裂性和附着力显者提高;但是，在随后的实验中，继续增大石墨含量，涂料抗擦落强度下降，这显然是由于石墨粉所形成的涂层强度不如刚玉粉涂层强度高，这与刚玉粉多面体结构有关;另外，石墨粉燃点低，使涂料耐久性差。

水玻璃由于在900- 1000℃时附着强度降低，为了尽可能地实现一次喷涂多次浇注，在形成必要的涂层以后，须严格控制水玻璃含量。

CMC(梭甲基纤维素)的长链状结构在悬浮性上己体现了其作用，可以看出，它还能提高涂料的急热抗裂性。这是因为CMC烘干后具有成膜性，有利于提高涂料的抗擦落强度和急热抗裂性，而钠基膨润土则有利于CMC的成膜性。但过量的CMC不仅不再提高涂料强度，反而又影响涂料的附着力，同时还会增加涂料的发气量。

1.石墨粉可以有效地提高涂料的抗裂性。

2.水玻璃能提高附着力，但又影响其高温性能，故应严格控制其比例加入量。

3. CMC与钠基膨润土共同作为悬浮剂，既使涂料有较好的悬浮稳定性，同时，在一定程度上也有利于提高其高温强度。