一、前言：
    長期生產(chǎn)實(shí)踐證實(shí)：“制殼”是影響精鑄件質(zhì)量的主要工序。型殼質(zhì)量的優(yōu)劣和穩(wěn)定除與采用的原輔材料、制殼生產(chǎn)環(huán)境及操作者技術(shù)水平有關(guān)外，其決定性的因素是對(duì)“涂料工藝性能”的管理和控制。
    精鑄件常見的表面缺陷：毛刺、麻坑，結(jié)疤、流紋、飛翅、氣孔、分層及型殼的質(zhì)量事故——滲鋼、漏鋼、開裂、變形等均與涂料工藝性能的管理和控制缺失有關(guān)。
    我國精鑄業(yè)無論是有60年歷史的傳統(tǒng)水玻璃型殼或已近25年的硅溶膠型殼生產(chǎn)企業(yè)，至今未對(duì)涂料工藝性能實(shí)行有效的管理。絕大多數(shù)工廠仍只限于用一個(gè)“流杯粘度計(jì)”來控制涂料質(zhì)量。雖然早在1985年國內(nèi)就頒布了“熔模鑄造涂料試驗(yàn)方法”的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JB4007-85及JBT4007-1999），但長期以來未能全面貫徹和執(zhí)行。無疑，這正是我國精鑄件質(zhì)量穩(wěn)定性差，返修率及廢品率高，一次合格率低及質(zhì)量事故頻發(fā)的主要原因之一。
    國外同行十分重視涂料質(zhì)量的管理和控制，其鑄件一次合格率達(dá)到85%-95%以上，而國內(nèi)平均僅為50%-70%。涂料工藝性能的有效控制是保證型殼（鑄件）質(zhì)量提高和穩(wěn)定的必要條件及關(guān)鍵因素。
二、涂料工藝性能的內(nèi)容：
涂料工藝性能包括以下六項(xiàng)
（1）流動(dòng)性  （2）覆蓋性  （3）致密性  （4）穩(wěn)定性  （5）均勻性  （6）懸浮性。     

生產(chǎn)現(xiàn)場必須檢測和控制的主要項(xiàng)目有四項(xiàng)：覆蓋性（涂料層的平均厚度δ ），流杯粘度（涂料的條件粘度ηΦ4），致密性（粉液n比或粉料在涂料中的體積濃度K%)，穩(wěn)定性（涂料的“老化”膠凝速度ρ液或ρ涂值的增大）。
三、涂料工藝性能間的關(guān)系：
1、定性關(guān)系
（1）涂料的流動(dòng)性（L）主要與涂料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)阻力屈服值Zy有關(guān)。其次還與涂料的條件粘度ηΦ4關(guān)聯(lián)。屈服值Zy越高，涂料流動(dòng)性越差（L值小）。在相同Zy時(shí)，粘度ηΦ4越大，流動(dòng)性越低，反之ηΦ4小則流動(dòng)性好（L值大）?！?】屈服值Zy大小與涂料平均厚度δ呈正比關(guān)系?！?】

面夾角，90°時(shí)，sinθ=1）
涂層厚度δ主要決定于粉料中微粒（粒徑小于0.2-10μm）的含量W0%（表五）。W0%含量越高，屈服值越大，相應(yīng)δ值越厚，流動(dòng)性L值就越小。
涂料的流動(dòng)性（L）可由涂料平均厚度δ及粘度值ηΦ4兩個(gè)指標(biāo)決定。當(dāng)δ值相同（在一定范圍內(nèi)）時(shí)，ηΦ4與L呈反比關(guān)系。由此可見，僅靠控制涂料粘度值ηΦ4不能代表其流動(dòng)性高低，也不能保證δ值一致。
2、定量關(guān)系

圖一：[中孔處用銅絲吊起，S（表面積）=76.8cm²]

四、涂料工藝性能的測定方法：
１、覆蓋性δ——
采用60*60*2（MM）不銹鋼片（圖一）（參考JB4007-85）浸入涂料10秒，取出后滴流60秒（涂片垂直于水平面）。稱重（電子天平，稱重1000g，d=0.01g)

式中G——涂料層質(zhì)量（g） S——涂料層總表面積  ρ涂——涂料密度（g/cm3）
ρ涂可用100ML容量瓶（口徑Φ20mm的鋼鐵元素分析用）測定。
新配涂料之ρ涂也可用公式（1）計(jì)算，與實(shí)測誤差不大（≦1.3%）
2、粘度ηΦ4——
采用V=44ML，孔徑Φ4.27美國詹氏4#流杯粘度計(jì)（也可用5#杯或6#中國標(biāo)準(zhǔn)流杯）。三種流杯值換算見表一。

表一

3、涂料流動(dòng)性L可用“流動(dòng)長度法”測定【6】（JB4007-85)流槽傾角為8°（硅溶膠涂料用）。滴入涂料容積1ML。生產(chǎn)現(xiàn)場可用測定δ及ηΦ4值來代表涂料流動(dòng)性L，更方便和快捷。【3】
4、致密性（n或K%）

對(duì)于密度（ρ液）相同的硅溶膠，因粉料密度（ρ粉）不同在相同粘度值ηΦ4時(shí)，其粉液比n值雖不相同，但其致密性K%則基本一致（表二）

硅溶膠與常用粉料配制的表面層涂料致密性  表二

注  1.硅溶膠密度ρ液=1.21(g/cm3)
2.涂料粘度ηΦ4=50（S）（ηΦ6=40±5（S））
3.涂料平均致密性K=47.5%
由上可知：用K%值代表涂料的致密性比用n值更具代表性、通用性及可對(duì)比性。
5、穩(wěn)定性（ρ涂或ρ液）
涂料的老化即穩(wěn)定性惡化，實(shí)質(zhì)是其中硅溶膠出現(xiàn)固態(tài)SiO2凝膠（失水或膠粒自發(fā)凝聚及24小時(shí)涂料連續(xù)攪拌和硅溶膠粒子的布朗運(yùn)動(dòng)的結(jié)果）。其硅溶膠溶液密度（ρ液）會(huì)增高。同時(shí)粉料中的雜質(zhì)也會(huì)與SiO2反應(yīng)使涂料密度ρ涂增高。國內(nèi)外同行實(shí)踐已證實(shí)，當(dāng)ρ液由原1.21增至1.27g/cm3時(shí)，涂料開始老化（SiO2由30%增至35%）。型殼質(zhì)量，強(qiáng)度及涂料工藝性能均會(huì)惡化，鑄件表面缺陷增多，型殼易變形、漏裂。
通過測定ρ液的增高可以得知涂料是否“老化”。傳統(tǒng)的離心分析法較費(fèi)時(shí)，建議用測定涂料ρ涂值方法或通過公式（1）或（3）計(jì)算出涂料ρ涂及ρ液值的增高來判斷“老化”的程度。既準(zhǔn)確又實(shí)用。
實(shí)例“某鋯英粉-硅溶膠面層涂料
n=3.7, ρ粉=4.6，ρ液=1.21增至1.27（g/cm3）時(shí)，其ρ涂按公式（1）計(jì)算
ρ涂1=2.88（g/cm3）(ρ液=1.21g/ cm3)
ρ涂2=2.95（g/cm3）ρ液=1.27 g/ cm3)
ρ涂2-ρ涂=0.07（g/cm3）
經(jīng)過測定發(fā)現(xiàn)：正常生產(chǎn)時(shí)表面層涂料每日（24小時(shí)）其ρ涂會(huì)增高約0.02g/cm3，故4天后若不加新涂料，涂料開始“老化”。若每日補(bǔ)充加入占原涂料容積的1/4以上新涂料，則可長期使用，保持不“老化”（ρ涂及ρ液變化極?。?】。老化的涂料不能用于各層涂料中但可倒入加強(qiáng)層（最后一層沾漿層）使用。
五、涂料工藝性能的控制方法及要點(diǎn):
（一）控制方法
1.進(jìn)廠前各類涂料用耐火粉料（鋯英粉，高嶺石粉等），應(yīng)按批次（號(hào)）與標(biāo)準(zhǔn)硅溶膠（或本廠現(xiàn)生產(chǎn)用硅溶膠）配制成涂料并檢測其工藝性能參數(shù)。鋯英粉等表面層涂料用粉每批次最多5噸，過渡層或背層用高嶺石粉每批次不超過10噸。每批次（號(hào)）應(yīng)測定一次涂料工藝性能參數(shù)：必須符合表四中規(guī)定方準(zhǔn)用于生產(chǎn)。
2.取100g±0.01硅溶膠，置于容積為250ML塑料杯內(nèi)（有尖嘴出口）加入0.3g潤濕劑（JFC等）及0.05g消泡劑。用玻璃棒充分?jǐn)噭颍捶垡罕龋ū砣┯尚〉酱?，加入粉料，手工攪拌涂料至均勻。繪出n-ηΦ4曲線（圖三）。分別測定各粉液比（n）時(shí)的各工藝參數(shù)：粘度ηΦ4，涂層（片）重G及涂料密度ρ涂值，通過公式（5）計(jì)算出涂層平均厚度值δ（見表三實(shí)例）。根據(jù)（表四）要求，正確選擇δ，ηΦ4，n（K%）三項(xiàng)工藝性能要求。必要時(shí)在配料后，還須對(duì)個(gè)別性能進(jìn)行“微調(diào)”。因每批次粉料粒度及級(jí)配不盡相同。
3.實(shí)例：某鋯英粉-硅溶膠涂料的n-ηΦ4關(guān)系曲線。
（表三及圖三）         表三

圖三：n-ηΦ4關(guān)系圖         涂料粘度ηΦ4（s）

由表三、圖三可知：
（1） 當(dāng)涂料粉液比n超過4.3時(shí)，粘度ηΦ4值急劇增高（表三中n由4.3提高至4.4時(shí)，ηΦ4增加12秒）故粘度的臨界值ηΦ4=45(s)，要求ηΦ4<η0Φ4。
（2） 本批次鋯英粉配制的硅溶膠表面層涂料工藝性能應(yīng)取以下參數(shù)進(jìn)行生產(chǎn)：
ηΦ4=37-42（s），δ=0.0833-0.0892（mm），n=4.2-4.3（K=52.5-53.1%）本批次鋯粉配制的涂料符合表四要求。必須指出，圖三n-ηΦ4曲線是用手工攪拌試驗(yàn)得出與實(shí)際生產(chǎn)中在L型攪拌機(jī)內(nèi)連續(xù)6-12小時(shí)攪拌其涂料工藝性能值略有差別。應(yīng)以生產(chǎn)中數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。（有條件應(yīng)配制小型L型攪拌機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，兩者誤差會(huì)較小。）
（二）控制要點(diǎn)
1、表面層涂料對(duì)型殼（鑄件）表面質(zhì)量有直接影響，其日耗量也較背層少，最易“老化”變質(zhì)，因而無論是新配之涂料或已使用過之涂料均應(yīng)每日進(jìn)行一次工藝性能測定。及時(shí)進(jìn)行調(diào)正如補(bǔ)充失去之水分（用蒸餾水或凈水加入）。若δ偏下限宜補(bǔ)加少量微粉（700-800目）。提高Zy值使δ增加。增大涂料粘度ηΦ4的方法也能提高δ值，但必須保證ηΦ4不超過臨界值。（ηΦ4≤η0Φ4）否則涂料中的粉料間有固體摩擦，Zy會(huì)急劇增大，流動(dòng)性惡化。
2、背層涂料日耗量大，不易“老化”但仍定期檢測工藝性能在生產(chǎn)大件時(shí)不應(yīng)為提高型殼強(qiáng)度或減少型殼層數(shù)而用高粘液的涂料。由于背層多用200目的粗高嶺石粉，微粉含量W0只有20%-30%，提高粘度ηΦ4，δ極少增高<粘液從原15（s）提高到35（s）其δ值幾乎未增大>,而涂料由于μΦ4提高流動(dòng)性下降，往往由于涂層堆積造成“裂殼”及“穿鋼”。同理，加入少量細(xì)粉，提高W0%值可增大δ值，效果更好，最后幾層可撒10/20目粗砂，用于10Kg以上大件背層型殼最理想，強(qiáng)度高透氣性也好。
六、典型硅溶膠型殼涂料工藝性能參數(shù)（推薦值）   表四

注：（1）粉料粒度：應(yīng)用“激光顆粒度分析儀”測定（遼寧省丹東市儀器儀表研究所，GSL-101BI型）。

（3） 粉料粒度要求：（μm）  表五

注：（1）粒度判斷以DV90，DV50及W0%為主要依據(jù)，DV98,DV84為參考項(xiàng)目。【4】
（2）表中鋯粉DV90——指粒徑小于50-28μm的粒徑（質(zhì)量或顆粒數(shù)）占總數(shù)的90%以上。
DV50?——指粒徑小于8-15μm的或顆粒數(shù)占總數(shù)的50%，大于8-15μm的占50%（即稱中位徑）
W0%——粒徑小于0.2-10μm的粉料質(zhì)量累積數(shù)。