Водные противопригарные покрытия

 

Составы водных покрытий, приготовляемых предприятиями для соб­ственных нужд, подразделяются по ро­ду огнеупорной основы на кислые, нейтральные, основные и углеродистые. Составы централизованно выпускаемые отдельными предприятиями покрытий (в со­стоянии паст) приведены в табл. 79–81.

 

Таблица 79

Состав противопригарных покрытий для отливок из цветных сплавов, мас. %

(плотность 1,4–1,45 г/см³)

Сплавы	Наполнитель	Связующее	Стабилизатор	Растворитель
Тальк	Графит черный	ЛСТ	Бентонит	Вода
На медной основе
Алюминиевые		–	–

 

Кислые водные покрытия. Огнеупорную основу этих составов представляют кислые огнеупорные материалы: пылевидный кварц, дистен-силлиманит, кианит.

Для повышения противопригарных свойств в их состав вводят алюминиевую пудру, хлористые соли и марганцевую руду, а для лучшей седиментационной устойчивости добавляют подмыльный щелок (табл. 82). Марганцевая руда уменьшает смачиваемость формы металлом и увеличива­ет поверхностное натяжение промежуточных силикатных расплавов.

В покрытиях для чугунных отливок можно использовать кианит в соче­тании с молотым коксом и графитом. Для использования в качестве напол­нителя покрытий при получении толстостенных отливок из углеродистой ста­ли кианитовый концентрат целесообразно прокаливать при 750–600 °С.

 

Таблица 80

 

Составы противопригарных покрытий для стальных отливок

 

Состав, мас. %

Плотность краски, г/см^3

Наполнитель

Связующие добавки

Стабилизатор

Растворитель

Пылевидный кварц

Магнезит молотый

Циркон

Форстерит

Дистенсиллиманит

Декстрин

Пек древесный

Патока

ЛСТ

Бентонит

Мыло техническое

Формалин

Вода

70,5

–

–

–

–

1,5

–

–

–

3,0

–

40 см^3 на 100 кг пасты

25,0

1,6–1,65

70,0

–

10,0

17,0

–

10,0

17,0

–

64,5

4,5

21,0

1,6–1,70

–

80,5

1,5

–

2,0

16,0

1,8–2,00

–

80,0

–

2,5

1,5

0,5

12,5

1,7–1,80

71,5

–

2,0

8,0

–

3,0

17,0

 

 

Таблица 81

Состав противопригарных покрытий для чугунных отливок, мас. % (плотность 1,40–1,45 г/см³)

Наполнитель	Связующие добавки	Антисептик	Растворитель
Графит черный	Графит серебристый	Кокс молотый	Пек древесный	Декстрин	Патока	ЛСТ	Бентонит	Формалин	Вода
60,0	–	–	–	3,5	–	–	3,5	40 см^3 на 100 кг пасты	33,0
58,5	–	10,0	28,0
–	10,0
35,0	5,0	20,0	4,0	3,0	–	3,0	30,0

 

Таблица 82

 

Составы противопригарных покрытий для отливок

из углеродистых сталей, включающие кислые наполнители, мас. %

 

Компоненты	Содержание
Пылевидный кварц Глина огнеупорная Хлористый калий или натрий ЛСТ Алюминиевая пудра Подмыльный щелок Вода	Основа 1–3 0,2–1,5 2–4 1–5 3–6 До плотности 1,4–1,7 г/см^3
Пылевидный кварц Бентонит Марганцевая руда ЛСТ Подмыльный щелок Вода	До плотности 1,6–1,8 г/см^3
Дистен-силлиманит Бентонит Гидрол (плотность 1,32 г/см^3) Вода	До плотности 1,50–1,55 г/см^3
Поливинилацетатная эмульсия Вода Дистен-силлиманит	1 об. % 1 об. % До плотности 1,50 г/см^3
Кианит Бентонит ЛСТ Жидкое стекло Вода	75,0 3,5 5,0 0,5 16,0
Кианит Бентонит ЛСТ Мыло техническое Вода	75,0 1,5 3,0 0,5 20,0

 

Нейтральные водные покрытия. К нейтральным отно­сятся те составы, в которые входит циркон, хромит (хромистый железняк) или корунд. Благодаря высокой огнеупорности и химической инерт­ности этих наполнителей нейтральные водные покрытия применяют для полу­чения отливок как из углеродистых, так и легированных сталей (табл. 83).

Цирконовые покрытия имеют низкий коэффициент линейного рас­ширения, не отслаиваются и не растрескиваются под воздействием теплоты жидкого металла. Поскольку цирконовый порошок обладает высокой дисперсностью, его применяют в качестве наполнителя покрытий, улучшающих чистоту литой по­верхности отливок из легких сплавов алюминия и магния (табл. 84).

Таблица 83

Состав противопригарных покрытий для отливок из углеродистых

и легированных сталей, включающих нейтральные наполнители

 

Компонент	Количество, мас. %	Примечания
Цирконовый концентрат Жидкое стекло Вода (сверх 100 %)		Плотность краски 1,80 г/см^3
Циркон обезжелезенный Декстрин Патока (плотность 1,35 г/см^3) Вода (сверх 100 %)	До плотности 1,8–1,9 г/см^3	Для получения отливок из немагнитного чугуна и стали 110Г13Л
Циркон обезжелезенный Глина пятихатская ЛСТ Вода (сверх 100 %)	До плотности 1,85–1,90 г/см^3	Для получения сложных стальных отливок кузнечно-прессового оборудования массой до 40 т
Циркон обезжелезенный Жидкое стекло, разбавленное водой до плотности 1,25–1,26 г/см^3	50 об. % 50 об. %	Для окраски стержней из жидкостекольных смесей
Циркон обезжелезенный Бентонит ЛСТ Вода	47 об. % 3,5 42,5	Для крупных стальных отливок. Плотность краски 1,85–1,95 г/см^3
Хромистый железняк Патока Декстрин Вода	10–12 0–2 До требуемой плотности	Для крупных стержней и форм
Хромистый железняк Бентонит Гидрол (водный раствор плотностью 1,05 г/см^3)	40–50 До 100	Для формовки шлаковозных чаш массой 16–22,5 т

 

Таблица 84

Составы покрытий, улучшающие чистоту поверхности отливок из легких сплавов, мас. %

 

Материал	Марка
КР-2	КР-4
Цирконовый концентрат обезжелезенный	40–50	40–50
Поливиниловый спирт (10–12 %-й водный раствор)	10–15	10–15
Борная кислота	3–5	–
Вода	30–47	35–50

 

Бор­ную кислоту вводят в состав покрытий при получении отливок из алюминиево-магниевых и магниевых сплавов. Во время заливки форм борная кислота превращается в борный ангидрид, который вступает во взаимодействие с окислами металла и образует на поверхности расплава защитный слой, предохраняющий отливку от соприкосновения с влагой формы. Сравнительно невысокая температура заливки легких сплавов позволяет применять в ка­честве связующего водный раствор поливинилового спирта.

Хромит (хромистый железняк) при контакте с жидким металлом спе­кается в газонепроницаемую корку, плотноприлегающую к поверхности отливки. Такая корка затрудняет доступ кислорода к раскаленной поверх­ности отливки и тем самым сдерживает образование фая­лита, а также предотвращает просачивание окислов в поры формы.

Противопригарные покрытия, содержащие корунд, применяют при изго­товлении крупных стальных отливок наравне с цирконовыми (табл. 85).

 

Таблица 85

Состав противопригарных покрытий на основе хромита и белого электрокорунда

 

Компонент	Количество для составов
мас. %	об. %
Хромит				–	–
Белый электрокорунд	–	–	–
Бентонит		–	–		–
Глина огнеупорная	–	–	–	–
ЛСТ (плотность 1,25–1,3 г/см^3)	–		–
Декстрин		–	0–2	–	–
Патока		–	10–12	–	–
Мылонафт		–	–	–	–
Вода			До плотности

 

П р и м е ч а н и е. Составы 4 и 5 имеют плотность 1,85–1,95 г/см³.

 

В связи со сравнительно высокой стоимостью корунда для противо­пригарных покрытий используют отходы белого корунда, образующиеся в аб­разивной промышленности. Покрытия, приготовленные из отходов белого ко­рунда, применяют для изготовления отливок из углеродистых и низколеги­рованных сталей массой до 30 т с толщиной стенок до 400 мм. Использова­ние таких покрытий для производства тонкостенных стальных отливок, где с лучшими результатами можно применить более дешевые краски из пылевидного кварца, нецелесообразно.

Основные водные покрытия. Наполните­лями в основных покрытиях служат хромомагнезит, магнезит, форстерит, оливин, тальк и некоторые шлаки. Благодаря высокой огнеупорности и ма­лой химической активности материалы с сильно выраженной основной ре­акцией применяют при производстве крупных отливок из легированных сталей. Тальк и основные шлаки используют в покрытиях для получения отливок из чугуна и цветных сплавов. Составы противопригарных хромомагнезитовых и магнезитовых паст приведены в табл. 86. Для получения красок пасты разбавляют водой до требуемой вязкости. Хромомагнезитовые краски применяют для приготовления отливок из хромоникелевых и высокомарганцовистых сталей. Магнезит обладает большой химической устойчивостью к железу, марганцу и их окислам, он не подвержен поли­морфным превращениям при нагреве. В результате взаимодействия между оксидами железа и магния образуется магнезиоферрит (MgO·Fe₂O₃), обладающий высокой температурой плавления (1 750 °С), что обусловливает отсутствие жидкой фазы на поверхности раздела металл – форма. Магнезитовые покрытия хорошо зарекомендовали себя при производстве отливок из вы­сокомарганцовистой стали.

 

Таблица 86

Состав противопригарных паст для отливок из высоколегированных сталей, мас. %

 

Компонент	Номер состава
Хромомагнезит			–	–
Магнезит	–	–		64,5
Бентонит	–	–	–	4,5
ЛСТ	–	–		–
Жидкое стекло (плотность 1,48–1,50 г/см^3)		–	–	–
Декстрин (сверх 100 %)	–	До 1	–	–
Патока (плотность 1,3 г/см^3)	–		–	10,0
Мылонафт (сверх 100 %)	0,10–0,15	–	–	–
Вода	До требуемой плотности

 

Тальковые покрытия применяют для чугунных отливок массой не более 1 т, а в некоторых случаях, в сочетании с углеродистыми материалами, и для более крупных отливок (табл. 87).

 

Таблица 87

Состав водных тальковых покрытий для отливок из медных сплавов, об. %

 

Компонент	Номер состава
Тальк молотый		61,1	31,0	46,3
Графит	–	–	30,0	–	–	–
Патока (мелясса)	–	–	3,0	–	–	–
Декстрин	–	–	–	1,8	–	–
Глина формовочная	6-8	–	–	2,1	–	–
Бентонит	–	3,9	3,9	–	–	–
ЛСТ (плотность 1,2 г/см^3)	0,2	–	–	–	–	–
Поливинилацетатная эмульсия	–	–	–	–
Вода	25–30	35,0	33,0	49,8

Углеродистые водные покрытия (табл. 88). Анали­зируя эти составы, можно заметить, что в большинство из них на­ряду со скрытокристаллическим графитом введен кристаллический графит, тальк или кокс. Особенно ощутимо повышенное содержание кокса в покрытиях для чугунного литья изложниц и прочих тяжелых отливок (составы 7–11), где необходимый сравнительно толстый слой покрытия должен быть газопро­ницаемым.

Таблица 88

Состав водных углеродистых красок, %

Компонент	Номер состава
Графит:
скрытокристаллический	–	58,5	17,0	17,0	9,0	70,0	66,0	60,0	20,0	–	16,0
кристаллический	33,0	–	–	–	–	–	–	–	10,0	31,6	8,0
Кокс молотый	–	–	17,0	17,0	17,0	–	30,0	33,0	62,0	63,2	48,0
Тальк	13,5	–	–	–	-	–	–	–	–	–	–
Пылевидный кварц	–	–	34,0	34,0	34,0	–	–	–	–	–	–
Глина огнеупорная молотая	–	–	–	–	–	–	–	–	5,0	5,2	4,0
Бентонит	2,5	3,5	3,5	–	3,5	–	–	6,0	–	–	–
Декстрин	1,0	–	3,5	3,5	3,5	–	–	–	–	–	–
Патока (плотность 1,3 г/см^3)	–	10,0	–	–	–	–	–	–	–	–	–
ЛСТ	–	–	–	7–12	–	–	4,0	1,0	–	–	3,5
Поливинилацетатная эмульсия	–	–	–	–	–	30,0	–	–	–	–	–
Гидрол ДС	–	–	–	–	–	–	–	–	3,0	2,6	–
Каменный уголь	–	–	–	–	9,0	–	–	–	–	–	–
Мылонафт	–	–	–	0,2	–	–	–	–	–	–	–
Вода	50,0	28,0	25,0	21,3–16,3	24,0	Сверх 100 % до требуемой плотности	24,0

Добавки таких материалов, как кокс, шамот, тальк, одновремен­но понижают и склонность графитовых покрытий к образованию трещин.

Покрытия на металлофосфатных связую­щих (табл. 89) обладают повышенными свойствами по сравнению с известными, содержащими неорганические и органические связующие. Они практически негазотворны, отличаются хорошей седиментационной устой­чивостью и кроющей способностью, долго сохраняют живучесть.

 

Таблица 89

Составы противопригарных покрытий на металлофосфатных связующих

 

Компонент	Количество, мас. %	Примечание
Наполнитель Гидроокись алюминия Ортофосфорная кислота Флюорит Окись хрома Вода	Основа 1,0–2,2 7,8–8,8 0,8–1,5 6,0–8,0 24,2–34,2	Плотность ортофосфорной кислоты равна 1,66 г/см^3. Для приготовления покрытия вначале получают фосфатное связующее, в которое вводят флюорит, а затем окись хрома и наполнитель
Асбест молотый Глина Алюмофосфатное связующее Вода	14–16 11–12 3–4 Остальное	Асбест молотый может быть заменен шамотным порошком в количестве 5–17 % массы краски
Наполнитель Бентонит Водный раствор фосфата магния	Основа 2–3 40–45	В качестве фосфата магния можно использовать водный раствор однозамещенного фосфата магния плотностью 1,1–1,3 г/см^3

 

Металлофосфатные связующие хорошо сочетаются с высокоогнеупорными наполнителями: цирконом, электрокорундом и дистен-силлиманитом. Такие покрытия не от­слаиваются и не растрескиваются при высоких температурах и поэтому хо­рошо противостоят образованию пригара на отливках.