消失模鑄造涂料專用懸浮劑
一、什么是消失模鑄造工藝：
消失模鑄造技術（EPC）是鑄造工藝的一個重要的發(fā)展方向。此鑄造方法是用聚苯乙烯泡沫塑料制造模樣，并填砂造型，不起模。在澆注時，泡沫塑料受液體金屬的高溫作用而燃燒、氣化，金屬液立即填充原模樣所占據(jù)的型腔。
在消失模鑄造工藝中，涂料是關鍵技術之一。
二、消失模涂料的要求：
消失模鑄造涂料不是涂掛在鑄型或砂芯表面的，而是涂掛在泡沫塑料模樣表面的。在生產(chǎn)過程中，大多采用浸涂法和淋涂法相結合的辦法，僅個別部位采用刷涂法。
由于涂料對流變性的要求與施涂方法有關，因此，消失模鑄造對涂料流變性的要求與普通砂型鑄造是不同的。
在消失模的鑄造過程中，聚苯乙烯泡沫塑料在受熱后，進行液態(tài)、氣態(tài)熱解。為了使這些熱解的產(chǎn)物盡快排出型腔以減少鑄件的針孔，要求其涂層厚度要很薄，一般約為0.2-0.3mm。
因此，對消失模涂料，要求其有優(yōu)良的流變性。
三、恒發(fā)“HG-XF”系列“消失模鑄造涂料專用懸浮劑”簡介
（一）、原料
消失模鑄造涂料專用懸浮劑，是選用優(yōu)質凹凸棒粘土為主體，添加適量的助劑制備而成。
凹凸棒粘土是一種具有鏈狀結構的富鎂、富硅的非金屬礦物，其特點與蒙脫石相似。凹凸棒粘土的特點是比表面積大，吸附與脫色力強，其土漿具有粘性和觸變性，不易被電解質絮凝，并且具有良好的熱穩(wěn)定性。
凹凸棒粘土礦物受熱時會失去水分，減輕質量。DTA試驗表明，凹凸棒粘土有4個吸熱谷，1個放熱峰。當加熱到1030℃，其質量損失可達23.75%，這是由于凹凸棒粘土的晶格內3種形態(tài)的水全部逸出。從而證明，凹凸棒的吸收量大，適合做涂料的懸浮劑、觸變劑、增稠劑使用。
根據(jù)凹凸棒粘土的紅外光譜可知，其中有少量的3400，1030，660cm-1的波數(shù)，和少量的800 cm-1波數(shù)，說明，明光地區(qū)的凹凸棒還有少量的蒙脫石和石英，非常適合做涂料的懸浮劑、觸變劑、增稠劑使用。
（二）、制備工藝
第一步，選 礦
“蘇皖明盱邊區(qū)”的凹凸棒礦床非常適合工業(yè)開采，礦土品質穩(wěn)定，但是，再優(yōu)質的礦床都難免有“不同品質礦土的混雜現(xiàn)象”，加上大機械化的開采，加重了“礦土混雜”程度。
“礦土混雜”導致產(chǎn)品的品質不穩(wěn)定；高品質的礦土混入低品質的礦土中，也大大增加的產(chǎn)品的成本。
選礦，是海港凹坭礦業(yè)生產(chǎn)過程重要的第一步，決定了海港產(chǎn)品的品質優(yōu)劣、理化指標的穩(wěn)定和成本的高低等。
選礦一般分為目測選礦、理化指標選礦。
1、目測選礦
恒發(fā)礦業(yè)擁有數(shù)位從業(yè)十多年的選礦工程師。他們對凹凸棒礦土了如指掌，經(jīng)驗豐富，通過觀察凹凸棒的顏色、光澤、斷口、塊狀、粘結度等物理特性，就能較準確地判斷礦土的品質檔次。
恒發(fā)礦業(yè)的選礦工程師常年奔走在礦山上，挑剔地注視著挖掘機挖出的每一鏟礦土，觀察、篩選、分級，確保海港凹坭的凹凸棒原礦分級合理，礦土品質穩(wěn)定。
2、理化指標選礦
(1)XRD檢驗。內插標樣X射線粉晶衍射(XRD)分析方法是目前較為精確、簡便的粘土定量分析方法。該方法以石英為稀釋劑,剛玉為內插標準物質,通過系統(tǒng)測定稀釋后的凹凸棒石衍射峰和剛玉衍射峰的積分強度比。
(2)特征元素化學成分檢驗。凹凸棒土的理論化學式是Mg5Si8O20(OH)2(OH2)4 H2O。由于Mg元素在非凹凸棒土礦中一般不含或者含量極低,所以Mg元素可在定量分析中作為分析的特征元素。
Mg元素的含量也可通過原子吸收光譜法來測定,從而間接得到凹凸棒土的含量。
(3)TEM和SEM法檢驗,即用透射電子顯微鏡（TEM）和掃描電子顯微鏡（SEM），通過觀察樣品的顯微結構,即樣品的晶形、晶貌及大小得到樣品的體積百分含量。
(4) 此外，還有對凹凸棒的莫氏硬度、比重、膠質價、比表面積、膨脹容、PH值、吸水率、飽和鹽水造漿率等的測定。
第二步，浸泡、活化、碾 壓
用對輥機與擠壓機可以達到碾泥的目的，將凹凸棒的分子結構分散，形成網(wǎng)狀，增加孔道，從而提高吸附和懸浮性能。
凹凸棒土經(jīng)擠壓處理后，內部顯微結構變得比較松散,形成大量顯微間隙和裂縫。制備凹凸棒土水懸浮液時,在超聲波攪拌下,微小的氣泡便可比較容易地通過內部的孔隙和微孔進入微粒的內部,并進一步滲透到薄片和晶束中,從而使粉粒的內部顯微結構因充分水化而產(chǎn)生高度膨脹。氣泡淬滅產(chǎn)生很高的壓強,導致晶束及聚集體發(fā)生崩裂,距離拉大,引力減小。
這樣凹凸棒土就很容易在分散介質中分散成細小的晶束或棒晶,從而使其膠體性能有很大的改觀。
第三步，晾 曬
將凹凸棒置于混凝土地面的曬場上，利用陽光把凹凸棒礦土中的水分蒸發(fā)掉。
晾曬法，只能去除凹凸棒礦土中的吸附水，無法去除沸石水和結晶水。
在陽光的直接晾曬，可以使凹凸棒礦土的水分達到8-15%左右。如需要進一步降低礦物的含水量，則要通過烘干、焙燒工藝實現(xiàn)。
第三步，磨 粉
采用雷蒙磨機械對凹凸棒進行碾磨，可達到所需的顆粒細度。
雷蒙磨是一種新型、高效、采用閉路循環(huán)的高細制粉設備。進行工礦產(chǎn)品物料的粉磨加工，適宜加工莫氏硬度七級以下，濕度在8%以下，各種非易燃易爆礦產(chǎn)，成品細度在613微米~440微米之間，通過分析機及風機的共同作用，可滿足不同用戶的使用要求。
第五步，提純
1、酸洗提純：
凹凸棒土為正交晶體，由其晶體單胞化學式表明，八面體中心的陽離子為4，其結構為雙八面體。
凹凸棒土有較好的耐酸性，經(jīng)過酸處理，能夠去除凹凸棒土礦物中的少量共生的碳酸鈣石礦物，但凹凸棒土的結構仍然保留。
酸洗提純，一般在磨粉前進行。磨粉后主要采用的是風選提純。
2、風選提純：
風選提純，又叫干法提純。凹凸棒磨粉后，目度200-325目，采用氣流分級機進行分級，以空氣為介質，把較重的成分和輕的成分分開，同時出去長石、石英等砂質礦物，得到較純的凹凸棒產(chǎn)品。
第六步，質檢
生產(chǎn)過程中的抽樣質檢，
出廠前的抽樣質檢。
第七步，、包裝：
常規(guī)為編織袋包裝（內塑外編）和牛皮紙袋包裝，每袋25kg。可根據(jù)客戶要求，定制袋裝重量，印刷文字等。
四，恒發(fā)“HG-XF”系列“消失模鑄造涂料專用懸浮劑”的特點：
1、比重輕。恒發(fā)“HG-XF”系列“消失模鑄造涂料專用懸浮劑”產(chǎn)品所選用的凹凸棒原礦，是一種成分較純的凹凸棒，比重輕，懸浮性能優(yōu)良。
2、流變性和觸變性好。具有很強的形成膠體的能力，比膨潤土更有利于改善消失模涂料的流變性。
3、添加量小。在水基消失模涂料中加入2%的“HG-XF”系列“消失模鑄造涂料專用懸浮劑”，可使涂料的流變性極大地提高。
4、提高涂料的潤浸性和透氣性。
5、替代硅酸鎂鋁。凹凸棒的化學分子式為：｛Na0.099+K0.073+Ca0.01772+｝（Al0.4473+Fe0.4393+Fe0.442+Mg1.1692+）Sl7.784+Al0.223+]O20(OH)2(OH2)4
4H2O。富含硅、富含鎂、富含鎂，Na+、K+、Ca2+為晶格間可交換性陽離子，Al3+、Fe3+、Fe2+是八面體中部分Mg2+被Al3+、Fe3+、Fe2+離子取代。
試驗室分析和生產(chǎn)實踐表明，“HG-XF”系列“消失模鑄造涂料專用懸浮劑”可以完全貨部分替代硅酸鎂鋁。
6、價格低。凹凸棒的儲量大，成分純，埋藏于地表淺層，開采成本小。生產(chǎn)工藝簡單，易儲存、運輸。
7、環(huán)保無毒。天然礦物，無毒無味、無接觸性腐蝕，無環(huán)境污染。
五、恒發(fā)“HG-XF”系列“消失模鑄造涂料專用懸浮劑”的觸變性：
由于消失模鑄造模樣主要采用浸涂法和淋涂法施加涂料，因此要求涂料必須有良好的流變性。
研究表明，涂料加入凹凸棒后，涂料的工藝性能大大改善。
通過凹凸棒、鈉基膨潤土、CMC水懸浮液的流變性比較，表明：凹凸棒粘土比膨潤土更利用改善消失模涂料的流變性。
在涂料中，加入2%“HG-XF”系列“消失模鑄造涂料專用懸浮劑”，進行流變性實驗，可以知道其為帶屈服值的“假塑性流體”，其剪切應力的增長恒小于剪切速率的增長，表明粘度隨剪切速率的增加而減小，即流體因剪切而變稀。
這種“因剪切而變稀”的特征，正是涂料期望的性能。
消失模鑄造涂料，要求有非常好的“剪切變稀”性能，使涂料施涂方便，流動性好，便能在模樣上均勻流布。
當模樣從涂料槽中取出后，要求涂料粘度較快增長，以保證涂料不致于因流淌過多而不能獲得一定的涂層厚度。從而，要求涂料有一定的屈服值。屈服值標志著涂料“內部形成結構“的能力。
有一定屈服值的涂料，具有良好的懸浮性和對塑料模樣表面的覆蓋能力。但是屈服值也不能太大，否則，涂料易在模樣表面上形成堆積，使涂層過厚，影響其透氣性。（涂層厚度要很薄，一般約為0.2-0.3mm）
“HG-XF”系列“消失模鑄造涂料專用懸浮劑”能促使涂料的流變性和屈服值都能達到鑄造涂料的要求
六、為什么凹凸棒懸浮劑優(yōu)于鈉基膨潤土？
實驗表面：隨著凹凸棒、膨潤土的加入量的增加，涂料的屈服值增大，稠度系數(shù)增加，而流變指數(shù)下降。這說明加入了凹凸棒土、鈉基膨潤土都能促進涂料內部橋聯(lián)的形成，而且隨著添加量的增大，形成的橋聯(lián)點的數(shù)目越多，因此屈服值增加，涂料的流變指數(shù)下降。
從實驗的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，凹凸棒粘土對涂料流變性的改善明顯優(yōu)于鈉基膨潤土。
這是為什么呢？
這是為什么呢？
這是為什么呢？
其原因在于凹凸棒和膨潤土的礦物結構不同
膨潤土具有層狀結構和負電性，以及對陽離子（Na+、K+、Ca2+）的吸附作用，能把自由水極化，形成水化模、膠團和某些網(wǎng)狀結構，以致流動時阻滯力增大，粘度增高。
同時，膨潤土所形成的網(wǎng)狀結構而具有結構粘度，表現(xiàn)出一定的觸變性能。
凹凸棒粘土的晶體結構是含有三維立體鏈，具有很強的形成膠體的能力，在比其他粘土低得多的濃度下，就能形成很穩(wěn)定的高濃度懸浮液。
凹凸棒粘土在水中分散后，其針狀晶體束折射而形成雜亂的網(wǎng)格，網(wǎng)絡束縛液體使體系增稠。在受到剪切力時，網(wǎng)狀結構被破壞，束縛被解除，所以流動性增加，顯示出良好的高觸變性。
另外，凹凸棒飽和吸附在晶體間孔道的水，也在剪應力的作用下部分溢出，從而使溶劑增多，使涂料的流變性增加。
隨著凹凸棒添加量的增加，其體系形成的網(wǎng)格就越密，粘度就越高。在剪應力的作用下，網(wǎng)狀結構破壞越嚴重，粘度下降越多。凹凸棒就是這種形成觸變結構能力強的礦物，比膨潤土等其他礦物更適用于作為消失模水基涂料的懸浮劑、觸變劑