涂料应用过程中常见问题及现场处理(一)


在铸造车间生产现场,无论是正常的涂料使用过程还是进行涂料生产试验,都有可能出现一些涂料性能异常和应用问题。下面介绍一些比较常见问题/缺陷的表现、原因及现场处理办法,以帮助涂料用户判断问题的性质,决定停止使用(或试验)还是可以根据车间现场的条件,采取一些简单调整措施来使问题得到缓解乃至消除。作为涂料的用户,很多人并不具备较专业的涂料技术背景,车间现场所能采取的措施也很有限,如果按照下面所说的办法无法有效地缓解或解决问题,则应该停止使用涂料,交由供应商来处理。



1,一般性(各种施涂方法都可能会出现)的问题

涂料悬浮性差:

涂料悬浮性差包括两种情况,一种是涂料在原包装状态下出现沉淀,另一种是涂料稀释后在短时间内出现分层。

涂料经过一段时间放置特别是经过长途运输的颠簸,总会出现程度不同的沉淀。如果用木棍戳到涂料内部时比较容易地触到桶底,或向外倾倒时基本没有涂料残留,这种程度的沉淀是正常的和可以接受的。所谓严重沉淀是指涂料骨料沉积在包装桶下部,用普通木棍戳不到桶底,用一般方法很难搅动,向外倾倒时,残留涂料质地坚硬,不容易与桶壁分离。

涂料发生严重沉淀在本质上是因为涂料的悬浮体系不好,涂料长途运输过程中的颠簸又加剧了沉淀的产生。以锂基土为主要悬浮剂的涂料经过长期放置(一个月以上)后,会因为水分析出而造成沉淀。

如果所试验的涂料在其它用户那里没有出现过严重沉淀,而只有在这里出现问题,则可能是因为涂料变质(超过保质期、受到污染)而造成悬浮体系失效。

涂料在经过稀释后而在使用过程中悬浮性变差,表现为过快析出液体(即所谓“清水”)。这可能是因为:

  • 涂料变质,这时应该停止试验。
  • 涂料在原包装桶内没有搅拌均匀
  • 涂料稀释后没有经过充分搅拌
  • 涂料与甲醇不相容(请参考文末部分的解释),这时可以采用乙醇作为稀释剂,或者调换另一种与甲醇相容性好的涂料。
  • 点燃起泡:

    醇基涂料点燃后起泡是比较常见的涂层缺陷,主要原因是涂料中的高分子聚合物形成薄膜过快,使得受热蒸发的载液气体来不及排出,涂层被顶起或冲破。

    在车间使用现场,采用下面的方法可以在一定程度上减少起泡的发生:

    此外,还有个现象:同样的涂料,浸涂比刷涂更容易起泡,在光滑的表面(特别是覆膜砂)比在自硬砂表面更容易起泡。(这不是建议)。

    但是,以上措施只能在一定程度上起作用,想要消除涂层起泡的现象,还是要从涂料配方上解决。涂料运到了铸造车间,用户手中能够改善涂料使用性能的方法是很有限的。因此,解决包括涂层点燃后起泡这样的使用性能问题应该是涂料供应商的责任。在进行涂料配方设计时,为了减少点燃起泡的倾向,应该注意粘结剂的选择和加入量的调整,还要兼顾不同粘结剂之间的合理搭配。此外,使用某些添加剂可以有效地降低起泡的可能性。

    点燃困难:这种问题一般出现在冬季气温较低的情况,与涂料采用的溶剂品种和组合不合适有关。涂料刷涂后应该尽快点燃,如果需要涂刷的面积太大,可以分成几部分分别涂刷和点燃。在涂层表面局部喷洒少量甲醇会有助于引燃涂料,一旦某部分涂层被引燃,火焰会缓慢扩散并全部燃烧起来。

    涂层燃烧不全(半途火焰熄灭):其中一个原因是点燃滞后以致于涂料溶剂挥发殆尽,另一个可能的原因是所用的溶剂中含水量偏大,这时会发现未燃烧区域有水的残留。冬季气温低时,涂料燃烧产生的热量不足以引燃其它区域的溶剂,也会造成火焰停止扩散而熄灭。

    涂层开裂: 适当降低波美度或减少涂层厚度可以减少涂层开裂倾向。用刷子清理涂料堆积可以去除因局部涂层过厚而引起的开裂。当砂型局部紧实度不足出现疏松时,砂粒间的空隙处容易出现肉眼可见的微裂纹,在这些区域补刷一遍涂料可以消除涂料开裂。

    涂层强度低:除了涂料粘结剂加入量不足外,还可能有以下原因:涂料搅拌不均,涂料变质而造成悬浮体系失效,涂料稀释过量。当涂料与稀释溶剂的相融性不好时(如前述的某些福士科涂料),涂料会表现出较高的波美度而较低的密度,即所谓的“虚胖”,为了降低波美度就只好多添加溶剂,涂料中的粘结剂会溶解在溶剂中并随着溶剂渗入砂型内部,造成残留于涂层中的粘结剂因为“稀释”而有效含量减少。另外,有些粘结剂存在“趋表”现象,即涂层表面的粘结剂浓度比涂层内部高,当涂层表面因为外力而破坏时(比如被手指蹭掉),下面的残留涂层则表现出较低的强度。

    砂芯/型开裂: 指涂料燃烧后,砂芯或砂型本身出现裂纹。这是涂料在燃烧过程中产生的热量传导至砂芯或砂型中,后者受热不均而产生应力,导致开裂。这种现象主要出现在薄壁部位(如电机壳砂芯)。设法减少燃烧产生的热量,如待溶剂挥发一部分后再点燃、涂料中添加少量水,会有一定的效果。另外,减缓燃烧速度(以异丙醇为溶剂)或减少溶剂发热值(以甲醇为溶剂)也能起到一定作用。

    过烧:涂料燃烧后在砂芯砂型的棱角处,涂层因为燃烧时间长或燃烧剧烈而烧焦、变黑,粘结剂因为燃烧氧化而失效,涂层因失去强度而掉粉。解决的办法与“砂芯/型开裂”相似。

    涂料变质

    涂料变质主要发生在水基涂料,超过保质期的醇基涂料也会变质。

    水基涂料的变质多是有机物腐败变质造成的。水基涂料中常含有一些水溶性有机物,如糊精、纤维素等,容易发酵变质,在气温高的环境下这个问题更加突出.

    一般情况下,变质的水基涂料会有以下这些特征:

  • 有异味
  • 有气泡:涂料中的有机物发酵后,产生的气体形成气泡,有的气泡隐藏于涂料下部的沉淀中,有的则上浮并停留在液体表面。打开涂料桶观察,如果在液体表面看到气泡,或者在上部的清水与下部涂料浆的分界处观察到气泡逸出后留下的孔洞,则表明涂料已经变质了。
  • 悬浮性和波美度下降:涂料变质会使悬浮体系遭到破坏,表现为悬浮性下降,波美度下降。如果涂料在原装桶内充分搅拌均匀后测得的悬浮性和波美度明显低于质检单的数值(即出厂检验值),则可以判断涂料变质了。
  • 涂料浸涂时水向砂芯内部渗透过快,消光时间很短,烘干后涂层强度变差。
  • 容易出现破水现象。(下边在浸涂涂料部分详细介绍破水缺陷)
  • 涂料变质后就不能再使用了,否则会因为涂层强度过低,涂料掉粉而失效,或者因为发气性增大而造成铸件缺陷。作为试验用的样品会对最终试验结果造成干扰,不能继续使用。

    醇基涂料的变质主要表现为有机物的凝聚,不容易分散开,即使将涂料搅拌,也仍然观察到细小的凝聚物。

    含有镁砂粉的醇基涂料方式变质的情况较多,这主要是氧化镁发生水解反应造成的。请参考“镁砂粉在涂料中的应用”了解更多。

    涂料与甲醇相容性差

    有些以经水引发的凹凸棒土为悬浮剂的醇基涂料(如福士科的某些醇基涂料),适合于用乙醇或异丙醇作为溶剂稀释,而加入甲醇稀释后,会发现涂料的波美度的降低数值没有如预期的那样多,为了使波美度降低到预期的数值就只好再多添加溶剂,最终会发现涂料的密度偏低,即所谓的“虚胖”。

    涂料与甲醇的相容性不好,影响到涂料的很多使用性能,导致涂料过快沉淀,涂层出现流涂和堆积,涂料渗透过多,涂层变薄,表面强度下降等。我们在下边谈到具体问题时会继续讨论其对涂料性能的影响。

    判断涂料与甲醇相容性不好的简单办法是同时用乙醇和甲醇稀释涂料,在同样稀释比例下对比涂料的波美度、密度,并考察其使用性能,如果用乙醇稀释的涂料性能正常,而甲醇稀释过的涂料性能异常,则可以判断出涂料与甲醇的相容性不好。

    下一篇:涂料应用过程中常见问题及解决办法(二)--刷涂


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