（本文部分内容和图片源自福士科公司的产品介绍册和朱小龙论文：脉纹缺陷防止及防脉纹专用涂料的应用[J]. 铸造, 2005, 54(10):1027-1030.）

一， 什么是脉纹缺陷

脉纹是铸件表面的一种缺陷，形状呈不规则的披缝状，突出于铸件表面，成条状或者网状分布，如图所示。

脉纹是冷芯盒和树脂砂工艺常见的缺陷，影响铸件的表面质量，加大铸件表面清理的工作量。尤为严重的是，如果脉纹缺陷出现于发动机铸件的内腔，则会影响其水道或油道的流动效率，甚至堵塞水道或油道。由于发动机铸件内腔结构复杂，脉纹缺陷的清理费时费力，一旦出现脉纹，报废率很高。

二， 脉纹产生机理

大量研究和长期铸造实践表明，铸件表面产生脉纹缺陷的根本原因是硅砂在573度产生相变膨胀引起的热应力导致砂芯表层开裂，铁液渗入裂纹中所致。脉纹的产生有两个基本条件，一是相变膨胀产生的热应力大于砂芯表面强度，二是金属呈液态且具有足够的流动性。如下图所示：

三， 减少和消除脉纹缺陷所采取的措施：

1， 控制砂芯膨胀：原砂膨胀是脉纹产生的原动力，减少或控制原砂膨胀是解决脉纹缺陷优先考虑的因素。比如采用焙烧砂或再生砂，部分或全部采用非硅制特种砂，如铬铁矿砂、锆砂、宝珠砂等。

2， 型砂中添加使用缓解或释放热应力的添加剂，如氧化铁、锂辉石以及各种商业的抗脉纹剂。

3， 提高砂芯高温强度及韧性。不同砂芯粘结剂的耐热性不同，冷芯盒树脂耐热性最差，在浇注时会过早分解失去强度，在较小热应力作用下即可产生开裂而造成脉纹。酚醛树脂耐热性较好选用高碳或含硼的耐热酚醛树脂或加入某种增韧剂，可以改善抗脉纹效果。

4， 加速铁液凝固。铬铁矿砂不仅膨胀小，而且热容量大，对铁液激冷作用较强，可以加速铁液凝固，使其尽早失去流动性或形成薄壳，可有效减少脉纹形成。放置冷铁，改进浇注系统，尽量分散热节，适当降低浇注温度，对于减少脉纹缺陷的产生也有一定效果。

5， 使用防脉纹涂料。以上各种措施均有一定效果，但也分别存在不同的缺点。改良粘结剂的方法防治脉纹要求粘结剂具有较高的高温强度，有机树脂粘结剂很难满足这个要求。无机粘结剂具有较高的高温强度，但是其在制芯工艺和清砂处理上存在缺点。对于改良的粘结剂，还需要开发与之配套的制芯工艺。此过程远不及铸造涂料方便、经济。更换低膨胀性原砂的最大缺点是极大地增加了成本。再 加上国内旧砂回收利用率不高，极大的限制了此方法的实施。改善浇注工艺能避免脉纹的产生，同时也可能会导致其他的铸造缺陷，应该谨慎采用。砂型添加剂是一种防治脉纹的有效方法，是目前最主流的防脉纹方法，但其成本仍然高于铸造涂料。 实践证明，与其他脉纹的防治方向相比，防脉纹涂料最经济、最易于完成，是一种有效且性价比高的脉纹解决方案。

下图是使用防脉纹涂料的效果：

四， 防脉纹涂料的工作机理

隔热作用。导热系数较小的涂料在砂型表面形成低膨胀性的表面绝热层，可以减缓热流向砂粒的传导。减小砂型膨胀的同时，也为液态金属的凝固争取了时间，从而达到防治脉纹的作用。涂料中加入适量的具有隔热性能的骨料，如云母粉、硅藻土等，可以阻碍液态金属的热冲击。福士科公司的RHEOTEC XL涂料中含有某些隔热骨料，使用该涂料和其它普通涂料的砂芯在浇注后其表层温度随时间的变化曲线如下：：

从图可见，防脉纹涂料在浇注后达到石英β→α相变温度573度的时间比普通涂料推迟约25秒，这意味着铸件表面有充足的时间形成凝壳；同时也意味着砂芯粘接剂分解过程被推迟，使砂芯表面有充足的时间保持较高的强度；由于升温速度降低，使得砂芯内部不同层面的温差变小，减少了砂芯表层的热应力。这三个因素共同作用，有效地减少了脉纹倾向。

上面图是使用不同涂料条件下砂芯表面温度在浇注后的变化情况，可见不同涂料对砂芯表面温度有较大的影响。其中防脉纹涂料RHEOTEC XL具有良好的保温性，使砂芯表面温度明显低于其它涂料，更明显低于没有上涂料的情形，砂芯表面处于固相线温度以上的时间远小于其它涂料，即砂芯表面与液态金属接触的时间大大缩短，减少了铁液渗入而形成脉纹的倾向。

烧结作用：有的研究提出了采用固相烧结型铸造涂料来防治脉纹的方法。耐火骨料以锆英粉为主，同时加入不同比例的棕刚玉粉、高铝粉，进行实验。结果表明，砂型与铸件界面处形成了致密、坚固、易剥离的烧结层，对热冲击有阻碍作用，且提高了砂型的表面强度，减小了砂型开裂的倾向，从而防治脉纹。

激冷作用：认为激冷涂料也是防治脉纹的有效措施。激冷涂料的作用类似于冷铁。浇注过程中，砂型表面涂覆的激冷涂料对液态金属产生激冷作用，加速液态金属的冷却，在砂型因膨胀产生开裂前使液态金属凝固，从而达到防治脉纹的目的。

高渗透性：普通涂料通常只能渗入 1~2 层砂粒，而某些高渗透涂料如福士科公司的SEMCO 9223 和 Teno Coat ZKPX 等高渗透涂料的渗透深度可达到 5~50mm 。涂料渗入砂型的深度越深，砂型表面的强度就会越强，受热后的开裂倾向就会越小，产生脉纹的可能性也会越小。