酯硬化酚醛树脂砂型铸造用绿色保温涂料的配
比优化及性能研究
摘要
随着现代工业对铸件的功能和性能要求越来越高，铸件向着大型化、复杂
化和薄壁化发展，由于大型复杂薄壁铸件的充型面积大和比表面积大造成了其
散热速度快和在充型过程中冷却速率快的的特性，进而在浇铸过程中容易出现
浇不足缺陷，导致铸件报废。研究人员尝试了多种措施以解决这一问题，如提
高浇铸温度、优化浇铸系统和优化合金成分等措施，但上述措施往往需要耗费
大量的人力物力且使用范围有限。而铸造保温涂料与上述措施相比，不仅同样
可以有效降低大型复杂薄壁铸件在充型过程中的冷却速率，减少浇不足缺陷的
产生，还具有使用范围广和制作成本低的优点。基于此，本文通过探究轻质氧
化镁、耐火黏土、钠基膨润土、羧甲基纤维素钠、水玻璃和凹凸棒土的添加量
对涂料性能的影响，制备出了一款树脂砂型铸造用保温涂料，以解决薄壁件砂
型铸造过程中冷却过快的问题，并将自研涂料的保温性能与两款进口铸造保温
涂料进行对比。
首先，采用正交试验法、极差分析法和单因素试验法得出自研涂料耐火骨
料的最佳粒度组合是轻质氧化镁为61μm，耐火黏土为53μm，钠基膨润土的
含量对涂料的24h悬浮率和涂刷指数的影响最大，对流平性影响最小，24h悬
浮率随钠基膨润土含量的增大而增大，涂刷指数随着钠基膨润土含量的增大，
先增大后减小；羧甲基纤维素钠的含量对涂料的流平性影响最大，对条件粘度
影响最小，流平性随着羧甲基纤维钠含量的增大而增大；水玻璃的含量对涂料
的强度影响最大，涂料强度随着水玻璃含量的增大，先增大后减小；凹凸棒土
的含量对涂料的条件粘度影响最大，对涂刷指数影响最小，条件粘度随着凹凸
棒土含量的增大而增大。最终得到自研涂料的最佳配比：轻质氧化镁和耐火黏
土的质量比为90:10，钠基膨润土的添加量为耐火骨料总质量的3%，羧甲基纤
维素钠的添加量为耐火骨料总质量的7%，水玻璃的添加量为耐火骨料总质量
的0.65%，凹凸棒土的添加量为耐火骨料总质量的6%，正丁醇和乙氧基壬基酚
的添加量均为耐火骨料总质量的0.1%，水的添加量为耐火骨料总质量的
-I-
150%，最佳配比下的自研涂料性能：6h悬浮率为100%，24h悬浮率为100%，
涂层脱落质量为0.14g，流平圆的直径为23.8cm，条件粘度为20.37s，涂刷指
数为24.61，烘干抗裂性和曝热抗裂性均为Ι级。
最后，将最佳配比下的自研涂料与两款进口铸造保温涂料的性能对比后发
现，自研涂料的强度、涂刷指数、流平性、流变特性和触变特性优于两款进口
涂料，烘干抗裂性和曝热抗裂性等级与两款进口保温涂料同为Ι级。对三款涂
料的导热系数进行测量后得出，自研涂料、进口涂料A和进口涂料B的导热系
数依次为0.1525kcal/m.h.℃、0.3054kcal/m.h.℃和0.2137kcal/m.h.℃，自研涂
料的导热系数最小。使用浇铸法测量三款涂料对ZL114A冷却速率的影响后得
出，铸件壁厚为6mm、5mm和4mm时，使用自研涂料浇铸出的试样，其冷
却速率依次为1.079℃/s、1.717℃/s、1.653℃/s，与使用涂料A所浇铸出的试
样相比，冷却速率依次减小了16.23%、17.93%、12.03%，与使用涂料B所浇
铸出的试样相比，冷却速率依次减小了10.38%、11.54%、15.06%。使用单螺
旋测试法测量三款涂料对ZL114A流动性的影响后得出，使用自研涂料浇铸出
的单螺旋流动性试样长度，与使用涂料A浇铸出的试样长度相比，长度平均增
加26.78%，与使用涂料B浇铸出的试样长度相比，长度平均增加14.99%。
关键词砂型铸造;保温涂料;涂料性能;冷却速率
-II-
Studyontheratiooptimizationandperformanceof
castinggreenthermalinsulationcoatingsforester-
hardenedphenolicresin