К радикальным мерам борьбы с пригаром можно отнести нанесение на поверхность формы краски, паст и натирок. Высокоогнеупорные порошки, нанесенные на поверхность в виде красок или паст, изолируют зерна кварцевого песка от контакта с залитым металлом и не допускают проникновения его в поры формы. Этим предотвращается химическое взаимодействие кварца с окислами железа и образование пригара. Важным критерием свойств противопригарных материалов является степень их смачивания жидким металлом и его окислами. Для предотвращения пригара зерновую основу покрытий выбирают такой, чтобы она не смачивалась жидким металлом и, по возможности, его окислами. Она должна соответствовать заливаемому сплаву и материалу формы; основные окислы сплава нельзя сочетать с кислой зерновой основой покрытия и наоборот. Недопустимо применение в составе краски двух наполнителей, которые могут вступать между собой в химическое взаимодействие. Огнеупорность наполнителя краски должна быть выше температуры заливаемого сплава. Поэтому многие производства применяют краски из высокоогнеупорных материалов, несмотря на их дороговизну, так как повышенные расходы на приготовление высококачественных покрытий окупаются за счет повышения товарного вида отливок и снижения затрат на их очистку.

К связующим предъявляются следующие требования: максимальное сохранение прочности при высоких температурах заливки (термостойкость); термопластичность при температурах просушки и заливки форм; чтобы предотвратить отслаивание и растрескивание покрытия; минимальная газотворность. Поэтому для получения отливок с качественной поверхностью весьма перспективны связующие материалы с высокой термостойкостью (как органические, так и неорганические), минимально взаимодействующие с окислами железа. При производстве крупного и толстостенного литья поверхность форм нагревается до 1000° и более. Поэтому необходимо в краски добавляют неорганические связующие материалы, отличающиеся более высокой термостойкостью чем органические. К ним относят жидкое стекло, сульфаты, фосфаты и т.д. Отличительная особенность покрытий с фосфатными связующими –высокая прочность сцепления с окрашенной поверхностью при заливке металла, низкая газотворная способность, высокая термостойкость и огнеупорность, ухудшает смачивание покрытий металлом и его окислами.

В настоящее время нет универсальных покрытий литейных форм, которые давали бы надлежащий эффект на всех видах литья. Все известные покрытия проявляют свое положительное действие только в определенном интервале температур, при данном составе формовочной смеси и на конкретном виде литья. Поэтому на ряду с выпускаемыми красками на предприятиях изготовляют свои покрытия разного состава для определенных видов литья, и они не

выходят за пределы этого предприятия. Основным недостатком этого метода является усложнение технологии.

При выборе противопригарных материалов для отливок из углеродистых и легированных сталей необходимо учитывать как характер образующихся окислов

в результате взаимодействия формы с металлом, так и скорость отвода их из зоны контакта металла с формой. Оптимальным будет случаи максимального

образования вюстита на поверхности отливки при минимальном проникновении образовавшихся окислов в поры формы. Наилучшим противопригарным материалом для красок при производстве литья из углеродистой стали является корунд.

Действительно, в контакте с корундом углеродистая сталь окисляется достаточно полно при значительном содержании FeO в продуктах окисления. В то же время скорость отвода продуктов окисления от поверхности металла в случае использования корундовой смеси минимальна. При контакте углеродистой стали с цирконом также образуется много FeO и относительно мало Fe3О4. в то же время глубина проникновения окислов в смесь относительно невелика.

Хромит и хромомагнезит обеспечивают легкое отделение пригара от отливки за счет весьма интенсивного окисляющего воздействия на металл. Образованием

большого количества окислов железа объясняется значительная толщина химического пригара и одновременно легкое отделение последнего от отливки

При использовании хромита и хромомагнезита поверхность отливки хотя и свободна от пригара, но не всегда сильно окислена.

Критерием противопригарности хромистого железняка обычно считают отношение содержаний окислов хрома и железа: чем выше это отношение, тем

лучшими противопригарными свойствами обладает хромит. Хромомагнезитовые смеси подобны хромитовым, но уступают последним по спекаемости.

Если при контакте формы с углеродистой сталью процесс окисления железа лимитируется подводом окислителя к поверхности реакции, то при

затвердевании в форме высоколегированных хромоникелевых сталей процессом, определяющим образование слоя окислов железа, будет диффузия ионов железа через слои шпинелей, прилегающий к неокисленной поверхности сплава. Для легкого отделения пригара от отливки необходимо использовать такие

формовочные материалы, которые в минимальной степени разрушают образовавшийся вюститный слой или, взаимодействуя с закисью железа,

образуют соединения, не связанные со слоем шпинели. Наилучшие результаты следует ожидать при использовании корунда для отливок из хромоникелевых

сталей. Корунд практически не взаимодействует с окислами железа, образующими внешний слой окалины на хромистых сталях.

При контакте хромоникелевой стали со смесью из хромистого железняка образующийся вюститный слой находится между двумя практически одинаковыми

слоями хромита железа: внутренним слоем окисной пленки и слоем смеси из хромитового песка, и не взаимодействует с ними. Отмеченное небольшое

проникновение продуктов взаимодействия связано, по-видимому, с влиянием примесей в смеси.

Для отливок из высокомарганцевой стали наилучшие результаты достигаются при использовании оливина, корунда близок к ним хромомагнезит.

62. Классификация литейных покрытий, приготовление и рекомендации по выпору их составов.

В последнее время наблюдается тенденция к применению красок вы­сокого качества из высокоогнеупорных материалов, несмотря на их дороговизну, т.к. повышенные расходы на приготовление высококачественных по­крытий окупаются за счет повышения товарного вида отливок и снижения затрат на их очистку.

Прежде чем приступить к разработке состава краски, необходимо иметь минимум сведений о материале, весовой группе и толщине стенок отливки-представителя, технологии формы и степени механизации процес­сов формообразования.

Зерновая основа покрытия должна соответствовать заливаемому сплаву и материалу формы; основные окислы сплава и формовочные смеси нельзя сочетать с кислой зерновой основой покрытия и наоборот. Только нейтральные огнеупорные материалы покрытия можно применять в сочета­нии с кислыми или основными окислами формы.

Не следует использовать особо мелкие наполнители. Из-за большой удельной поверхности они требуют повышенного расхода связующего н после сушки часто трескаются и отслаиваются, поэтому даже черный гра­фит рекомендуют применять совместно с более крупным серебристым гра­фитом в отношении 2:1 или 3:1. Для снижения склонности графитовых красок к образованию трещин и повышения газопроницаемости слоя при­нято добавлять молотый кокс.

Желательно применять светлые огнеупорные покрытия. Светлая фор­ма имеет более опрятный вид, лучше просматривается при сборке и меньше подвержена разрушению под действием тепловой радиации жидкого метал­ла. Для предотвращения образования поверхностных дефектов отливок ре­комендуют наряду с огнеупорной составляющей вводить в краску тепло­изоляционные материалы. Выбор дисперсионной среды (растворителя) так­же зависит от принятой технологии изготовления формы и свойств смесей, Во всех случаях, когда формы (стержни) подвергаются просушке в сушилах или подсушиваются, целесообразно применять в качестве дисперсионной среды воду. Водные краски до сих пор считают наиболее термостойкими и вместе с тем технологичными, так как они не токсичны, негорючи и обла­дают высокой живучестью. .

Для жидкостекольных смесей по СО₂-процессу, самотвердеющих и наливных (ЖСС), применять водные краски нерационально, поскольку не­избежная их подсушка удлиняет технологический цикл « снижает зффективность скоростной технологии. При выборе органического растворителя учитывают его скорость испарения, токсичность и взрывоопасность.

Седиментанионная устойчивость суспензий достигается введением в них стабилизирующих веществ, которые должны полностью растворяться в выбранном растворителе без осадка и сворачивания. Если стабилизатор обладает одновременно связующими и стабилизирующими свойствам!, то не всегда можно сократить число компонентов краски. Например, достаточ­ную селиментанионную устойчивость и прочность водной краски можно получить, добавляя только одну глину. Однако повышенное содержание глины снижает огнеупорность краски и повышает ее склонность к образо­ванию трещин после просушки. Целесообразнее часть глины заменить ка­ким-либо органическим связующим и стабилизатором.

Связующие материалы должны также полностью растворяться в вы бранном растворителе и сочетаться со стабилизатором. Не сочетаются по ливинилбутираль с пульвербакелнтом ПК-104; при сливании спиртовых растворов этих веществ выпадает осадок. Поливинилбутираль в спиртовых растворах хорошо сочетается с канифолью, а также этилсилнкатом. Карбо-ксиметилцеллюлоза хорошо сочетается с водорастворимыми связующими: лигносульфонатом (ЛСТ), патокой, гидролом. ЛСТ являются поверхностно-активными веществами и хорошо разжижают суспензии. Вместе с тем, они снижают седиментационную устойчивость красок, поэтому в красках на тяжелых наполнителях (циркон, магнезит) применять их не следует.

Тиксотропные свойства краскам придают натриевые бентониты. В красках, содержащих каолиновые глины, тиксотропность появляется при добавке едкого натра и повышении рН, поэтому для повышения тиксотропии водных красок необходимо стремиться к созданию в них нейтральной или щелочной среды.

Краски, содержащие спиртовой раствор поливинилбутираля, приобре­тают тиксотропные свойства при добавлении к ним марганцовокислого ка­лил. Для красок, приготовленных на 2%-м растворе поливинилбутираля, достаточно ввести 3% марганцовокислого калия к массе жидкой среды

При выборе связующего для быстросохнущих красок следует отдавать предпочтение материалам, полимеризующимся при комнатной температуре и наиболее термостойким.

Растворители следует выбирать такие, чтобы приготовленная краска смачивала формовочную смесь, тогда она лучше проникает в стенки формы прочно сцепляется с ней и не отслаивается после сушки. Краска, которая не смачивает материал формы, не глубоко проникает в поры между зернами смеси и слабо сцепляется с ее поверхностью

Установлено, что оптимальная вязкость водных красок, при которой обеспечивается прочное сцепление их с поверхностью смеси, составляет дяя цирконовых 50-60 с (по ВЗ-4) и для дистенсиллиманитовых 75-85 с. Для стабилизации красок используют высокомолекулярные вещества (КМЦ, альгинат натрия и др.), образующие при небольшой концентрации (3-5 %) структурированные растворы вязкостью 20-25 с. Для приготовле-ния быстросохнущих красок применяют 4%-й раствор поливинилбутираля в спирте вязкостью 17-20 с. Цирконовые краски, приготовленные на этом стабилизаторе, имеют плотность 1,8 -2,0 г/см³ при вязкости 30-55 с

Кроме того, удовлетворить требованиям достаточной седиментационной устойчивости и одновременно высокой проникающей способности кра­сок можно, используя растворителе с высокой плотностью {например, фреоны) или повышая плотность известных растворителей, растворяя в них некоторые неорганические окислы или соли.