面层耐火材料:追求细腻光洁,杜绝反应污染
面层直接与蜡模、金属液接触,决定铸件表面粗糙度,需满足高纯度、细粒度、化学惰性的要求。锆英砂 / 粉(ZrSiO₄)
耐火度 1650-1750℃,化学稳定性强,不与钢、不锈钢、高温合金等发生反应,是中高温合金铸件的首选。
粒度选择:面层常用 200-320 目细粉,确保型壳内壁光滑,铸件表面粗糙度可低至 Ra1.6μm。
电熔刚玉砂 / 粉(Al₂O₃)
耐火度高达 1800℃以上,纯度≥99%,耐腐蚀性强,适配镍基、钴基高温合金(如航空涡轮叶片),避免金属液中合金元素与耐火材料反应。
石英砂 / 粉(SiO₂)
耐火度 1700℃,成本较低,但高温下易与铁、铝等发生反应,仅适用于铝合金、铜合金等低温铸件。
背层耐火材料:强化型壳强度,保障结构稳定
背层不与金属液直接接触,核心作用是提升型壳的抗压强度、抗冲击能力,需选择粗粒度、高强度的耐火材料。莫来砂(3Al₂O₃・2SiO₂)
强度高、热膨胀系数小,焙烧后型壳不易开裂,适配大中型、复杂结构铸件,可减少型壳层数,提高生产效率。
石英砂
成本低廉,来源广泛,是普通碳钢、铸铁件背层的常用材料,但需控制粒度(常用 30-80 目),保证型壳透气性。
铝矾土砂
耐火度 1700℃,强度优于石英砂,适合厚壁铸件背层,增强型壳抗金属液冲击的能力。
粒度分布:面层细、背层粗,梯度搭配
面层用细粉 + 细砂:涂料悬浮性好,涂挂均匀,型壳表面光洁;
背层用粗砂:颗粒间孔隙大,型壳透气性好,可及时排出脱蜡蒸汽与浇铸气体,避免铸件气孔。
严禁不同粒度的砂料混合使用,否则会导致型壳孔隙堵塞或强度下降。
纯度要求:高端铸件严控杂质含量
不锈钢、高温合金铸件用耐火材料,需严控铁、硫、磷等杂质含量(≤0.1%),避免杂质渗入金属液影响铸件性能;
医疗植入件(如钛合金人工关节)用耐火材料,纯度需≥99.5%,防止有害元素污染。
热膨胀系数:匹配型壳收缩,避免开裂
选择热膨胀系数小的耐火材料(如莫来砂、电熔刚玉),减少型壳在焙烧、浇铸过程中的收缩变形,保障铸件尺寸精度;
面层与背层耐火材料的热膨胀系数需接近,避免因收缩差异导致型壳分层、开裂。
硅溶胶粘结剂体系:适配高精密铸件
硅溶胶(SiO₂・nH₂O)与锆英砂、刚玉砂配伍性好,型壳强度高、尺寸稳定性强,适合航空、医疗等高端铸件;
浆料配比需精准:面层涂料中耐火粉与硅溶胶的质量比约 2.5:1-3:1,保证涂料粘度适中,涂挂均匀。
硅酸乙酯粘结剂体系:适配复杂结构铸件
硅酸乙酯水解后形成的粘结膜韧性好,型壳退让性佳,可减少铸件冷却时的裂纹风险,适合薄壁、异形复杂铸件;
与石英砂、莫来砂配伍性优,焙烧后型壳透气性优于硅溶胶体系。
薄壁精密件
面层选用超细锆英粉(320-400 目),涂料流动性好,可填满蜡模的微小型腔与窄缝;背层选用细莫来砂,减少型壳厚度,避免阻碍金属液充型。
高温合金件
全程选用高纯度电熔刚玉或锆英砂,避免耐火材料与高温金属液发生化学反应,导致铸件表面粘砂或成分偏析;
型壳焙烧温度需≥900℃,彻底去除粘结剂残留,防止浇铸时产生气体缺陷。
大型厚壁件
背层选用粗颗粒高强度莫来砂,增加型壳层数(6-8 层),提升型壳抗压强度;
耐火材料需具备良好的透气性,避免浇铸时气体无法排出,形成皮下气孔。