破水的英文是Syneresis，如果您没有见过涂料破水的话，可以想象一个“涂满厚厚脂粉（半毫米厚）又满头大汗的妇人的脸”（这是原福士科公司高柏先生的比喻）。

破水是水基涂料浸涂后出现的一种涂层缺陷，这种缺陷在砂芯表面上表现为涂层的连续性被破坏，涂料剥落，露出砂芯基体。在砂芯的垂直面上主要以树枝状沟槽的形式出现（见图1）；在下表面则表现为局部裸型甚至成片脱落，见图2至图3。

图1 发生在垂直表面的破水

 

图2 发生在下表面的破水

 

图3  严重破水（涂层成片剥落）

涂料出现破水缺陷会使涂层局部遭到破坏，裸露的砂芯表面失去涂料层的保护作用，使得铸件的相应部位出现粘砂和飞刺等缺陷，增大了铸件清理的成本，甚至造成废品。

破水是怎样产生的？ 

破水的本质是涂料中的水与涂料的悬浮体系分离，形成“自由水”。当这些自由水聚集到一定数量时，在重力的作用下产生流动并在局部堆积，同时造成相应部位涂层上的涂料变稀并从砂芯表面脱落。 

自由水可能本身产生于涂料施涂前，并随同涂料在浸涂后存在于砂芯的涂层中；也可能在浸涂后产生于涂层中。 

水基涂料施涂于砂芯并形成涂层后，会同时出现自由水的产生与消耗两个过程。由于一般的水基涂料很难做到悬浮性100%，水与悬浮体系的分离总是要发生的，因此涂料层中迟早要出现“自由水”。但是，涂料浸涂到砂芯上后，涂料中的水分，无论是悬浮体系中结合的水还是从悬浮体系中分离的水，都会向砂芯内部渗透，同时也向外部蒸发。当自由水的聚集速度大于其消耗（蒸发和渗透）的速度时，就容易产生破水缺陷；反之，则不容易破水。当砂芯进入烘窑后，涂层中水分的蒸发会急剧加快，此后就不会发生破水缺陷了。 

按照这个规律，我们可以推断出影响破水的因素和消除破水缺陷的措施： 

一，凡是减缓自由水出现的因素，都有利于减少破水缺陷出现的可能性

• 改善涂料本身的悬浮性
• 提高分散剂的比例以改善涂料中各种物质的分散程度，增强水与各组分的融合
• 适当调整悬浮剂（膨润土）的比例，减少脱水收缩。
• 关注砂芯表面的化学物质如树脂及其固化剂以及脱模剂等，避免其与涂料本身化学反应造成涂料脱水。
• 加强涂料的搅拌，每一个班次开始前，涂料要充分搅拌，尽量减少涂料槽中涂料的水分析出
• 涂料的腐败变质可能会造成悬浮体系的破坏，导致破水缺陷，因此在气温高的季节要加强涂料的防腐措施，特别是涂料槽本身的清洁卫生。

二，改善涂料向砂芯内部的渗透，可以有效地减少破水缺陷：

• 许多脱模剂是憎水性的，不但不利于水基涂料的涂挂，还阻止涂料的渗透，因此要尽量减少憎水脱模剂的用量，避免局部脱模剂过多
• 涂料中增加渗透剂和表面活性剂的含量以加快涂料中水分向砂芯内部的渗透
• 型砂粒度过细，紧实度过高（如覆膜砂芯），会增加发生破水的倾向性。

三，涂料浸涂后，砂芯应尽快入窑烘干，尽量减少在烘干炉外的停留时间。 

下面图片是某大型柴油机铸造厂破水问题解决前后的对比。

 

 

破水倾向检测—--如何从涂料本身避免出现破水问题

水基涂料浸涂后，如果产生了破水缺陷，一般不是发生在少数几个砂芯上，往往是连续出现。有些发生破水的部位较隐秘，不容易被查到，这种情况下会造成铸件出现批量质量问题。因此，对涂料出现破水的倾向性或可能性进行检测和预判，是非常重要的。

笔者在毕业学士论文中曾研究和对比过一些检测涂料发生破水倾向性的方法，并研制出一种用玻璃试块模拟和预测破水缺陷的方法。该研究被胡邦红的博士论文采用。（胡邦红. 铸型涂料操作工艺性能及流变学的研究[D]. 清华大学, 博士论文.）

前边我们谈到，影响破水的因素体现在涂料自身和砂芯条件以及水分蒸发条件。为了消除外界条件的影响，我们一般采用量筒法检测和评估涂料破水的倾向性。这个方法与笔者学士论文中的研究在原理上相同。

量筒法测试涂料的破水倾向性：

 1，  取一只洁净干燥的100毫升量筒（最好是具塞量筒），倒入约100毫升待测试的涂料，盖上塞子（如果不是具塞量筒则用手掌堵住量筒口），摇晃几下，使涂料充分覆盖到量筒的内表面各处，接下来将涂料从量筒内倒出。然后马上将量筒倒置放在试验台上，开始计时。

 

 

2，  仔细观察量筒内壁残存涂料的情况。最初内壁上的涂料层是光滑且连续的，若干分钟后会在内壁的某处出现小的裂纹，如下图所示。

 

3，  记录从倒置开始至出现裂纹的时间，称为破水时间。

4，  继续观察裂纹发展情况。所有涂料的裂纹都会持续发展，有的是局限于某些区域，但更多情况是拓展到像树枝一样，如下图所示：

 

我们把开始出现裂纹的时间称为破水时间，破水时间越短，则该涂料在实际浸涂时发生破水的可能性越大。根据多年来的经验，如果破水时间长于5分钟，则该涂料在正常的砂芯条件下发生破水的可能性较小。当破水时间短于2分钟时，该涂料非常可能发生破水（这时我们会判定该涂料质量不合格）。

 笔者还注意到，出现裂纹后，裂纹的发展趋势也与实际生产时破水严重程度有一定的关联性。裂纹细小并且发展缓慢的，生产上往往不容易发生破水，即使出现了破水，也只是发生在砂芯的局部且裸露面积较小。裂纹越来越多且呈树枝状分布的，发生破水的可能性大而且砂芯的裸露面积也大。

用量筒法判断涂料发生破水的倾向性，排除了砂芯渗透条件以及水分蒸发条件的影响，长期以来其测试数据及结论与生产实际较为符合，笔者认为这个方法是比较可靠的。

当然，这个方法测试的是涂料自身产生破水缺陷的倾向性，或者说是涂料抵抗破水的能力，而涂料浸涂后是否发生破水，还与砂芯条件等其它因素有关，请参阅本文前边的相关内容。