破水是水基浸涂涂料中非常典型的一种缺陷。水基涂料在浸涂过程中砂芯会吸收涂料中的自由水。这些自由水通常会被砂芯内部发达的毛细系统吸收，正常情况下不会出现破水。但是如果这部分自由水数量较多，不能被砂芯内部的毛细系统完全吸收，多余的自由水具有流动性，就会在重力的作用下沿着砂芯表层向下不断聚集，最后聚集成具有一定压力的渗流，冲破湿态的涂层从底部或侧面渗出形成破水。
第一部分破水的表观特征及影响
破水的表观特征：
1、出现位置：在浸涂过程中，砂芯从涂料中取出后，“破水”通常出现在砂芯的底部或侧面，通常是在砂芯浸涂后2～3分钟内出现。
2、在涂层上的表现主要为：①在型（芯）垂直面上涂层被水沟分割，水沟内涂层被冲走，涂层的连续性被破坏，形成缺陷；②在水平面涂层上，这种缺陷表现为低凹处积水。
破水对铸造涂料和铸件的影响：
1、涂料性能严重劣化：
①施工性差：难以通过浸涂、喷涂或刷涂均匀施挂。浸涂时易流淌、堆积不均；喷涂时易流淌、雾化不良；刷涂时易流挂、覆盖性差。
②悬浮稳定性丧失：固体颗粒沉降快，导致涂料成分不均，每次使用前都需要长时间强力搅拌，且效果不佳。
③粘度失控：无法维持稳定的工作粘度，影响涂挂厚度和均匀性。
④流平性差：涂挂后容易形成流痕、堆积、波纹等缺陷。
2、铸型/型芯表面涂层质量差：
①涂层厚度不均：由于流淌和沉降，涂层厚薄不一，薄弱处保护作用不足。
②涂层疏松多孔：析水导致涂层干燥后结构疏松，孔隙率增加，强度和致密度下降。
③易开裂、剥落：干燥过程中水分不均匀蒸发导致应力集中，涂层易开裂甚至从砂型/砂芯表面剥落。
3、直接导致铸件缺陷：
①砂眼/夹砂：涂层剥落、开裂或强度不足的颗粒被金属液冲刷下来，卷入铸件形成砂眼缺陷。
②气孔：涂层中包裹的游离水在高温金属液作用下急剧汽化，产生大量气体，若无法顺利排出型腔，则形成侵入性气孔。疏松多孔的涂层本身也容易吸附气体，在浇注时释放出来形成气孔。
③粘砂：
机械粘砂：涂层厚度不均、开裂或剥落，导致金属液直接渗透砂粒间隙。
化学粘砂：涂层致密度差、保护效果减弱，加剧了金属液与型砂之间的化学反应。
④表面粗糙：涂层不平整、有流痕、堆积等，导致铸件表面粗糙。
⑤尺寸偏差：涂层厚度不均或剥落，影响铸件局部尺寸精度。
增加成本和浪费：
①破水的涂料往往难以修复，只能报废处理，造成材料浪费。
②导致铸件废品率升高，增加生产成本。
③需要频繁搅拌、调整涂料，增加人工和时间成本。
第二部分引起破水的相关理化指标
破水的核心原因
破水的实质是涂料出现了絮凝。悬浮体由于溶在连续相中的高分子聚合物的作用，而发生聚集的现象叫做“絮凝”。这种现象的特点是聚合物分子吸附在多个颗粒上；从而使这些颗粒聚集在一起，但仍保持着几何的分离状态，而不是颗粒相结合。轻微的絮凝状态有利于防止浸涂时的流挂，但絮凝程度较高时就会引起破水。
究其根本原因在于，水基浸涂涂料的胶体体系通常处于一种亚稳定状态或临界状态。胶体化学关于胶体的稳定性有一基本理论称为DLVO理论。该理论认为，构成胶体的胶体粒子表面带电荷，带电粒子又会吸引相反电性的离子，从而形成双电层。粒子带电越多，粒子之间由于静电斥力而保持远离分散状态。反之带电越少，粒子之间的斥力越小，两个粒子越容易聚集在一起。ζ（泽塔）电位是粒子所带电荷的标志。ζ电位的绝对值一般要大于30mv时体系才会稳定。ζ电位的绝对值越低，涂料越不稳定。极端情况下，当ζ电位接近0时体系最不稳定，会快速絮凝、沉淀。水基浸涂涂料的ζ电位接近临界值，一般在15-30mv，所以是处于一种亚稳定的状态。水基浸涂一般采用粘土类悬浮剂如膨润土、凹凸棒土、海泡石等，粘土类矿物一般都带负电，介质中如果含有高价的阳离子如Mg2+, Ca2+, Al3+ 会中和粘土颗粒表面的负电，降低其ζ电位，使体系的稳定性下降而产生絮凝。而破水则是絮凝的宏观表现。
现场常见的破水理化指标
1、覆膜砂芯上的涂料最容易出现破水。原因是覆膜砂表面有残留的一层硅油脱模剂，难以被水基涂料润湿，涂料中的自由水不能被快速吸收。另外，覆膜砂本身吸收水分的能力较差，不能锁住从涂料中渗入砂芯表层的自由水。有时，覆膜砂中部分添加剂可能与涂料有反应而引起破水。
需要注意的是，冷芯盒也用脱模剂，但脱模剂的憎水性没有覆膜砂明显。但是如果冷芯盒生产时脱模剂浓度过高或喷涂过多也会引起破水。
2、高分子类增稠剂或悬浮剂也会引起破水。高分子在涂料中在某一特定浓度时极易引起破水，这种情况下，高分子成了高效絮凝剂。而絮凝正是水基浸涂涂料破水的本质原因。
3、浸涂涂料的ζ电位受涂料中各种组分的影响都比较大，如涂料中的润湿剂、分散剂、高分子、电解质等都非常敏感。
4、pH值的影响也很大，pH在其一范围时涂料的ζ电位接近0，即接近等电点，此时涂料极易出现絮凝、沉淀、破水等问题。
5、此外，水中电解质（如Ca²⁺、Mg²⁺）过多、其他材料受到污染、骨料含泥量高或杂质多也会破坏悬浮剂电荷稳定性，从而导致破水。
第三部分防止破水的关键对策
基于以上分析，破水缺陷是涂料与砂芯综合作用的结果。解决破水的方法也主要从涂料和砂芯两个方面着手。
首先是涂料制造商必须做好配方设计、生产过程控制以及润湿剂、分散剂、悬浮剂等功能助剂的合理搭配和正确使用，让涂料对各种砂芯的适用性更好。涂料本身的性能做好了，产生破水的风险就会降低。
其次，涂料使用方也可从砂芯方面如覆膜砂的质量、粒度分布、添加剂等做些改进。比如砂芯中含有一定的细砂、细粉甚至泥分、铁红、防脉纹添加剂等有利于在砂芯内部形成发达的毛细系统，锁住自由水，从而防止破水的发生。
另外，还要保证涂料使用前充分地搅拌、防止使用过程中电解质和微生物的污染。这些因素将对防止涂料破水起到积极的作用。现场出现了破水很难靠后添加助剂来解决，因为后添加的助剂往往会加重破水，需要充分搅拌并放置熟化一段时间，让涂料胶体分散体系慢慢达到平衡。
同时在生产和使用过程中，也需要注意以下几点：
1、减少制造过程中的电解质和微生物的污染，因为涂料胶体分散体系对电解质、pH值非常敏感。电解质、pH值的微小变化会引起涂料ζ电位的明显变化。
微生物的污染也会引起涂料体系pH值的变化而导致涂料变质，引发沉淀、破水等问题。
2、应用过程中需要注意的是涂料稀释过程和稀释用水。涂料稀释前要先将原始涂料搅拌均匀，然后边搅拌边加水，不要一次性加入过量的水。搅拌器具要保持清洁，避免交叉污染。涂料的稀释搅拌过程本质上是让涂料胶体分散体系重新建立平衡的过程。所以需要一定的混合时间和混合强度保证让加入的自由水与原浆涂料的胶体混合均匀并充分融合成较低浓度的新的胶体体系。
稀释用水要使用清洁的水源，最好是自来水。井水、河水或湖水等因各地地质条件不同有很大差异，如水的硬度、电导率及微生物含量有很大不同。硬度过高的水含有较多的电解质，特别是若含有较多的钙、镁、铝等高价离子时，用它稀释的涂料可能会引起涂料絮凝而导致涂料破水。
3、水基浸涂涂料夏季防腐非常重要，因为微生物在夏季高温季节繁殖很快，空气中以及涂料器具上的细菌、霉菌等微生物会进入涂料中并快速繁殖并分泌出酸性物质及有机化合物，当遇到放假、临时停产情况时，涂料槽中的涂料几天时间便会变质。变质的涂料会降低涂料的悬浮性、恶化涂料的浸涂性能甚至破水等问题。夏季应对涂料槽、包括管道及输送泵在内的涂料循环系统进行彻底杀菌处理。放假或停产时要将浸涂槽中的涂料抽出，补加一定量的防腐剂，然后装入包装桶内密封保存。
综上，水基浸涂涂料是一种胶体与悬浊液的复杂分散体系。既有悬浊液的一些特性也有胶体的一些特性。涂料的悬浮剂形成涂料的胶体部分，而耐火骨料等较粗颗粒形成悬浊液部分，两者混合在一起，形成一个复杂的胶体悬浊液分散体系。
凡是能引起絮凝的助剂如各种絮凝剂都会增大涂料的破水倾向。反之，反絮凝助剂如分散剂可以防止絮凝和破水，因为分散和絮凝是一对相反的过程，适当的分散剂可以防止絮凝及破水，但可能会增加流挂，因此，在絮凝和分散之间也要找到一个平衡。
在实际生产、使用过程中，从涂料生产角度，适当的分散剂和絮凝剂的组合加上理想的悬浮剂，获得最佳的综合效果；从涂料使用角度，避免各类污染、采用合适的搅拌方式、选择适合的稀释水源、注意防腐等措施，均为预防涂料破水的有效方法。（河南伟业新材料公司李瑾瑾）
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