CN101590517B - 用于消失模铸造镁合金表面复合改性的材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于镁合金表面复合改性的材料，其组分及质量百分比为：玻璃粉(熔点350℃～500℃)30％～50％，金属粉末10％～15％，消泡剂0.4％～0.6％，粘结剂2.0％～4.0％，余量为水。玻璃粉为硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、铅锌系玻璃粉中的任一种；所述金属粉末为铝粉、锌粉中的至少一种；所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚，聚氧丙烯甘油醚的任一种；所述粘结剂为聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠的任意一种。配制的材料涂覆在泡沫模样的表面，在镁合金浇注过程中同步形成合金化层和陶瓷层，铸件的表层成分由表及里大体成梯状分布，形成复合层可以为基体提供双层的保护，提高了镁合金的抗腐蚀能力和抗磨能力。本材料成本低廉、操作简单、参数易于控制等。

Description

用于消失模铸造镁合金表面复合改性的材料及其制备方法

技术领域

本发明属于金属表面改性以提高防腐性、耐磨性等技术领域，涉及的是一种通过消失模铸造工艺，在镁合金表面形成一层合金化/陶瓷化复合层的材料及制备方法，具有成本低、工艺简单、容易操作等优点。

背景技术

消失模铸造是一种经济有效的生产优质近净形、复杂铸件的绿色铸造工艺，是目前发展最快的新型铸造工艺，在欧洲和北美消失模铸造已成为生产汽车铝合金缸体、缸盖、变速箱壳体和进气歧管等产品的主要成形工艺。最近几年，真对镁合金的消失模铸造技术进行了大量的研究，并已取得了不少成果。由于镁合金消失模铸造的主要对象应该是复杂零件，精确成形零件表面大部分是非加工面，且工作环境比较恶劣，因此如何提高消失模铸造镁合金表面的耐磨性，耐蚀性能至关重要。

目前镁合金表面防腐处理主要有阳极氧化、微弧氧化、激光辅助处理技术、离子注入等。阳极氧化、微弧氧化层相对较薄，防腐效果差，激光处理不适合复杂铸件，离子注入成本较高，因此传统的处理方法对消失模铸造镁合金铸件都有其一定的局限性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于消失模铸造镁合金表面复合改性的材料及其制备方法，在消失模铸造镁合金的同时，可以通过表面合金化、陶瓷化改变铸件表面成份来提高耐蚀性能。

本发明提供的一种用于镁合金表面复合改性的材料，其组分及质量百分比为：

玻璃粉30％～50％，金属粉末10％～15％，消泡剂0.4％～0.6％，粘结剂2.0％～4.0％，余量为水；

所述玻璃粉为熔点为350℃～500℃；

所述金属粉末为铝粉、锌粉中的至少一种，其粒度大小150～300目；所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚和聚氧丙烯甘油醚中的任一种；

所述粘结剂为聚乙烯醇或羧甲基纤维素钠。

在上述技术方案中，还可以在金属粉末中加入钙、锆元素，以细化晶粒。

上述用于镁合金表面复合改性的材料的制备方法，其步骤包括：

(1)用水溶解粘结剂，水温60℃～70℃，然后将玻璃粉和消泡剂加入到水中，用搅拌机搅拌；

(2)再将粘结剂溶液加入到玻璃粉溶液中，最后添加金属粉末，搅拌均匀。

本发明筛选了多种合金化、陶瓷化物质，采用固溶度较大、熔点较低的材料体系，可以在镁合金表面形成比较致密的合金化层，选择Ca、Zr等强烈细化晶粒的元素使镁合金表面组织细化，提高表面硬度和耐蚀性；选用低温玻璃粉用作陶瓷化材料，配制性能优异的特种材料。然后刷涂在泡沫模样表面以用作镁合金表面合金化/陶瓷化，并且可以改变材料的成分和浇注的工艺参数来改变合金表层组织。消失模铸造时，在负压作用下熔体向特种材料渗透，在热作用下，合金化物质开始熔化、扩散和基体发生反应生成合金化层，玻璃粉受热发生玻璃化在铸件表面形成致密的陶瓷层，复合层的厚度可以达到300um以上，这样就可以起到合金化、陶瓷化的双层防腐效果。本工艺设计合理，参数易于控制，成本低。

具体实施方式

本发明的关键技术是合金化、陶瓷化特种材料的配制，由于涂刷在泡沫模样表面用作合金化、陶瓷化，所以材料要具有一定的粘接强度，并且透气性能好。制备时将各种粉末状物质按所需比例称取，先用水稀释，再加入粘结剂溶液搅拌15～20分钟后使用，30～40℃烘干式样，最后浸涂消失模涂料5～10秒后取出，干燥后可进行浇注。一般泡沫摸样要浸涂2次或者3次。

通过借助以下实施例将更加详细说明本发明，且以下实施例仅是说明性的，本发明并不受这些实施例的限制。

实施例1：

取铅锌系玻璃粉(按质量分数PbO∶ZnO∶Na₂O＝7∶2∶1，800目)50％(50g)，金属铝粉10％(10g，150目)，聚氧丙烯甘油醚消泡剂0.6％(0.6g)，聚乙烯醇粘结剂3.0％(3g)，余量为水。

实施例2：

取硼酸盐玻璃粉(按质量分数B₂O₃∶ZnO∶SiO₂＝9∶0.5∶0.5，1200目)30％(30g)，金属铝粉10％(10g，200目)，锌粉5％(5g，200目)，聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚消泡剂0.4％(0.4g)，羧甲基纤维素钠粘结剂4.0％(4g)，余量为水。

实施例3：

取磷酸盐玻璃粉(按质量分数P₂O₅∶ZnO∶MgO＝6∶2∶2，800目)40％(40g)，锌粉13％(13g，300目)，二甲基硅氧烷消泡剂0.5％(0.5g)，聚乙烯醇粘结剂2％(2g)，余量为水。

实施例4：

取铅锌系玻璃粉(按质量分数P₂O₅∶ZnO∶MgO＝6∶2∶2，800目)45％(45g)，金属铝粉12％(12g，150目)、钙粉0.5％(0.5g)，聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚消泡剂0.4％(0.4g)，聚乙烯醇粘结剂3％(3g)，余量为水。

实施例5：

取硼酸盐玻璃粉(按质量分数B₂O₃∶ZnO∶SiO₂＝9∶0.5∶0.5，1000目)35％(35g)，锌粉10％(10g，150目)，锆粉0.5％(0.5g)，聚二甲基硅氧烷消泡剂0.5％(0.5g)，聚乙烯醇粘结剂2％(2g)，余量为水。

以上实例的操作步骤相同：首先用水溶解粘结剂，水温60℃～70℃。然后将称好的玻璃粉和消泡剂缓慢放入水中，用搅拌机搅拌。再将粘结剂溶液加入到玻璃粉溶液中，最后添加金属铝粉，搅拌15～20分钟，刷涂在泡沫模样表面，然后烘干(30～40℃)，最后浸涂消失模涂料5～10秒后取出，干燥后进行浇注。在负压和热作用下，可以在镁合金表面形成致密合金化、陶瓷化复合层，为铸件提供双层保护，提高防腐性能。

以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (3)

1.一种用于镁合金表面复合改性的材料，其组分及质量百分比为：玻璃粉30％～50％，金属粉末10％～15％，消泡剂0.4％～0.6％，粘结剂2.0％～4.0％，余量为水；

所述玻璃粉的熔点为350℃～500℃；

所述金属粉末为铝粉和锌粉中的至少一种，以及钙粉和锆粉中的至少一种，金属粉末的粒度大小为150～300目；

所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚和聚氧丙烯甘油醚中的任一种；

所述粘结剂为聚乙烯醇或羧甲基纤维素钠。

2.根据权利要求1所述的用于镁合金表面复合改性的材料，其特征在于：所述玻璃粉为硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃或铅锌系玻璃粉中的任一种，粒度大小800～1200目。

3.权利要求1所述的用于镁合金表面复合改性的材料的制备方法，其步骤包括：

(1)用水溶解粘结剂，水温60℃～70℃，得到粘结剂溶液，然后将玻璃粉和消泡剂放入水中，用搅拌机搅拌，得到玻璃粉溶液；

(2)再将粘结剂溶液加入到玻璃粉溶液中，最后添加金属粉末，搅拌均匀。