CN101658899A - 镁合金金属型铸造涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种镁合金金属型铸造涂料及其制备方法，本发明选用氧化镁、镁橄榄石作为耐火骨料，并添加氧化钛、石棉粉或滑石粉或硅藻土等保温成分，选用高温粘结性好的混合粘结剂和复合悬浮剂，并加入阻燃剂硼酸。将氧化镁，镁橄榄石，氧化钛，石棉粉或滑石粉或硅藻土混合，球磨后制成A；将粘结剂和膨润土混合，加水活化制成B；将硼酸、羧甲基纤维素钠和聚丙烯酰胺混合，加水活化制成C；最后混合A、B和C，球磨或用胶体磨磨制30分钟以上后获得镁合金金属型铸造涂料。本发明制备的涂料具有良好的保温性、粘结性、涂覆性、阻燃性、稳定性和耐久性，有利于连续生产，便于获得表面质量好，性能优良的镁合金金属型铸造铸件，延长模具的使用寿命。

Description

镁合金金属型铸造涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种金属材料技术领域的涂料及其制备方法，具体地说，是一种镁合金金属型铸造涂料及其制备方法。

背景技术

镁合金是工业应用中最轻的结构金属，具有比强度、比刚度高，导热、导电性好，阻尼减震性能优良，加工成型方便，易于回收利用，符合环保要求等优点。在汽车、电子、航空航天、国防等领域有着重要的应用价值和广阔的应用前景，被誉为“21世纪的绿色工程材料”。

金属型铸造因其生产效率高，铸件表面质量好，尺寸精度高等优点，成为镁合金重要的成型方式之一。金属型铸造涂料可以有效地缓冲金属液对金属型模具的热冲击，延长模具的使用寿命，同时可以减少模具对金属液的污染，便于制得高质量的铸件，更重要的是涂料还是可以调节铸件的凝固温度场，所以涂料在金属型铸造过程中起着重要的作用。

镁的化学性质很活泼，铸造过程中极易和空气中的氧和水蒸汽，甚至铸型中的水发生放热反应，生成疏松的氧化镁薄膜，由于薄膜的致密度不够，并不能阻止镁继续反应，而氧化镁薄膜的绝热性能又比较好，反应放出的热不能及时散失，热量的聚集会导致铸型局部温度过高，使涂料和镁液发生反应而脱落。

另一方面，镁合金的流动性较差，为了提高其流动性，需要提高浇注温度，但浇注温度的提高会增加镁合金吸气和氧化的程度，导致铸件产生气孔、夹渣等缺陷，所以通过涂料的保温性能来提高合金的流动性就显得尤为重要。

铸造过程中，金属液会对铸型造成一定的冲刷，尤其是在低压铸造等有压力的条件下，涂料容易在冲刷的过程中脱落，不利于连续生产，所以要求涂料有优良的粘结性，能够抵御金属液在高温和压力作用下的冲刷。

经对现有技术的文献检索发现，《镁合金》(陈振华.镁合金[M].北京：化学工业出版社，2004：105)中给出四种镁合金金属型铸造常用涂料，这些涂料都是以水玻璃作为粘结剂，其作为金属型涂料的不足在于：在400-450℃时，硅凝胶会失水而产生开裂，使水玻璃涂层与铸型壁的附着强度降低，从而导致涂料粘结性下降，影响涂料的使用寿命。

中国专利：1935410A(一种镁合金涂料组成物及其制备方法)，此专利仅以氧化锌和石墨作为耐火骨料，其作为金属型涂料的不足在于：氧化锌易变质失效，石墨和氧化锌的热导率较大，所以涂料的保温性能较差，不利于铸件的补缩。

因此配制镁合金金属型铸造涂料时，要求耐火骨料不与镁液发生反应，并且有良好的保温性能，粘结剂要有较高的粘结强度，在比较高的温度和压力下依然有良好的粘结性，涂料有良好的阻燃性。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提出了一种镁合金金属型铸造涂料及其制备方法，制备的涂料具有良好的保温性、粘结性、涂覆性、阻燃性、稳定性和耐久性，以便进一步获得表面质量好，性能优良的镁合金金属型铸件。

为实现上述目的，本发明选用耐火度高且不与镁液反应的耐火材料氧化镁、镁橄榄石作为耐火骨料，并添加氧化钛、石棉粉或滑石粉或硅藻土等保温成分，选用高温粘结性好的六偏磷酸钠、硅溶胶和磷酸二氢铝的混合物作为粘结剂，选用膨润土、羧甲基纤维素钠和聚丙烯酰胺作为复合悬浮剂，并在涂料中加入阻燃剂硼酸。制备时先将氧化镁、镁橄榄石、氧化钛、石棉粉或滑石粉或硅藻土混合，球磨后制成A；将六偏磷酸钠、硅溶胶和磷酸二氢铝的混合粘结剂与膨润土混合，加水活化制成B；将硼酸、羧甲基纤维素钠和聚丙烯酰胺混合，加水活化制成C；最后混合A、B和C，球磨或用胶体磨磨制后获得镁合金金属型铸造涂料。

本发明的镁合金金属型铸造涂料包含的各组分及重量百分比为：

氧化镁11-30％，镁橄榄石0-10％，氧化钛10-25％，石棉粉0-10％，膨润土1-5％，羧甲基纤维素钠0.1-0.5％，聚丙烯酰胺0.1-0.5％，粘结剂2-5％，硼酸0-5％，其余为水。

其中，所述石棉粉可以用滑石粉或者硅藻土代替。

所述粘结剂为六偏磷酸钠、硅溶胶和磷酸二氢铝的混合物，粘结剂各组分的重量百分比为：六偏磷酸钠55-100％，硅溶胶0-35％，磷酸二氢铝0-35％。

氧化镁、镁橄榄石、氧化钛、石棉粉、滑石粉及硅藻土的粒度为100-400目。

本发明所涉及的镁合金金属型铸造涂料的制备方法，包括如下步骤：

第一步，将氧化镁，镁橄榄石，氧化钛，石棉粉或滑石粉或硅藻土混合，球磨10分钟以上，制成A；

第二步，将粘结剂和膨润土混合，加水活化制成B，其中水的重量为涂料所需总水量的三分之一；

第三步，将硼酸、羧甲基纤维素钠和聚丙烯酰胺混合，加水活化制成C，其中水的重量为涂料所需总水量的三分之二；

第四步，混合A、B和C，球磨或用胶体磨磨制30分钟以上，获得镁合金金属型铸造涂料。

本发明涂料使用时，模具温度为180-300℃，采用喷涂的方法涂覆，在模具表面喷涂0.1-0.5mm厚的涂层，烘干即可使用。

本发明提供的镁合金金属型铸造涂料组分简单，配制方便，在浇注过程中不会与镁合金液发生反应，稳定性和耐久性高，同时本发明提供的镁合金金属型铸造涂料具有良好的保温性、粘结性、涂覆性和阻燃性，有利于连续生产，便于获得表面质量好，性能优良的镁合金金属型铸造铸件，延长模具的使用寿命。

具体实施方式

以下通过具体的实施例对本发明的技术方案作详细说明。以下实施例不构成对本发明的限定。

实施例1

制备得到的镁合金金属型铸造涂料的组分及重量百分比：氧化镁13％，镁橄榄石8％，氧化钛12％，石棉粉9％，膨润土3.5％，羧甲基纤维素钠0.2％，聚丙烯酰胺0.2％，六偏磷酸钠2.7％，硅溶胶0.9％，磷酸二氢铝0.9％，硼酸3％，其余为水。

取19.5g氧化镁，12g镁橄榄石，18g氧化钛粉末和13.5g石棉粉，球磨15分钟制成A；

混合4.05g六偏磷酸钠，1.35g硅溶胶，1.35g磷酸二氢铝和5.25g膨润土，加23.3g水活化，制成B；

混合4.5g硼酸、0.3g羧甲基纤维素钠和0.3g聚丙烯酰胺，加46.6g水活化制成C；

混合A、B和C，球磨或用胶体磨磨制30分钟，得到镁合金金属型铸造涂料。

使用时，把模具加热到200℃，采用喷涂的方法，在模具表面涂挂0.15mm厚的涂层，烘干后即可使用。

该涂料有良好的粘结性、保温性和阻燃性，所获得的铸件产品表面质量好。

实施例2

制备得到的镁合金金属型铸造涂料的组分及重量百分比：氧化镁20％，氧化钛15％，石棉粉5％，膨润土2％，羧甲基纤维素钠0.2％，聚丙烯酰胺0.4％，六偏磷酸钠2％，硅溶胶1％，硼酸3％，其余为水。

取30g氧化镁，22.5g氧化钛粉末和7.5g石棉粉，球磨10分钟制成A；

混合3g六偏磷酸钠，1.5g硅溶胶和3g膨润土，加25.7g水活化，制成B；

混合4.5g硼酸、0.3g羧甲基纤维素钠和0.6g聚丙烯酰胺，加51.4g水活化制成C；

混合A、B和C，球磨或用胶体磨磨制30分钟，得到镁合金金属型铸造涂料。

使用时，把模具加热到250℃，采用喷涂地方法，在模具表面涂挂0.2mm厚的涂层，烘干后即可使用。

该涂料有良好的粘结性、保温性和阻燃性，所获得的铸件产品表面质量好。

实施例3

制备得到的镁合金金属型铸造涂料的组分及重量百分比：氧化镁25％，镁橄榄石4％，氧化钛22％，滑石粉5％，膨润土4％，羧甲基纤维素钠0.4％，聚丙烯酰胺0.2％，六偏磷酸钠2.5％，硼酸2％，其余为水。

取37.5g氧化镁，6g镁橄榄石，33g氧化钛粉末和7.5g滑石粉，球磨15分钟制成A；

混合3.75g六偏磷酸钠和6g膨润土，加17.45g水活化，制成B；

混合3g硼酸、0.6g羧甲基纤维素钠和0.3g聚丙烯酰胺，加34.9g水活化制成C；

混合A、B和C，球磨或用胶体磨磨制30分钟，得到镁合金金属型铸造涂料。

使用时，把模具加热到200℃，采用喷涂的方法，在模具表面涂挂0.25mm厚的涂层，烘干后即可使用。

该涂料有良好的粘结性、保温性和阻燃性，所获得的铸件产品表面质量好。

实施例4

制备得到的镁合金金属型铸造涂料的组分及重量百分比：氧化镁25％，镁橄榄石5％，氧化钛12％，膨润土2％，羧甲基纤维素钠0.4％，聚丙烯酰胺0.2％，六偏磷酸钠2％，磷酸二氢铝1％，硼酸2％，其余为水。

取37.5g氧化镁，7.5g镁橄榄石，18g氧化钛粉末，球磨10分钟制成A；

混合3g六偏磷酸钠、1.5g磷酸二氢铝和3g膨润土，加25.2g水活化，制成B；

混合3g硼酸、0.6g羧甲基纤维素钠和0.3g聚丙烯酰胺，加50.4g水活化制成C；

混合A、B和C，球磨或用胶体磨磨制40分钟，得到镁合金金属型铸造涂料。

使用时，把模具加热到250℃，采用喷涂的方法，在模具表面涂挂0.15mm厚的涂层，烘干后即可使用。

该涂料有良好的粘结性、保温性和阻燃性，所获得的铸件产品表面质量好。

实施例5

制备得到的镁合金金属型铸造涂料的组分及重量百分比：氧化镁1 5％，镁橄榄石5％，氧化钛20％，硅藻土9％，膨润土2.5％，羧甲基纤维素钠0.3％，聚丙烯酰胺0.2％，六偏磷酸钠1.8％，硅溶胶0.3％，硫酸二氢铝0.9％，硼酸4％，其余为水。

取22.5g氧化镁，7.5g镁橄榄石，30g氧化钛粉末和13.5g硅藻土，球磨15分钟制成A；

混合六偏磷酸钠2.7g，0.45g硅溶胶，1.35g磷酸二氢铝和3.75g膨润土，加20.5g水活化，制成B；

混合6g硼酸、0.45g羧甲基纤维素钠和0.3g聚丙烯酰胺，加41g水活化制成C；

混合A、B和C，球磨或用胶体磨磨制40分钟，得到镁合金金属型铸造涂料。

使用时，把模具加热到300℃，采用喷涂的方法，在模具表面涂挂0.15mm厚的涂层，烘干后即可使用。

该涂料有良好的粘结性、保温性和阻燃性，所获得的铸件产品表面质量好。

Claims (4)

1、一种镁合金金属型铸造涂料，其特征在于各组分的重量百分比为：氧化镁11-30％，镁橄榄石0-10％，氧化钛10-25％，石棉粉或滑石粉或硅藻土0-10％，膨润土1-5％，羧甲基纤维素钠0.1-0.5％，聚丙烯酰胺0.1-0.5％，粘结剂2-5％，硼酸0-5％，其余为水。

2、根据权利要求1的镁合金金属型铸造涂料，其特征在于所述的氧化镁、镁橄榄石、氧化钛、石棉粉、滑石粉及硅藻土的粒度为100-400目。

3、根据权利要求1的镁合金金属型铸造涂料，其特征在于所述粘结剂为六偏磷酸钠、硅溶胶和磷酸二氢铝的混合物，粘结剂各组分的重量百分比为：六偏磷酸钠55-100％，硅溶胶0-35％，磷酸二氢铝0-35％。

4、一种权利要求1所述的镁合金金属型铸造涂料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1)将氧化镁，镁橄榄石，氧化钛，石棉粉或滑石粉或硅藻土混合，球磨10分钟以上，制成A；

2)将粘结剂和膨润土混合，加水活化制成B，其中水的重量为涂料所需总水量的三分之一；

3)将硼酸、羧甲基纤维素钠和聚丙烯酰胺混合，加水活化制成C，其中水的重量为涂料所需总水量的三分之二；

4)混合A、B和C，球磨或用胶体磨磨制30分钟以上，获得镁合金金属型铸造涂料。