CN103008533A

CN103008533A - 一种利用物质熔化和升华吸热的锌合金激冷醇基涂料

Info

Publication number: CN103008533A
Application number: CN2012105673117A
Authority: CN
Inventors: 王建华; 陈一磊; 苏旭平; 涂浩; 刘亚; 彭浩平
Original assignee: Changzhou University
Current assignee: Zaozhuang Xinxing Steel Structure Co.,Ltd.
Priority date: 2012-12-25
Filing date: 2012-12-25
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2032-12-25
Also published as: CN103008533B

Abstract

本发明涉及一种激冷涂料，尤其涉及一种铸造金属型用涂料，具体的指一种利用物质熔化和升华吸热的锌合金激冷醇基涂料。其特征在于：所述涂料的组分按照重量百分含量计算如下：石墨粉27～29%，氧化锌20～22%，锡粉1.5～3%，硫磺粉1.5～3%，粘结剂1.2～1.4%，悬浮剂1.3～1.5%，助剂0.2～0.3%，其余为醇基溶剂。本发明粉料导热性好，加少量锡粉粉、硫磺粉，分别利用锡粉熔化吸热，硫磺粉升华吸热，可以提高金属型铸件表面的冷却速度，增加锌合金铸件表面的激冷层厚度，提高铸件的表面性能。

Description

一种利用物质熔化和升华吸热的锌合金激冷醇基涂料

技术领域

本发明涉及一种激冷涂料，尤其涉及一种铸造金属型用涂料，具体的指一种利用物质熔化和升华吸热的锌合金激冷醇基涂料。

背景技术

激冷涂料的热导率大，在涂层厚度相同时，其热阻较小，可以使金属型对铸件的冷却能力得到充分发挥。

对于厚壁铸件，在铸件凝固过程中因为铸件冷却速度较慢出现补缩不足，造成组织疏松等铸造缺陷；大量的实验表明：在铸型上涂刷激冷型涂料可以有力改善厚壁铸件的缺陷，同时能细化铸件基体组织，保证铸件的性能要求。

由于金属型铸件和压铸件表面通常需要进行修整加工，如果表层细晶区太薄，力学性能较好的细晶区将被加工掉，导致非细晶区的暴露，同时里层的小气孔(针空)和杂质等缺陷也会暴露出来，从而使经过表面加工处理的铸件的表面质量大大降低。在细晶区厚度不太厚的情况下，如果要在加工表面仍保留有部分细晶区组织，就必须提高压铸模的设计精度，从而影响设计效率、增加成本。因此通过激冷涂料细化金属型和压铸件的表层晶粒组织，增加细晶区的厚度，一方面能提高表层的力学性能，另一方面可以提高压铸模具的设计效率、降低铸件生产成本。

本发明的技术原理是利用金属液浇铸时低熔点锡粉的熔化吸热和硫磺粉的升华吸热，使锌合金铸件表层的冷却速度提高，细化锌合金表面的晶粒组织，增加细晶区的厚度。

本发明的目的是通过在金属型和压铸型表面涂刷激冷涂料，细化铸件表层的晶粒组织、增加细晶区的厚度，从而提高锌合金铸件表面层的力学性能，降低生产成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种合理的粉料配方，从而达到提高涂料热导率和激冷效果。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是：一种锌合金金属型铸造激冷醇基涂料，其特征在于：采用石墨粉提高涂料的导热性，应用低熔点的锡粉熔化吸热和硫磺粉的升华吸热。

该涂料各组分的重量百分含量如下：

石墨粉27~29%，氧化锌20~22%，锡粉1.5~3%，硫磺粉1.5~3%，粘结剂1.2~1.4%，悬浮剂1.3~1.5%，助剂0.2~0.3%，其余为醇基溶剂。

配置涂料所采用的原材料都是市面上能够买到的；石墨粉为鳞片状结晶石墨，粘接剂为环氧树脂，优选双酚A型环氧树脂，悬浮剂为钠基膨润土，助剂为羧甲基纤维素钠；所述醇基溶剂是由重量百分比65~70%的纯度不小于95%的乙醇溶剂和30~35%的纯度不小于97%的丙酮溶剂混合而成。

该激冷涂料的制备工艺过程：按激冷涂料配方进行称重、加入容积为100毫升的容器中，加料时注意将悬浮剂、粘结剂和助剂与溶剂混合均匀后再依次加入石墨粉、氧化锌、锡粉和硫磺粉；采用玻璃棒搅拌均匀，加料完毕后的搅拌时间为25-30min；检验涂料的涂挂性、浮性、表面强度和发气量基本性能，最终制成激冷涂料成品，单批次生产量在为1公斤。

本发明是选用石墨粉为主要粉料，石墨为非金属导热材料，其热导率与金属接近。同时石墨的耐火性能极佳，而且不为液态金属所浸润；石墨是自然界广泛存在的一种矿物，石墨以电子、声子双重机制共同作用而具有良好的导热性，鳞片状结晶和高结晶石墨作为导热填料，有很高的研究和开发价值；本发明选用的为鳞片状结晶石墨，导热性较好；配方采用锡粉1.5~3%，硫磺粉1.5~3%，在浇铸条件下通过锡粉熔化吸热，硫磺粉升华吸热，使锌合金铸件表面的冷却速度得到提高，从而细化锌合金表面的晶粒组织、增加细晶区的厚度、提高锌合金铸件表层的力学性能，并降低模具设计成本。

附图说明

图1是本发明所述锌合金金属型铸造醇基涂料的制备流程示意图；

图2是未使用本发明涂刷，模具温度在60℃锌合金模样的细晶区厚度；

图3是未使用本发明涂刷，模具温度在100℃锌合金模样的细晶区厚度；

图4是未使用本发明涂刷，模具温度在160℃锌合金模样的细晶区厚度；

图5是使用本发明实例1的涂料涂刷，模具温度在60℃锌合金模样的细晶区厚度；

图6是使用本发明实例1的涂料涂刷，模具温度在100℃锌合金模样的细晶区厚度；

图7是使用本发明实例1的涂料涂刷，模具温度在160℃锌合金模样的细晶区厚度；

图8是使用本发明实例2的涂料涂刷，模具温度在60℃锌合金模样的细晶区厚度；

图9是使用本发明实例2的涂料涂刷，模具温度在100℃锌合金模样的细晶区厚度；

图10是使用本发明实例2的涂料涂刷，模具温度在160℃锌合金模样的细晶区厚度。

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和有点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

分别如下表示出的重量百分比（%）配制锌合金金属型铸造醇基涂料：

表1 涂料配方

表2 醇基溶剂配方

如图1按照上述表格经配方、称重、搅拌、检验涂料的悬浮性、表面强度、发气量基本性能，调整、再搅拌检验而制成涂料成品；其中：加料时注意将悬浮剂、粘结剂和助剂与溶剂混合均匀后再依次加入石墨粉、氧化锌、锡粉和硫磺粉；单批次制备激冷涂料1公斤，加料完毕后的搅拌时间为25-30min。

具体效果：

表3 各情况表面细晶区平均厚度

如图5-图10所示的铸件在200倍下的金相组织，采用本发明能细化铸件表层晶粒组织、增加细晶区的厚度；因为晶粒细化可以提高铸件表层的力学性能。细晶区厚度的增加能提高铸件表面打磨后的质量，也能降低对模具设计精度的要求，提高模具设计效率，减少生产成本。

从图中观察到的效果主要是表层细晶区厚度的变化。总的规律是在相同温度下，随着涂料中的激冷剂含量的提高而使细晶区厚度得到增加。

Claims

1.一种利用物质熔化和升华吸热的锌合金激冷醇基涂料，其特征在于：石墨粉27~29%，氧化锌20~22%，锡粉1.5~3%，硫磺粉1.5~3%，粘结剂1.2~1.4%，悬浮剂1.3~1.5%，助剂0.2~0.3%，其余为醇基溶剂。

2. 如权利要求1所述的一种利用物质熔化和升华吸热的锌合金激冷醇基涂料，其特征在于：所述石墨粉为鳞片状结晶石墨，所述粘结剂为环氧树脂，所述悬浮剂为钠基膨润土，所述助剂为羧甲基纤维素钠；所述醇基溶剂是由重量百分比65~70%的纯度不小于95%的乙醇溶剂和30~35%的纯度不小于97%的丙酮溶剂混合而成。

3. 如权利要求2所述的一种利用物质熔化和升华吸热的锌合金激冷醇基涂料，其特征在于：所述粘结剂为双酚A型环氧树脂。

4.如权利要求1所述的一种利用物质熔化和升华吸热的锌合金激冷醇基涂料的制备方法，其特征在于：按激冷涂料配方进行称重，加料时注意将悬浮剂、粘结剂和助剂与溶剂混合均匀后再依次加入石墨粉、氧化锌、锡粉和硫磺粉；采用玻璃棒搅拌均匀，加料完毕后的总搅拌时间控制在25-30min；制成激冷涂料成品。

5.如权利要求1所述的一种利用物质熔化和升华吸热的锌合金激冷醇基涂料的制备方法，其特征在于：所述涂料的单批次生产量为1公斤。