CN103143673A - 镁合金金属型铸造用涂料及其制备和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及冶金领域，具体涉及一种镁合金金属型铸造涂料及其制备和应用。本发明的镁合金金属型铸造涂料，其组成及各组分的质量百分比如下：CaCO310%～45%，石墨粉5%-25%，弱酸1%-15%，悬浮剂0.1-10%，余量为水。本发明的涂料可以有效解决镁合金易于氧化和燃烧的问题，在铸造过程中既能保证铸件成形又能形成保护气氛，保证镁合金在充型及凝固过程中不产生反应性渣气孔，可专用于镁合金金属型铸造，生产出的镁合金铸件的质量远远高于普通涂料，并且成本较低，极具市场价值。

Description

镁合金金属型铸造用涂料及其制备和应用
技术领域
本发明涉及冶金领域，具体涉及一种镁合金金属型铸造涂料及其制备和应用。
背景技术
镁合金作为最轻的金属结构材料(密度在1.65～1.73g/cm3)，具有比强度高、刚性好、抗冲击性和减震性能优良,在航空航天及国防工业、汽车和电子工业等领域得到广泛应用。
目前，90%镁合金铸件采用压铸成型，少数采用重力砂型铸造。压铸成型由于压铸件存在投资大、技术要求高，市场应变能力差以及不能作为高强度受力件等制约了其大力发展；而砂型铸造得到的铸件表面质量较差、成形精度低等问题也限制其发展。
为满足生产“精密化”、“复杂化”铸件的需求，镁合金金属型铸造(含重力和低压)技术开展了一些研究并得到了一定的发展。
由于镁合金活性强、易于氧化和燃烧等特点，在金属型铸造过程中，极易在模具接触面产生反应性渣气孔，不仅影响铸件的质量而且导致了镁合金原料的浪费。现在生产技术很难解决这一问题。
发明内容
针对现有生产技术的缺陷，本发明研制出一种用于金属型表面的涂料，该涂料在铸造过程中既能保证铸件成形又能形成保护气氛，保证镁合金在充型及凝固过程中不产生反应性渣气孔。
本发明首先公开了一种镁合金金属型铸造涂料，其组成及各组分的质量百分比如下：
Figure BDA00002989310000011
本发明的涂料对金属铸型没有腐蚀作用，便于脱模，提高了镁液的充型能力，既能保证金属型表面透气能力，同时又能防止镁合金氧化，从而使生产出的镁合金铸件表面光洁，尺寸精度高，减少镁液与模具表面反应产生的渣气孔。
在本发明镁合金金属型铸造用涂料的组成中，碳酸钙和石墨具有很高的耐火度和热化学稳定性，具有一定的隔热作用，可改善镁液充填铸型的能力，提高模具的使用寿命；作为耐火基料，CaCO3和石墨能够满足在高温下不与氧化能力极强的镁合金反应且易附着于金属型表面的条件。
较优的，CaCO3的粒度小于等于200目。
较优的，石墨粉的粒度小于等于200目。
由于镁合金的铸造温度高，且在高温熔融状态镁合金容易燃烧，因此还必须在涂料中加入经济又环保的阻燃物防止镁合金燃烧，本发明中选用弱酸作为阻燃物。
较优的，所述弱酸为硼酸。
为保证涂料均匀、细密，还需要采用水溶性悬浮剂。本发明所采用的悬浮剂为本领域常规的水悬浮剂，其目的在于防止涂料中的固体耐火基料沉淀。较优的，所述悬浮剂为丽珠牌水溶性悬浮剂。
因此，本涂层涂料主要由耐火基料CaCO3、石墨粉，阻燃剂、悬浮剂以及水构成，其成本低廉又易于操作。
本发明其次公开了前述镁合金金属型铸造涂料的制备方法，为按照所述涂料的组成以及各组分的质量百分比进行混合并搅拌均匀后获得。
将上述涂料混合好之后，用水调制涂料的粘度使其易于喷涂。
本发明第三方面公开了前述涂料的使用方法，步骤如下：
1)金属模具的预热：金属模具在250～280℃预热，保温2h以上；
2)喷涂：采用前述涂料在模具内表面进行喷涂，然后将模具继续升温至300～350℃，保温2h以上；
3)冷却：将模具冷却到室温，获得涂料处理后的模具。
较优的，步骤1)所述保温时间为2～4h。
较优的，步骤2)所述保温时间为2～4h。
本发明的应用如下：
本发明公开了前述涂料、涂料的使用方法在镁合金加工领域的应用。
本发明还公开了前述镁合金金属型铸造涂料在制备表面光洁无渣气孔的镁合金铸件中的应用。铸件表面或内部有气孔的夹渣称为渣气孔。
本发明最后公开了一种获得表面光洁无渣气孔的镁合金铸件的方法，为将前述镁合金金属型铸造涂料采用该涂料的使用方法，喷涂到金属模具表面，获得涂料处理后的模具；然后再将涂料处理后的模具用于镁合金铸件的铸造。
本发明涂料发挥作用的机理为：利用弱酸受热后脱水变成酸酐，酸酐与镁液反应产生MgO，并与MgO反应生成一层致密的釉质保护膜。
例如以硼酸为例：硼酸受热后脱水变成硼酸酐，还原出的硼即与镁液反应产生致密的Mg3B2膜，并生成釉质保护膜MgO·B2O3，防止镁液进一步反应。同时CaCO3形成颗粒CaO及CO2气膜层，保证充型时充型性和透气性,其反应如下式所示:
B2O3+3Mg→3MgO+2B
3Mg+2B→Mg3B2
B2O3+MgO→MgO·B2O3
本发明的有益效果：本发明的涂层涂料用于金属型重力铸造生产汽车轮毂，得到的铸件表面光滑、精度高。该涂层涂料的采用有效地减少了铸造缺陷，节省了原料和能源消耗。该涂层涂料价格低廉又环保，涂层的制备过程简单，容易操作，易于实现。
附图说明
图1：普通涂料生产的铸件的表面形貌
图2：本发明涂料生产的铸件的表面形貌
图3：采用本发明涂层涂料后制备的轮毂
图4：采用本发明涂层涂料后制备的轮毂
具体实施方式
下面结合实施例进一步阐述本发明。应理解，实施例仅用于说明本发明，而非限制本发明的范围。
实施例1
1.涂料的配比如下：
Figure BDA00002989310000041
2.涂料的使用：
将涂料按照其配比混合均匀，然后将调制好的涂料喷涂在经预热过的金属型模具上，工艺规范如下：
金属模具260℃预热，保温2.5h；
喷涂涂料，升温至330℃，保温3h；
待用即可。
采用该涂料生产的铸件无反应性渣气孔,铸件表面光滑、精度高，而采用普通涂料生产的铸件其缺陷较为严重，具体的表面形貌如下图1-2所示。而所生产的轮毂精度高，质量好，如图3-4所示。
实施例2
1.涂料的配比如下：
Figure BDA00002989310000051
2.涂料的使用：
将涂料按照其配比混合均匀，然后将调制好的涂料喷涂在经预热过的金属型模具上，工艺规范如下：
金属模具250℃预热，保温4h；
喷涂涂料，升温至350℃，保温2h；
待用即可。
采用该涂料生产的铸件无反应性渣气孔,铸件表面光滑、精度高，表面形貌如图2所示；并且所生产的轮毂精度高，质量好。
实施例3
1.涂料的配比如下：
Figure BDA00002989310000052
Figure BDA00002989310000061
2.涂料的使用：
将涂料按照其配比混合均匀，然后将调制好的涂料喷涂在经预热过的金属型模具上，工艺规范如下：
金属模具280℃预热，保温2h；
喷涂涂料，升温至300℃，保温3h；
待用即可。
采用该涂料生产的铸件无反应性渣气孔,铸件表面光滑、精度高，表面形貌如图2所示；并且所生产的轮毂精度高，质量好。

Claims (10)

1.一种镁合金金属型铸造涂料，其组成及各组分的质量百分比如下：
Figure FDA00002989309900011
2.如权利要求1所述的镁合金金属型铸造涂料，其特征在于，CaCO3的粒度小于等于200目。
3.如权利要求1所述的镁合金金属型铸造涂料，其特征在于，石墨粉的粒度小于等于200目。
4.如权利要求1所述的镁合金金属型铸造涂料，其特征在于，所述弱酸为硼酸。
5.如权利要求1所述的镁合金金属型铸造涂料，其特征在于，所述悬浮剂为水悬浮剂。
6.权利要求1-5任一权利要求所述镁合金金属型铸造涂料的制备方法，为按照所述涂料的组成以及各组分的质量百分比进行混合并搅拌均匀。
7.权利要求1-5任一权利要求所述镁合金金属型铸造涂料的使用方法，步骤如下：
1)金属模具的预热：金属模具在250～280℃预热，保温2h以上；
2)喷涂：采用所述涂料在模具内表面进行喷涂，然后将模具继续升温至300～350℃，保温2h以上；
3)冷却：将模具冷却到室温，获得涂料处理后的模具。
8.权利要求1-5任一权利要求所述镁合金金属型铸造涂料、权利要求7所述涂料的使用方法在镁合金加工领域的应用。
9.权利要求1-5任一权利要求所述镁合金金属型铸造涂料在制备表面光洁无渣气孔的镁合金铸件中的应用。
10.一种获得表面光洁无渣气孔的镁合金铸件的方法，为将权利要求1-5任一权利要求所述镁合金金属型铸造涂料采用权利要求7所述涂料的使用方法，喷涂到金属模具表面，获得涂料处理后的模具；然后再将涂料处理后的模具用于镁合金铸件的铸造。
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