CN108838318B - 一种耐高温铸造用脱模剂及其制备方法和使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种耐高温铸造用脱模剂及其制备方法和使用方法。本发明的耐高温铸造用脱模剂按重量份计，包括如下组分：火山灰20～50份、蛭石10～30份、硅藻土10～20份、钛白粉5～10份、石墨粉2～5份、氮化硅粉5～10份、耐高温硅油10～20份、粘结剂5～10份份和水20～40份。本发明的制备方法简单，制得的耐高温铸造用脱模剂，可耐600～800℃高温，能够承受温度的剧烈变化和涂层表面受到的热冲击，具有良好的润滑作用，便于铸件与模具易于分离，粘结强度好，可连续浇注多个铸件。

Description

一种耐高温铸造用脱模剂及其制备方法和使用方法

技术领域

本发明属于脱模剂技术领域，涉及一种耐高温铸造用脱模剂及其制备方法和使用方法。

背景技术

中国汽车工业快速发展，为汽车零配件生产和配套企业提供了广阔的发展空间。在世界汽车市场的激烈竞争中，各国都在向高质量、高可靠性、重量轻、节能、低成本方向发展。在材料方面表现为轻量化，用铝合金代替部分钢(铁)件，以达到汽车向高质量、低成本的发展的要求；在工艺方面表现为科学性，用先进工艺取代传统的工艺以达到提高毛坯精度，减少加工余量，减少原材料消耗，降低成本的目的。要进一步扩大铝合金材料在汽车结构和动力总成系统的运用，现有的铝合金铸件的制备方法和制造工艺已难以满足这一要求。

目前，传统的铝合金高强度铸件一直是采用重力铸造或低压铸造生产，用这些传统的工艺制造出的汽车用铝合金发动机支架在外观呈现冷隔、凹陷、裂纹等不同程度的质量问题，而在内部往往会出现气孔、缩孔、针孔等致命的缺陷，从而严重影响了产品的性能。同时，因成品率较低，资源和能源利用率低，铝废料再生利用率不高，环境污染严重等缺陷，阻碍了汽车高速的发展。压铸生产是一个动态热力学过程，在这个过程中型腔表面受到液态金属高压、高速、高温的冲刷。压铸模多数用H13钢制造，铝、锌合企对它有很好的润湿作用，因此有很强的附着在型腔表面的趋势。喷脱模剂正是为了在型腔表面形成一层膜与液态金属隔离。因此对脱模剂的谨慎选用与合理的喷涂操作是保证铸件质量、压铸模寿命、生产效率的一个重要因素。

脱模剂(也叫涂模剂)是一种介于模具和成品之间的功能性物质，是为特殊模塑成形加工而设计的，脱模剂有耐化学性，在于不同树脂的化学成分(特别是苯乙烯和胺类)接触时不被溶解，脱模剂还具有耐热及应力性能，不易分解和磨损；脱模剂粘合到模具上而不转移到被加工的制件上，不妨碍喷漆或其他二次加工操作,它是生产金属压铸产品用的辅助用剂。它的主要作用是帮助金属压铸产品能够从模具中取出，并且使产品保持完整性和后加工性。脱模剂所要实现的主要功用，是在模具表面形成均匀的离型膜，使得模塑成形物能够离型。第二个功用是要考虑到模塑成行物表面的品质及样式、模具上的积垢及清洗可行性及涂装可行性。其他要考虑的因素包括：产品的储藏寿命、产品的稳定性、使用者健康或安全的顾虑，及腐蚀问题。

脱模剂是压铸生产中不可或缺的辅料，由于注塑、挤出、压延、模压、层压等工艺的迅速发展，脱模剂的用量也大幅度地提高。但是，脱模剂的选择和使用方法不当都直接或间接地影响压铸件的质量和生产效率，也会对生产环境造成较坏的影响。

CN106311968A公开了一种铝合金模板脱模剂及其制备方法，该发明的铝合金模板脱模剂，由如下重量份数的原料组成：聚乙烯蜡10～20份，聚乙烯醇1～5份，硅油4～9份，硼砂2～6份，滑石粉19～27份，十二烷基苯磺酸钠6～14份，十六烷基三甲基氯化铵0.2～1.3份，复配乳化剂5～10份，双氯酚0.05～0.2份，氧丙烯氧化乙烯甘油醚0.1～0.25份，缓蚀剂0.2～1.4份，水60～90份；该发明的制备方法简单，通过添加复配乳化剂、双氯酚和缓蚀剂，使得脱模剂更加安全、清洁、无污染，与传统的油基脱模剂相比，具有冷却效果好、不产生堆积、铸件表面质量好的优点，与粉状脱模剂相比，该发明在铝合金压铸方面的应用具有成本低的优势。

CN107999692A公开了一种压铸铝合金水性脱模剂，其特征在于，所述脱模剂由矿物油、润滑剂、硅油、表面活性剂、防腐剂、润湿剂、稳定剂、增稠剂和水组成，其组分的质量百分含量为：机油20～30，硅油10～15，二氧化硅1～5，硬脂酸5～7，聚氧乙烯脂肪酸酯8～10，聚氧乙烯油基醚4～6，有机钼化合物0.5～1.5，蜂蜡3～5，乙醇0.5～1.5，亚硝酸钠0.5～1，三乙醇胺0.5～2，有机硅润湿剂0.5～2，增稠剂0.5～1，苯甲酸钠0.5～2，磷酸钠0.5～2，山梨酸0.5～1，水25～35。该发明的压铸铝合金水性脱模剂中，铸件表面光洁，有效地防止产生粘模、拉伤或变形缺陷。

但是，上述两种脱模剂的耐高温性能有待进一步提高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种耐高温铸造用脱模剂，可耐600～800℃高温，具有良好的润滑作用，便于铸件与模具易于分离，粘结强度好，可连续浇注多个铸件。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种耐高温铸造用脱模剂，按重量份计，包括如下组分：

本发明中，选用火山灰作为耐火、耐高温材料，可以有效促进合金液的凝固顺序；选用蛭石、硅藻土作为保温材料，可以保温模具的温度，合金不易散失热量，流动性好，合金液可迅速充满模具内腔；使用钛白粉、石墨粉、氮化硅粉作为润滑材料，可最大限度减少铸件和模具的摩擦和磨损，便于脱模；选用耐高温硅油，可有效减小铸件与模具间的粘合力，使之易于分离，并使制品具有光滑的外形；选用粘合剂、可使粉料混合均匀并能使脱模剂的粘度达到使用要求；本发明的耐高温铸造用脱模剂，可耐高温，能够承受温度的剧烈变化和涂层表面受到的热冲击，具有良好的润滑作用便于铸件与模具易于分离，粘结强度好可连续浇注多个铸件。

需要说明的是，本发明所述的耐高温铸造用脱模剂，是指可耐600℃以上高温，特别是600～800℃高温，在此温度下，能够承受温度的剧烈变化和涂层表面受到的热冲击，脱模剂具有良好的润滑作用，便于铸件的脱模。

例如，本发明的一种耐高温铸造用脱模剂，按重量份计，包括如下组分：

火山灰20～50份，例如火山灰的重量份为20份、25份、30份、35份、40份、45份、50份。

蛭石10～30份，例如蛭石的重量份为10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份、30份。

硅藻土10～20份，例如硅藻土的重量份为10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份。

钛白粉5～10份，例如钛白粉的重量份为5份、6份、7份、8份、9份、10份。

石墨粉2～5份，例如石墨粉的重量份为2份、3份、4份、5份。

氮化硅粉5～10份，例如氮化硅粉的重量份为5份、6份、7份、8份、9份、10份。

耐高温硅油10～20份，例如耐高温硅油的重量份为10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份。

粘结剂5～10份，例如粘结剂的重量份为5份、6份、7份、8份、9份、10份。

水20～40份，例如水的重量份为20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份、30份、31份、32份、33份、34份、35份、36份、37份、38份、39份、40份。

其中，作为耐火、耐高温材料的火山灰颗粒粘结在金属模型的表面，在凝固过程中的铸件和模具之间形成一个半永久型的隔离层；所述火山灰的细度为300～500目，例如所述火山灰的细度为300目、310目、320目、330目、340目、350目、360目、370目、380目、390目、400目、410目、420目、430目、440目、450目、460目、470目、480目、490目、500目；选择此范围的火山灰颗粒，可使脱模剂的附着力好，使得制得的铸件的表面具有良好的光洁度。

本发明中，所述耐高温硅油为聚二甲基硅氧烷。在铝合金压铸过程中，由于温度较高，一般在600～700℃左右，在进入模具合模后，熔融的铝与模具，特别是形状比较复杂的模具之间，产生了很大的粘合力，这就使得铝合金压铸件与模具之间的分离十分困难。所以，在高温压铸过程中，必须在模具上喷涂适量的耐高温脱模剂，减小压铸件和模具间的粘合力，使之易于分离，并使制品具有光滑的外形。耐高温有机硅油具有耐高温、无毒、无嗅、不易燃烧、挥发性低、不腐蚀模具等优点。在350℃左右的压铸机模具上喷涂上脱模剂后，乳液里的水份在高温下迅速汽化而挥发，剩下的硅分子和助剂则在模具上形成一层薄膜，使得铸件和模具易于分离。

其中，所述粘结剂为有机粘结剂。

优选地，所述有机粘结剂为树脂粘结剂；进一步优选地，所述树脂粘结剂为酚醛树脂、聚氨酯树脂和环氧树脂中的一种或至少两种的混合物。

本发明的目的之二在于提供一种耐高温铸造用脱模剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：按重量份计，称取20～50份的火山灰、10～30份的蛭石、10～20份的硅藻土、5～10份的钛白粉、2～5份的石墨粉和5～10份的氮化硅粉混合后搅拌均匀，再经球磨加入10～20份的耐高温硅油升温后，加入5～10份的粘结剂和20～40份的水续搅拌，得到所述耐高温铸造用脱模剂。

其中，所述搅拌的时间均为2～5h，例如所述搅拌的时间均为2h、3h、4h、5h。

优选地，所述球磨的时间为2～5h，例如所述球磨的时间为2h、3h、4h、5h。

优选地，所述升温的温度为50～80℃，例如所述升温的温度为50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃。

优选地，加入粘结剂后所述耐高温铸造用脱模剂的粘度为3000～8000Pa·s，例如粘度为3000Pa·s、4000Pa·s、5000Pa·s、6000Pa·s、7000Pa·s、8000Pa·s。选择此粘度范围，可保证脱模剂的粘结强度和润滑性，利于铸件的脱模。如果粘度不在此范围，通过添加粘结剂或水来调整粘度达到此范围。

本发明的目的之三在于提供一种耐高温铸造用脱模剂的使用方法，将所述耐高温铸造用脱模剂用水稀释后喷涂于模具表面。

作为优选方案，本发明的耐高温铸造用脱模剂的使用方法具体包括如下步骤：

1)将模具进行除杂、预热处理；

2)将所述耐高温铸造用脱模剂用水稀释后，喷涂于步骤1)预热后的模具表面。

步骤1)中，所述除杂过程为金属刷清理、打磨、喷砂和喷丸中的一种或至少两种的混合。

优选地，步骤1)中，所述预热的温度为200～400℃，例如所述预热的温度为200℃、250℃、300℃、350℃、400℃。

优选地，步骤2)中，所述耐高温铸造用脱模剂与所述水的质量比为(3:7)～(1:4)，例如所述耐高温铸造用脱模剂与所述水的质量比为3:7、3:8、3:9、3:10、3:11、1:4。

优选地，步骤2)中，所述喷涂是通过将所述耐高温铸造用脱模剂用喷枪喷涂于模具表面的，所述喷枪的空气压力为4～6Kg，例如所述喷枪的空气压力为4Kg、4.5Kg、5Kg、5.5Kg、6Kg；所述喷枪与所述模具的距离为20～25cm，例如所述喷枪与所述模具的距离为20cm、21cm、22cm、23cm、24cm、25cm。

喷涂时模具温度太高，水与模具接触时雾化激烈，喷入的涂料在模具表面蒸发、反弹，无润湿效果，有效成分无法沉积到型腔表面，造成浪费；模具温度过低，水分蒸发很少，造成涂料的流淌，有效成分无法沉积，同样造成涂料的浪费；因此为了有效利用涂料，应该在涂料润湿温度的基础上优选喷涂时的模具温度。优选地，喷涂时保证喷涂时模具的温度在150～250℃的范围内，如果模具温度太高，高于250℃，会使脱模剂喷涂后形成多孔的涂层，会降低涂层的粘附性和耐久性，导致涂层易剥落；如果模具的温度太低，会使脱模剂涂层太致密，易产生涂层裂纹和气泡，降低保温绝热性能。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明的耐高温铸造用脱模剂的润滑和脱模性能佳，能在600～800℃高温下成形过程中形成完整均匀的屏蔽层，并且分离脱模能力强。

(2)本发明的耐高温铸造用脱模剂的冷却和绝热性好，具有高效降温作用和隔热作用，减少了高温、高压液态金属高速的冲刷对模具的磨损，延长了使用寿命。

(3)本发明的耐高温铸造用脱模剂的化学稳定性高，脱模剂在使用温度范围内发气量少，不腐蚀模具，不影响涂漆、电镀等后续工序。

(4)本发明的耐高温铸造用脱模剂的粘结强度好，喷涂一次可连续浇注1000个以上铸件。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如无具体说明，本发明的各种原料均可市售购得，或根据本领域的常规方法制备得到。

实施例1

本实施例的一种耐高温铸造用脱模剂，按重量份计，包括如下组分：

其中，火山灰的细度为300目。

本实施例的一种耐高温铸造用脱模剂的制备方法，按如上配比，将火山灰、蛭石、硅藻土、钛白粉、石墨粉和氮化硅粉混合后搅拌2h至均匀，再经球磨5h加入耐高温硅油升温至60℃后，加入粘结剂和水继续搅拌3h至粘度为4000Pa·s时停止搅拌，得到所述耐高温铸造用脱模剂。

将上述制得的耐高温铸造用脱模剂用于汽车铝合金轮毂的压铸，包括如下步骤：

1)将模具进行金属刷清理、打磨、喷砂和喷丸除杂，200℃预热处理；

2)将所述耐高温铸造用脱模剂用水稀释后，其中，所述耐高温铸造用脱模剂与所述水的质量比为3:7，将所述耐高温铸造用脱模剂用喷枪喷涂于步骤1)预热后的模具表面，喷涂时保证喷涂时模具的温度在200℃的范围内，所述喷枪的空气压力为4Kg，所述喷枪与所述模具的距离为22cm，喷涂后得到160μm厚的脱模剂涂层。

实施例2

本实施例的一种耐高温铸造用脱模剂，按重量份计，包括如下组分：

其中，火山灰的细度为350目。

本实施例的一种耐高温铸造用脱模剂的制备方法，按如上配比，将火山灰、蛭石、硅藻土、钛白粉、石墨粉和氮化硅粉混合后搅拌5h至均匀，再经球磨3h加入耐高温硅油升温至60℃后，加入粘结剂和水继续搅拌3h至粘度为6000Pa·s时停止搅拌，得到所述耐高温铸造用脱模剂。

将上述制得的耐高温铸造用脱模剂用于汽车铝合金轮毂的压铸，包括如下步骤：

1)将模具进行金属刷清理、打磨、喷砂和喷丸除杂，300℃预热处理；

2)将所述耐高温铸造用脱模剂用水稀释后，其中，所述耐高温铸造用脱模剂与所述水的质量比为3:8，将所述耐高温铸造用脱模剂用喷枪喷涂于步骤1)预热后的模具表面，喷涂时保证喷涂时模具的温度在180℃的范围内，所述喷枪的空气压力为4.5Kg，所述喷枪与所述模具的距离为24cm，喷涂后得到190μm厚的脱模剂涂层。

实施例3

本实施例的一种耐高温铸造用脱模剂，按重量份计，包括如下组分：

其中，火山灰的细度为400目。

本实施例的一种耐高温铸造用脱模剂的制备方法，按如上配比，将火山灰、蛭石、硅藻土、钛白粉、石墨粉和氮化硅粉混合后搅拌4h至均匀，再经球磨5h加入耐高温硅油升温至80℃后，加入粘结剂和水继续搅拌2h至粘度为8000Pa·s时停止搅拌，得到所述耐高温铸造用脱模剂。

将上述制得的耐高温铸造用脱模剂用于汽车铝合金轮毂的压铸，包括如下步骤：

1)将模具进行金属刷清理、打磨、喷砂和喷丸除杂，400℃预热处理；

2)将所述耐高温铸造用脱模剂用水稀释后，其中，所述耐高温铸造用脱模剂与所述水的质量比为1:4，将所述耐高温铸造用脱模剂用喷枪喷涂于步骤1)预热后的模具表面，喷涂时保证喷涂时模具的温度在180℃的范围内，所述喷枪的空气压力为6Kg，所述喷枪与所述模具的距离为22cm，喷涂后得到210μm厚的脱模剂涂层。

实施例4

本实施例的一种耐高温铸造用脱模剂，按重量份计，包括如下组分：

其中，火山灰的细度为500目。

本实施例的一种耐高温铸造用脱模剂的制备方法，按如上配比，将火山灰、蛭石、硅藻土、钛白粉、石墨粉和氮化硅粉混合后搅拌2h至均匀，再经球磨3h加入耐高温硅油升温至70℃后，加入粘结剂和水继续搅拌5h至粘度为7000Pa·s时停止搅拌，得到所述耐高温铸造用脱模剂。

将上述制得的耐高温铸造用脱模剂用于汽车铝合金轮毂的压铸，包括如下步骤：

1)将模具进行金属刷清理、打磨、喷砂和喷丸除杂，300℃预热处理；

2)将所述耐高温铸造用脱模剂用水稀释后，其中，所述耐高温铸造用脱模剂与所述水的质量比为3:10，将所述耐高温铸造用脱模剂用喷枪喷涂于步骤1)预热后的模具表面，喷涂时保证喷涂时模具的温度在220℃的范围内，所述喷枪的空气压力为5.5Kg，所述喷枪与所述模具的距离为24cm，喷涂后得到250μm厚的脱模剂涂层。

实施例5

本实施例的一种耐高温铸造用脱模剂，按重量份计，包括如下组分：

其中，火山灰的细度为350目。

本实施例的一种耐高温铸造用脱模剂的制备方法，按如上配比，将火山灰、蛭石、硅藻土、钛白粉、石墨粉和氮化硅粉混合后搅拌2h至均匀，再经球磨2h加入耐高温硅油升温至60℃后，加入粘结剂和水继续搅拌3h至粘度为3000Pa·s时停止搅拌，得到所述耐高温铸造用脱模剂。

将上述制得的耐高温铸造用脱模剂用于汽车铝合金轮毂的压铸，包括如下步骤：

1)将模具进行金属刷清理、打磨、喷砂和喷丸除杂，200℃预热处理；

2)将所述耐高温铸造用脱模剂用水稀释后，其中，所述耐高温铸造用脱模剂与所述水的质量比为3:11，将所述耐高温铸造用脱模剂用喷枪喷涂于步骤1)预热后的模具表面，喷涂时保证喷涂时模具的温度在200℃的范围内，所述喷枪的空气压力为6Kg，所述喷枪与所述模具的距离为21cm，喷涂后得到180μm厚的脱模剂涂层。

本发明的实施例1-5制得的耐高温铸造用脱模剂可耐600～800℃高温，具有良好的润滑作用，便于铸件与模具易于分离，粘结强度好，可连续浇注多个铸件，喷涂一次可连续浇注1000个以上铸件。

对比例1

本对比例与实施例1的区别在于制备原料中火山灰的用量为5份，火山灰的细度为50目，其他均与实施例1的相同，本对比例制得的脱模剂附着力不牢，铸件脱模时分离困难。

对比例2

本对比例与实施例1的区别在于制备原料中火山灰的用量为80份，火山灰的细度为800目，其他均与实施例1的相同，本对比例制得的脱模剂脱模后制得的铸件表面光洁度欠佳。

对比例3

本对比例与实施例1的区别在于制备原料中不含有耐高温硅油，其他均与实施例1的相同，该对比例的脱模剂喷涂后，铸件脱模时与模具产生粘连，分离困难。

对比例4

本对比例与实施例1的区别在于制备原料中不含有蛭石，其他均与实施例1的相同，该对比例制得的脱模剂的流动性欠佳，保温效果差，合金易散失热量。

对比例5

本对比例与实施例1的区别在于使用方法中未经预热处理，其他均与实施例1的相同。模具未经预热处理，脱模剂喷涂以后产生裂纹和气泡，脱模时效果不佳。

对比例6

本对比例与实施例1的区别在于使用方法中，喷涂距离为5cm，其他均与实施例1的相同，喷涂时脱模剂反弹飞溅，脱模剂的损失较大。

本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (12)

1.一种耐600~800℃高温铸造用脱模剂，其特征在于，按重量份计，包括如下组分：

火山灰 20~50份

蛭石 10~30份

硅藻土 10~20份

钛白粉 5~10份

石墨粉 2~5份

氮化硅粉 5~10份

耐高温硅油 10~20份

粘结剂 5~10份

水 20~40份；

所述火山灰的细度为300~500目；

所述耐高温硅油为聚二甲基硅氧烷；

所述粘结剂为有机粘结剂；

所述有机粘结剂为树脂粘结剂。

2.根据权利要求1所述的耐600~800℃高温铸造用脱模剂，其特征在于，所述树脂粘结剂为酚醛树脂、聚氨酯树脂和环氧树脂中的一种或至少两种的混合物。

3.一种如权利要求1或2所述的耐600~800℃高温铸造用脱模剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：按重量份计，称取20~50份的火山灰、10~30份的蛭石、10~20份的硅藻土、5~10份的钛白粉、2~5份的石墨粉和5~10份的氮化硅粉混合后搅拌均匀，再经球磨加入10~20份的耐高温硅油升温后，加入5~10份的粘结剂和20~40份的水继续搅拌，得到所述耐高温铸造用脱模剂。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌的时间均为2~5h。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述球磨的时间为2~5h。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述升温的温度为50~80℃。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，加入粘结剂后，再经搅拌后所述耐高温铸造用脱模剂的粘度为3000~8000Pa·s。

8.一种如权利要求1或2所述的耐600~800℃高温铸造用脱模剂的使用方法，其特征在于，将所述耐高温铸造用脱模剂用水稀释后喷涂于模具表面。

9.根据权利要求8所述的使用方法，其特征在于，所述使用方法具体包括如下步骤：

1）将模具进行除杂、预热处理；

2）将所述耐高温铸造用脱模剂用水稀释后，喷涂于步骤1）预热后的模具表面。

10.根据权利要求9所述的使用方法，其特征在于，步骤1）中，所述除杂过程为金属刷清理、打磨、喷砂和喷丸中的一种或至少两种的混合。

11.根据权利要求9所述的使用方法，其特征在于，步骤1）中，所述预热的温度为200~400℃。

12.根据权利要求9所述的使用方法，其特征在于，步骤2）中，所述耐高温铸造用脱模剂与所述水的质量比为(3:7)~(1:4)。