CN109261891A - 一种压铸模用涂料及其制备方法 - Google Patents

一种压铸模用涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于铸造技术领域，具体涉及一种压铸模用涂料及其制备方法；用于制备所述压铸模用涂料的原料组合物包括以下重量份的原料：莫来石粉45～60份、碳源5～15份、低熔点玻璃粉10～15份、氧化镁18～30份、无机粘结剂30～45份、去离子水80～100份；本发明提供的压铸模用涂料中，碳包覆的莫来石粉、碳包毛刺结构的低熔点玻璃粉以及氧化镁所形成的复合粉体具有优异的蓄热能力以及较低的线膨胀系数，在高温金属液体的冲刷下具有良好的热稳定性和抗冲刷氧化能力，从而确保了经本发明提供的涂料浸涂的压铸模具有较好的铸造能力，避免铸件表面出现各种缺陷，确保了铸件的质量。

Description

一种压铸模用涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于铸造技术领域，具体涉及一种压铸模用涂料及其制备方法。
背景技术
压力铸造是一种将液态或半固态金属或合金，或含有增强物相的液态金属或合金，在高压下以较高的速度填充入压铸型的型腔内，并使金属或合金在压力下凝固形成铸件的铸造方法。压铸的常用压力为4～500Mpa，金属充填速度为0.5～120m/s，因此，高压，高速是压铸法与其他铸造方法的根本区别。
在压铸过程中，为了避免铸件与压铸型焊合，减少铸件顶出的摩擦阻力和避免压铸型过分受热而采用涂料，对涂料的一般要求包括：1)在高温时，具有良好的润滑性；2)挥发点低，在100～150℃时，稀释剂能很快挥发；3)对压铸型及压铸件没有腐蚀作用；4)性能稳定在空气中稀释剂不应挥发过度而变稠；5)在高温时不会析出有害气体；6)不会在压铸型腔表面产生积垢。
涂料的优劣会直接关系到压铸件的表面质量，甚至影响到压铸型的使用寿命。近年来，随着压铸技术的不断发展，压铸件大型化、结构复杂化，对压铸用涂料的质量要求也越来越高，同时，建设资源节约型、环境友好型社会的强力推动，对于水基涂料的要求也越来越高，但是现有水基涂料在压铸型上成膜的强度以及稳定性难以满足大型化压铸件的要求，需要持续改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种压铸模用涂料，提高在压铸型上成膜的强度以及确保在金属充填过程中的稳定性，确保压铸件的表面质量。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种压铸模用涂料，用于制备所述压铸模用涂料的原料组合物包括以下重量份的原料：莫来石粉45～60份、碳源5～15份、低熔点玻璃粉10～15份、氧化镁18～30份、无机粘结剂30～45份、去离子水80～100份。
在进一步的技术方案中，所述莫来石粉的粒度为250～300目。
在进一步的技术方案中，所述氧化镁的粒度为200～300目。
在进一步的技术方案中，用于制备所述压铸模用涂料的原料组合物包括以下重量份的原料：莫来石粉50～55份、碳源8～12份、低熔点玻璃粉12～14份、氧化镁22～25份、无机粘结剂35～40份、去离子水85～95份。
在进一步的技术方案中，用于制备所述压铸模用涂料的原料组合物包括以下重量份的原料：莫来石粉53份、碳源10份、低熔点玻璃粉13份、氧化镁24份、无机粘结剂38份、去离子水90份。
本发明还提供了一种所述压铸模用涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将莫来石粉与低熔点玻璃粉进行混合得到混合粉料，接着向混合粉料中加入碳源的水溶液，搅拌混合并升温至60～90℃，使得莫来石粉与低熔点玻璃粉分散均匀，得到混合浆料；
(2)继续搅拌步骤(1)中的混合浆料，在90～100℃的条件下烘干得到含有包覆层的莫来石粉和低熔点玻璃粉，再经真空氛围中，在400～500℃下碳化得到碳包覆的莫来石粉和低熔点玻璃粉；
(3)按配方量称取无机粘结剂，接着分散到去离子水中，然后依次加入步骤(2)中制备得到的碳包覆的莫来石粉和低熔点玻璃粉、氧化镁，高速搅拌使其混合均匀，即得所述涂料。
在进一步的技术方案中，步骤(2)中，所述真空氛围包括：真空度为0.1～0.45Mpa。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
本发明提供的压铸模用涂料中，碳包覆的莫来石粉、碳包毛刺结构的低熔点玻璃粉以及氧化镁所形成的复合粉体具有优异的蓄热能力以及较低的线膨胀系数，在高温金属液体的冲刷下具有良好的热稳定性和抗冲刷氧化能力，从而确保了经本发明提供的涂料浸涂的压铸模具有较好的铸造能力，避免铸件表面出现各种缺陷，确保了铸件的质量。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式中予以详细说明。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。
本发明提供了一种压铸模用涂料，用于制备所述压铸模用涂料的原料组合物包括以下重量份的原料：莫来石粉45～60份、碳源5～15份、低熔点玻璃粉10～15份、氧化镁18～30份、无机粘结剂30～45份、去离子水80～100份。
所述压铸模用涂料的制备方法包括以下步骤：
(1)将莫来石粉与低熔点玻璃粉进行混合得到混合粉料，接着向混合粉料中加入碳源的水溶液，搅拌混合并升温至60～90℃，使得莫来石粉与低熔点玻璃粉分散均匀，得到混合浆料；
(2)继续搅拌步骤(1)中的混合浆料，在90～100℃的条件下烘干得到含有包覆层的莫来石粉和低熔点玻璃粉，再经真空氛围中，在400～500℃下碳化得到碳包覆的莫来石粉和低熔点玻璃粉；
(3)按配方量称取无机粘结剂，接着分散到去离子水中，然后依次加入步骤(2)中制备得到的碳包覆的莫来石粉和低熔点玻璃粉、氧化镁，高速搅拌使其混合均匀，即得所述涂料。
本发明中所述的低熔点玻璃粉区别于传统的玻璃粉，是一种采用相对环保的材料经混料，在高温环境下熔融共聚结晶所产生的氧化硅硼类金属盐，具有超低温熔融的显著特点，其熔点一般在380～780℃；具体的，如广州歌林尔新材料有限公司生产的牌号为D240(熔融温度400℃)、D245(熔融温度450℃)、D250(熔融温度500℃)的低熔点玻璃粉。
本发明中，通过在莫来石粉和低熔点玻璃粉的表面包覆一层碳源，接着经真空氛围下的煅烧处理，在莫来石粉的表面包覆形成一层碳层，而由于低熔点玻璃粉的熔点较低，包覆了碳源的低熔点玻璃粉在真空氛围条件下，伴随着碳层的形成，低熔点玻璃粉也开始熔融并出现体积的微膨胀，并且由于煅烧温度的控制，与低熔点玻璃粉的熔融温度相交叉，低熔点玻璃粉中的部分低聚物各自以分立状态存在并刺破碳层，形成“毛刺”结构。本发明提供的压铸模用涂料中，碳包覆的莫来石粉、碳包毛刺结构的低熔点玻璃粉以及氧化镁所形成的复合粉体具有优异的蓄热能力以及较低的线膨胀系数，在高温金属液体的冲刷下具有良好的热稳定性和抗冲刷氧化能力，从而确保了经本发明提供的涂料浸涂的压铸模具有较好的铸造能力，避免铸件表面出现各种缺陷，确保了铸件的质量。
本发明对所述的碳源不做特殊限定，可以为本领域技术人员所熟知的，具体的，所述的碳源为淀粉，例如糯米淀粉、玉米淀粉、豌豆淀粉、木薯淀粉、红薯淀粉、大豆淀粉、高粱淀粉中的一种或一种以上的混合物，所述的淀粉在使用前，在90℃进行糊化。
本发明对所述的无机粘结剂不做特殊限定，可以为本领域技术人员所熟知的，具体的，所述的无机粘结剂为碱金属硅酸盐、磷酸盐、硅铝酸盐等胶凝材料、二氧化硅溶胶、金属醇盐等，优选为水玻璃。
进一步的，根据本发明，本发明中所述莫来石粉的粒度为250～300目。
本发明中所述氧化镁的粒度为200～300目。
通过控制莫来石粉与氧化镁的粒度在上述范围内，能够确保浸涂在压铸型上的涂层的紧实度，确保较好的抗冲刷能力。
根据本发明，优选条件下，用于制备所述压铸模用涂料的原料组合物包括以下重量份的原料：莫来石粉50～55份、碳源8～12份、低熔点玻璃粉12～14份、氧化镁22～25份、无机粘结剂35～40份、去离子水85～95份。
进一步优选的，用于制备所述压铸模用涂料的原料组合物包括以下重量份的原料：莫来石粉53份、碳源10份、低熔点玻璃粉13份、氧化镁24份、无机粘结剂38份、去离子水90份。
通过将用于制备所述压铸模用涂料的原料组合物中各原料的含量限定在上述范围内，可以确保获得综合性能好的涂层，提高铸件的质量。
根据本发明，在所述压铸模用涂料的制备方法中，所述步骤(2)中，真空氛围的限定在于提高碳层形成的速度，同时，在真空条件下，熔融的低熔点玻璃粉更快的刺破碳层，即促进了毛刺结构的形成。优选条件下，所述真空氛围包括：真空度为0.1～0.45Mpa。
本发明还提供了一种采用了上述压铸模用涂料的压铸工艺，制备得到铸件。
一种压铸方法，包括以下步骤：
S1：配料，按照铸件的组成称量原料，在熔炼炉中熔融、细化、精炼，调整成分，得熔融状合金；
S2：模具准备，根据待铸造铸件的形状制备金属模具，将模具预热到80～120℃，接着置入到本发明所述的涂料中浸涂，然后转入到60～80℃的温度下烘干；
S3：将步骤S2中准备好的模具预热到300～350℃，将步骤S1中熔融状合金浇铸到预热好的模具中，压铸成型，得到铸件。
以下通过具体的实施例对本发明提供的压铸模用涂料及其制备方法做出进一步的说明。
实施例1
一种压铸模用涂料，用于制备所述压铸模用涂料的原料组合物包括以下重量份的原料：莫来石粉(300目)53份、糯米淀粉10份、低熔点玻璃粉(购自广州歌林尔新材料有限公司，牌号D240)13份、氧化镁(300目)24份、水玻璃38份、去离子水90份。
所述涂料的制备方法包括以下步骤：
(1)将莫来石粉与低熔点玻璃粉进行混合得到混合粉料，接着加入糯米淀粉水溶液(质量分数20％)，搅拌混合并升温至80℃，使得莫来石粉与低熔点玻璃粉分散均匀，得到混合浆料；
(2)继续搅拌步骤(1)中的混合浆料，在90℃的条件下烘干得到含有包覆层的莫来石粉和低熔点玻璃粉，再在真空度为0.30Mpa的氛围中，在450℃下碳化得到碳包覆的莫来石粉和低熔点玻璃粉；
(3)按配方量称取水玻璃，接着分散到去离子水中，然后依次加入步骤(2)中制备得到的碳包覆的莫来石粉和低熔点玻璃粉、氧化镁，高速搅拌使其混合均匀，即得所述涂料。
实施例2
一种压铸模用涂料，用于制备所述压铸模用涂料的原料组合物包括以下重量份的原料：莫来石粉(300目)50份、糯米淀粉8份、低熔点玻璃粉(购自广州歌林尔新材料有限公司，牌号D240)12份、氧化镁(300目)22份、水玻璃35份、去离子水85份。
所述涂料的制备方法包括以下步骤：
(1)将莫来石粉与低熔点玻璃粉进行混合得到混合粉料，接着加入糯米淀粉水溶液(质量分数20％)，搅拌混合并升温至80℃，使得莫来石粉与低熔点玻璃粉分散均匀，得到混合浆料；
(2)继续搅拌步骤(1)中的混合浆料，在90℃的条件下烘干得到含有包覆层的莫来石粉和低熔点玻璃粉，再在真空度为0.30Mpa的氛围中，在450℃下碳化得到碳包覆的莫来石粉和低熔点玻璃粉；
(3)按配方量称取水玻璃，接着分散到去离子水中，然后依次加入步骤(2)中制备得到的碳包覆的莫来石粉和低熔点玻璃粉、氧化镁，高速搅拌使其混合均匀，即得所述涂料。
实施例3
一种压铸模用涂料，用于制备所述压铸模用涂料的原料组合物包括以下重量份的原料：莫来石粉(300目)55份、糯米淀粉12份、低熔点玻璃粉(购自广州歌林尔新材料有限公司，牌号D240)14份、氧化镁(300目)25份、水玻璃40份、去离子水95份。
所述涂料的制备方法包括以下步骤：
(1)将莫来石粉与低熔点玻璃粉进行混合得到混合粉料，接着加入糯米淀粉水溶液(质量分数20％)，搅拌混合并升温至80℃，使得莫来石粉与低熔点玻璃粉分散均匀，得到混合浆料；
(2)继续搅拌步骤(1)中的混合浆料，在90℃的条件下烘干得到含有包覆层的莫来石粉和低熔点玻璃粉，再在真空度为0.30Mpa的氛围中，在450℃下碳化得到碳包覆的莫来石粉和低熔点玻璃粉；
(3)按配方量称取水玻璃，接着分散到去离子水中，然后依次加入步骤(2)中制备得到的碳包覆的莫来石粉和低熔点玻璃粉、氧化镁，高速搅拌使其混合均匀，即得所述涂料。
实施例4
一种压铸模用涂料，用于制备所述压铸模用涂料的原料组合物包括以下重量份的原料：莫来石粉(300目)45份、糯米淀粉5份、低熔点玻璃粉(购自广州歌林尔新材料有限公司，牌号D240)10份、氧化镁(300目)18份、水玻璃30份、去离子水80份。
所述涂料的制备方法包括以下步骤：
(1)将莫来石粉与低熔点玻璃粉进行混合得到混合粉料，接着加入糯米淀粉水溶液(质量分数20％)，搅拌混合并升温至80℃，使得莫来石粉与低熔点玻璃粉分散均匀，得到混合浆料；
(2)继续搅拌步骤(1)中的混合浆料，在90℃的条件下烘干得到含有包覆层的莫来石粉和低熔点玻璃粉，再在真空度为0.30Mpa的氛围中，在450℃下碳化得到碳包覆的莫来石粉和低熔点玻璃粉；
(3)按配方量称取水玻璃，接着分散到去离子水中，然后依次加入步骤(2)中制备得到的碳包覆的莫来石粉和低熔点玻璃粉、氧化镁，高速搅拌使其混合均匀，即得所述涂料。
实施例5
一种压铸模用涂料，用于制备所述压铸模用涂料的原料组合物包括以下重量份的原料：莫来石粉(300目)60份、糯米淀粉15份、低熔点玻璃粉(购自广州歌林尔新材料有限公司，牌号D240)15份、氧化镁(300目)30份、水玻璃45份、去离子水100份。
所述涂料的制备方法包括以下步骤：
(1)将莫来石粉与低熔点玻璃粉进行混合得到混合粉料，接着加入糯米淀粉水溶液(质量分数20％)，搅拌混合并升温至80℃，使得莫来石粉与低熔点玻璃粉分散均匀，得到混合浆料；
(2)继续搅拌步骤(1)中的混合浆料，在90℃的条件下烘干得到含有包覆层的莫来石粉和低熔点玻璃粉，再在真空度为0.30Mpa的氛围中，在450℃下碳化得到碳包覆的莫来石粉和低熔点玻璃粉；
(3)按配方量称取水玻璃，接着分散到去离子水中，然后依次加入步骤(2)中制备得到的碳包覆的莫来石粉和低熔点玻璃粉、氧化镁，高速搅拌使其混合均匀，即得所述涂料。
实施例6
如实施例1提供的压铸模用涂料及其制备方法，不同的是，所述莫来石粉的粒度为250目；其余不变，制备得到涂料。
实施例7
如实施例1提供的压铸模用涂料及其制备方法，不同的是，所述氧化镁的粒度为250目；其余不变，制备得到涂料。
实施例8
如实施例1提供的压铸模用涂料及其制备方法，不同的是，所述氧化镁的粒度为200目；其余不变，制备得到涂料。
实施例9
如实施例1提供的压铸模用涂料及其制备方法，不同的是，所述涂料的制备方法中，步骤(2)中，在真空度为0.10Mpa的条件下煅烧处理；其余不变，制备得到涂料。
实施例10
如实施例1提供的压铸模用涂料及其制备方法，不同的是，所述涂料的制备方法中，步骤(2)中，在真空度为0.45Mpa的条件下煅烧处理；其余不变，制备得到涂料。
对比例1
如实施例1提供的压铸模用涂料及其制备方法，不同的是，用于制备所述压铸模用涂料的原料组合物中不含有低熔点玻璃粉；其余不变，制备得到涂料。
对比例2
如实施例1提供的压铸模用涂料及其制备方法，不同的是，用于制备所述压铸模用涂料的原料组合物中不含有氧化镁；其余不变，制备得到涂料。
对比例3
如实施例1提供的压铸模用涂料及其制备方法，不同的是，用于制备所述压铸模用涂料的原料组合物包括以下重量份的原料：莫来石粉(300目)53份、糯米淀粉3份、低熔点玻璃粉(购自广州歌林尔新材料有限公司，牌号D240)8份、氧化镁(300目)24份、水玻璃38份、去离子水90份；其余不变，制备得到涂料。
为进一步验证上述涂料在压铸模中的应用，本发明还提供了一种镁铝合金件的压铸方法，包括以下步骤：
S1：配料，按镁铝合金件的组成：Al：9％；Cr：1.6％；Ce：2.6％；Si：4.2％；Ni：0.6％；Zn：0.7％；Mn：0.15％；RE：0.3％；余量为Mg，所述百分含量是重量百分数；称取纯镁锭，Mg-Al中间合金，Mg-Si中间合金，Mg-Zn中间合金，Mg-Cr中间合金，纯Zn，纯Ce进行配料，在熔炼炉中升温至750℃熔炼50min；采用CO2+SF4保护气氛熔炼，CO2∶SF6＝150-200∶1(体积比)，然后将温度调整至710-720℃进行细化及精炼，细化及精炼20-30min；调整到指定成分后，得到熔融状合金，待浇注；
S2：模具准备，根据待铸造铸件的形状制备金属模具，将模具预热到80～120℃，接着置入到上述实施例1-10或对比例1-3的涂料中浸涂，然后转入到60～80℃的温度下烘干；
S3：将步骤S2中准备好的模具预热到350℃，将步骤S1中熔融状合金浇铸到预热好的模具中，压铸成型，得到铸件。
测试利用上述实施例1-10，对比例1-3的涂料浸涂后的模具制备得到的铸件的相关性能，并以刷涂了传统的石英粉与粘结剂(水玻璃)形成的涂料作为对照组；将测试结果汇总到表1中。
1、铸件抗拉强度
按照GB/T1040 2006标准，采用美国英斯特朗公司生产的INSTRON万能材料试验机测试；
2、铸件表面外观
通过目视的方法对从铸型脱模后的铸件表面进行评价。评价基准为：
○：表示没有型砂痕迹，为平滑的面；
△：表示能稍稍辨认出型砂痕迹，为稍平滑的面；
╳：表示型砂痕迹明显，为粗糙的面。
表1：镁铝合金铸件性能
铸件抗拉强度(Mpa) 铸件表面外观
实施例1 278.2 ○
实施例2 277.1 ○
实施例3 275.8 ○
实施例4 276.8 ○
实施例5 277.1 ○
实施例6 278.1 ○
实施例7 274.8 ○
实施例8 274.1 ○
实施例9 275.4 ○
实施例10 276.9 ○
对比例1 258.4 ╳
对比例2 251.8 ╳
对比例3 248.6 △
对照组 251.2 △
基于上述试验数据可以看出，本发明提供的压铸模用涂料不仅可以确保铸造得到的铸件具有较好的表面外观，还能进一步的提高铸件的抗拉强度，确保铸件的质量。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种压铸模用涂料，其特征在于：用于制备所述压铸模用涂料的原料组合物包括以下重量份的原料：莫来石粉45～60份、碳源5～15份、低熔点玻璃粉10～15份、氧化镁18～30份、无机粘结剂30～45份、去离子水80～100份。
2.根据权利要求1所述的压铸模用涂料，其特征在于：所述莫来石粉的粒度为250～300目。
3.根据权利要求1所述的压铸模用涂料，其特征在于：所述氧化镁的粒度为200～300目。
4.根据权利要求1所述的压铸模用涂料，其特征在于：用于制备所述压铸模用涂料的原料组合物包括以下重量份的原料：莫来石粉50～55份、碳源8～12份、低熔点玻璃粉12～14份、氧化镁22～25份、无机粘结剂35～40份、去离子水85～95份。
5.根据权利要求1所述的压铸模用涂料，其特征在于：用于制备所述压铸模用涂料的原料组合物包括以下重量份的原料：莫来石粉53份、碳源10份、低熔点玻璃粉13份、氧化镁24份、无机粘结剂38份、去离子水90份。
6.一种如权利要求1～5任意一项所述压铸模用涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将莫来石粉与低熔点玻璃粉进行混合得到混合粉料，接着向混合粉料中加入碳源的水溶液，搅拌混合并升温至60～90℃，使得莫来石粉与低熔点玻璃粉分散均匀，得到混合浆料；
(2)继续搅拌步骤(1)中的混合浆料，在90～100℃的条件下烘干得到含有包覆层的莫来石粉和低熔点玻璃粉，再经真空氛围中，在400～500℃下碳化得到碳包覆的莫来石粉和低熔点玻璃粉；
(3)按配方量称取无机粘结剂，接着分散到去离子水中，然后依次加入步骤(2)中制备得到的碳包覆的莫来石粉和低熔点玻璃粉、氧化镁，高速搅拌使其混合均匀，即得所述涂料。
7.根据权利要求6所述的压铸模用涂料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述真空氛围包括：真空度为0.1～0.45Mpa。
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