KR100942210B1 - 비철 금속의 주조에 사용하기 위한 이형제 층 - Google Patents

비철 금속의 주조에 사용하기 위한 이형제 층 Download PDF

Info

Publication number
KR100942210B1
KR100942210B1 KR1020087009171A KR20087009171A KR100942210B1 KR 100942210 B1 KR100942210 B1 KR 100942210B1 KR 1020087009171 A KR1020087009171 A KR 1020087009171A KR 20087009171 A KR20087009171 A KR 20087009171A KR 100942210 B1 KR100942210 B1 KR 100942210B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
release agent
layer
phosphate
permanent mold
mold
Prior art date
Application number
KR1020087009171A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20080095835A (ko
Inventor
만프레드 라우덴클로스
Original Assignee
카에스 알루미니움-테크놀로기 게엠베하
겔리타 아게
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 카에스 알루미니움-테크놀로기 게엠베하, 겔리타 아게 filed Critical 카에스 알루미니움-테크놀로기 게엠베하
Publication of KR20080095835A publication Critical patent/KR20080095835A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100942210B1 publication Critical patent/KR100942210B1/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C3/00—Selection of compositions for coating the surfaces of moulds, cores, or patterns
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/56—Coatings, e.g. enameled or galvanised; Releasing, lubricating or separating agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/20—Accessories: Details
    • B22D17/2007—Methods or apparatus for cleaning or lubricating moulds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/20—Accessories: Details
    • B22D17/22—Dies; Die plates; Die supports; Cooling equipment for dies; Accessories for loosening and ejecting castings from dies
    • B22D17/2209—Selection of die materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C10/00—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
    • C23C10/18—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using liquids, e.g. salt baths, liquid suspensions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C10/00—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
    • C23C10/28—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using solids, e.g. powders, pastes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/73—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals characterised by the process
    • C23C22/74—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals characterised by the process for obtaining burned-in conversion coatings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mold Materials And Core Materials (AREA)
  • Lubricants (AREA)

Abstract

본 발명은 액체 또는 유동성 알루미늄 재료가 제공될 수 있고, 영구 주형의 보호를 위한 그리고 최적의 주조 결과를 얻기 위한 층이 이형제에 의해 제조될 수 있는, 철 함유 금속 영구 주형, 특히 영구 강 주형에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이형제 및 이러한 층의 제조 방법에 관한 것이다.
알루미늄 재료, 이형제, 영구 주형, 층.

Description

비철 금속의 주조에 사용하기 위한 이형제 층{MOLD-RELEASE LAYER FOR USE IN THE CASTING OF NONFERROUS METALS}
본 발명은 액체 또는 유동성 알루미늄 재료가 제공될 수 있는, 코팅을 가진 철 함유 금속 영구 주형에 관한 것이다. 본 발명은 또한 코팅 층을 제조하기 위한 이형제 및 영구 주형의 표면에 그러한 이형제 층을 형성하기 위한 방법에 관한 것이다.
통상의 금속 재료는 통상의 처리 온도에서 알루미늄 및 다른 비철 금속에 대해 나타내는 매우 높은 부식 때문에, 장애 없는 작동을 위해서는 비철 금속과 영구 주형 사이의 접촉점은 소위 이형제로 처리되어야 한다. 특히 높은 온도 및 압력이 사용되는 다이 캐스팅 공정의 경우, 거기에 사용되는 이형제에는 하기에 설명되는 다양한 요구들이 주어진다. 이형제는 금속 유동을 지원하기 위해 사용되어야 하며, 이는 영구 주형을 균일하게 충전하고, 동시에 이형제는 주조된 부품의 최종 성형 가능성을 개선하기 위해 사용된다. 또한, 이형제는 영구 주형 상의 잔류물을 방지하기 위해 사용되며, 상기 잔류물은 주형 내의 부정확성을 야기할 수 있다. 영구 주형 내로 재료를 주입하는 동안, 이형제의 분해시 과도한 가스 형성이 이루어지지 않아야 하며, 이는 성형품의 다공성을 야기할 것이다. 또한, 이형제는 위험한 또는 독성 물질을 함유하지 않아야 한다. 상기 요구들의 충족에 따라, 이형제의 품질이 측정된다.
오래전부터 공지된, 이형제 내에 첨가되는 재료는 질화 붕소(BN)이며, 질화 붕소는 그 결정 구조가 흑연과 유사하게 구성된다. 흑연과 같이, 상기 질화 붕소는 많은 물질, 예컨대 규산염 용융물 또는 금속 용융물에 대해 낮은 습윤성을 갖는다. 따라서, 질화 붕소를 기초로 하는 비접착 층을 주조 공정에 사용하기 위해 상기 비접착 층에 대한 많은 연구가 이루어졌다. 이러한 사용의 문제점은 특히 복잡한 특성의 주형 상의 물질 내에 질화 붕소를 영구적으로 제공할 수 없다는 것이다. 내열성, 내식성 이형제 층의 영구 제공 방법은 DE 198 42 660 A1 호에 기술되어 있다. 여기서, 질화 붕소 분말은 정전 코팅에 의해 영구 주형의 표면에 제공된다.
질화 붕소가 결합되는 무기 기재의 결합제를 제조하려는 시도도 있었다. US 6,051,058에는 강의 연속 주조를 위한 내화 재료 상에 0.2 내지 0.7 mm의 두께를 가진 질화 붕소 보호층의 제조가 기술되어 있다. 질화 붕소는 20 내지 50 중량％의 양으로 그룹 ZrO2, 지르콘실리케이트의 금속 산화물을 기초로 하는 코팅 수용액의 형태의 고온 결합제에 의해 Al2O3, SiO2 및 알루미늄 인산염으로서 내화 재료 상에 결합된다.
재료의 마모 및 부식을 억제하기 위해, DE 101 24 434 A1 에는 기능 재료가 결합제 매트릭스에 결합된 내마모층이 공지되어 있다. 이러한 소위 기능 코팅은 적어도 거의 인산염으로 이루어진 무기 매트릭스 상(phase), 및 그 안에 매립된 기능 재료, 예컨대 금속, 흑연, 경질 재료, 건식 윤활제, 산화알루미늄, 탄화실리콘 등으로 이루어진다. 또한, 이러한 기능 코팅을 제조하기 위한 방법이 기술되어 있으며, 예컨대 물일 수 있는 액체 성분 내에 분말 형태의 기능 재료가 용해되고, 인산염의 형성을 위해 인산과 혼합된다. 액체 성분과 인산염을 가진 상기 매트릭스 용액은 그 점성으로 인해 겔이라고도 한다. 이러한 매트릭스 용액으로 재료를 코팅한 후에, 재료를 열처리하면, 견고한 접착성 기능 코팅이 기본 재료 상에 형성된다.
본 발명의 목적은 영구 주형의 기본 재료와 화학적으로 결합됨으로써 이형제에 대한 요구를 충족시키거나 또는 이 요구를 능가하는, 철 함유 금속 영구 주형상에서 장시간 안정한 층을 개발하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 저렴하게 제조되고 장치 비용 없이 간단하게 제공될 수 있는, 상기 층의 제조를 위한 이형제를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 상기 층을 형성하고 층의 손상을 쉽게 큐어링(curing)할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
영구 주형의 코팅과 관련한 본 발명의 목적은
- 영구 주형의 기본 재료와 화학적으로 결합된 철 아인산염,
- 80 nm 내지 200 nm의 분획으로 Al2O3 및/또는 SiO2 및/또는 TiO2 및/또는 ZrO2 형태의 구조 성분,
- 2 nm 내지 80 nm 분획으로 Al2O3, SiO2, TiO2, ZnO, ZrO2, CeO2 형태의 일차 성분 및 분산제로서 적어도 미량의 유기 및/또는 무기 젤라틴,
- 상기 철 아인산염, 상기 구조 성분 및 상기 일차 성분을 적어도 부분적으로 포함하는, 중합된 모노알루미늄 인산염 및/또는 모노아연 인산염 및/또는 모노마그네슘 인산염 및/또는 나트륨 인산염 및/또는 붕소 인산염로 이루어진 폴리머
를 포함하는 층이 상기 영구 주형의 하나 이상의 표면에 존재함으로써 달성된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 상기 층은 추가로
- 2 ㎛ 내지 15 ㎛ 분획으로 질화 붕소 형태의 슬라이딩 성분 및/또는
- 규산염 광물로서 운모를 포함한다.
금속 영구 주형 상의 본 발명에 따른 층에 의해, 이형제에 대한 요구가 장시간 안정한 층의 형태로 매우 양호하게 충족된다. 금속 유동은, 층으로부터 나온 구조 성분에 의해 알루미늄 재료의 산화물 막이 찢어지고 상기 산화물 막 아래 액체 알루미늄 재료가 영구 주형 내에 매우 쉽게 분배될 수 있도록 지원된다. 따라서, 층은 영구 주형을 채우기 위한 최적의 조건을 제공한다. 질화 붕소 형태의 슬라이딩 성분은 액체의 또는 유동성 알루미늄에 대한 슬라이딩 면으로서 사용됨으로써 금속 유동을 지원하고, 상기 슬라이딩 성분은 동시에 주조된 부품의 최종 성형 가능성을 개선시킨다.
영구 주형의 표면 상에 견고한 접착성 층이 형성되고, 인산염과 영구 주형의 기본 재료의 철과의 화학적 결합에 의해 견고한 결합이 형성되며, 이 경우 바람직하게는 인산염이 첨가된다. 이러한 방식으로 층과 영구 주형의 기본 재료가 견고하게 결합됨으로써, 영구 주형 상에 잔류물이 붙어있지 않게 된다. 상기 잔류물은 치수 부정확성을 야기할 것이다. 본 발명에 따른 층의 다른 장점은 높은 온도에서 층이 활성화되어 더 많이 중합 반응된다는 것이다. 이로 인해, 한편으로는 접착 및 결합을 증대시키고 다른 한편으로는 층의 탄성을 증대시키는 긴 폴리머가 형성된다. 장시간 안정한 그리고 견고한 접착성 층은 영구 주형을 채우는 동안 발생하는 바와 같은 높은 온도에서 매우 탄성적이고, 영구 주형의 형태 변화에 탄성적으로, 따라서 바람직하게는 층의 손상 없이 따를 수 있다.
이형제와 관련한 본 발명의 목적은
이형제가 완전 탈염수로 형성되고,
- 나트륨 알칼리성 액 및/또는 칼륨 알칼리성 액 및/또는 염화알루미늄 형태의 성분,
- 모노알루미늄 인산염 및/또는 모노아연 인산염 및/또는 모노마그네슘 인산염 및/또는 모노나트륨 인산염 및/또는 붕소 인산염 형태의 인산염 함유 결합제,
- 80 nm 내지 200 nm의 분획으로 Al2O3, 및/또는 SiO2 및/또는 TiO2 형태의 구조 성분의 부분, 1 nm 내지 10 nm 분획으로 Al2O3, SiO2, TiO2, ZnO, ZrO2, CeO 형태의 일차 성분의 부분 및
- 유기 및/또는 무기 분산제, 바람직하게는 젤라틴
을 포함함으로써 달성된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 상기 이형제는 추가로
- 2 ㎛ 내지 15 ㎛ 분획으로 질화 붕소 및/또는 마그네슘 알루미늄 실리케이트 및/또는 몰리브덴 디설파이드 형태의 슬라이딩 성분의 부분 및/또는
- 운모를 포함한다.
본 발명에 따른 이형제는 한편으로는 완전 탈염수를 기초로 저렴하게 제조되며, 다른 한편으로는 그 점성으로 인해 공구에 간단히 제공되는 장점을 갖는다. 가장 간단한 경우, 이형제는 영구 주형에 분무될 수 있다. 또한, 상기 이형제는 많은 비용으로만 처분될 수 있는 독성 물질을 함유하지 않는다는 점에서 이형제에 대한 요구에 부합한다.
층의 형성 방법과 관련한 본 발명의 목적은 표면에 먼저 청구항 5 내지 청구항 13에 따른 이형제를 제공한 다음, 영구 주형을 200℃ 이상의 온도로 가열함으로써 달성된다. 상기 가열에 의해, 인산염은 기본 재료의 철과 화학적으로 결합하고, 모노알루미늄 인산염 및/또는 모노아연 인산염 및/또는 모노마그네슘 인산염 및/또는 모노망간 인산염 및/또는 붕소 인산염은 폴리머를 형성하고, 상기 폴리머는 영구 주형의 표면 상에 견고한 접착성 층을 형성한다. 이 경우, 완전 탈염수로 이루어진 이형제가 상기 온도에서 이미 상기 층으로부터 완전히 증발됨으로써 영구 주형을 채울 때 가스 형성이 일어나지 않거나 매우 적게 일어나는 것이 바람직하다. 또한, 온도 상승시 중합 반응은 전술한 바와 같이 층의 다른 바람직한 효과가 생기도록 지원된다. 젤라틴의 사용이 특히 바람직한데, 그 이유는 이로 인해 독자적인 나노 입자가 형성되기 때문이다.
또한, 유기 분산제의 사용이 중요하다. 특히 상표명 "Gelita"로 판매 중인 젤라틴이 사용된다. 상기 젤라틴의 주성분은 kg 당 3950 mg의 칼슘 및 kg당 1500 mg의 마그네슘이며, 나머지는 유기 및 무기 성분으로 이루어진다. 젤라틴은 바람직하게는 분산시 잠재적인 보상에, 그리고 반응 촉진에 적절히 기여할 과제를 갖는다. 결합제 단계에서 젤라틴의 잠재 보상을 설명하기 위해, 리처드슨-엘링햄(Richardson-Ellingham) 다이어그램을 참고로 하는데, 상기 다이어그램은 한편으로는 공지되어 있으며, 다른 한편으로는 상기 다이어그램으로부터 개별적으로 이루어지는 화학적 결합의 잠재 차이가 나타난다. 젤라틴의 주성분으로서 마그네슘 및 칼슘은 코팅에 의해 뜨거운 기본 재료가 녹을 때 구조 성분 및 일차 성분의 안정화를 위해 사용되므로, 기본 재료와 코팅의 결합이 제어될 수 있다. 젤라틴은 0.5 중량％ 내지 5 중량％의 양으로 이형제 내에 주어지기 때문에, 기능 부품의 코팅에서 적어도 미량으로 검출될 수 있다.
또한, 층의 손상이 일어나면, 층은 매우 쉽게 큐어링될 수 있는데, 그 이유는 이형제가 영구 주형에 다시 제공된 후에 층 내의 결함 부분이 직접 큐어링되기 때문이다. 새로운 철 아인산염이 형성되고, 영구 주형의 온도에 의해 인산염이 중합됨으로써, 층이 완전히 큐어링된다.
제조될 주조품에 상응하는 영구 주형의 측면인 표면 상에 층이 형성되고, 상기 층은 약 1 내지 80 ㎛, 바람직하게는 30 내지 50 ㎛의 두께를 갖지만, 이는 적용 경우에 의존한다. 층 두께는 적용 경우에, 즉 주조 방법에 의존하며, 다이 캐스팅의 경우 가장 얇은 층이, 그리고 저압의 경우 가장 두꺼운 층이 사용된다. 다이 캐스팅의 경우 가장 얇은 층이 제공되는데, 그 이유는 주조품의 신속한 응고를 가능하게 하기 위해, 영구 주형에 대한 양호한 열 전달이 의도적으로 설정되기 때문이다. 조합식 스퀴즈 캐스팅(squeeze casting) 방법의 경우, 중간 두께가 설정되는데, 그 이유는 이 경우 주형이 서서히 채워진 다음, 주형에 높은 압력이 제공되기 때문이다. 따라서, 영구 주형에 대한 낮은 열 전달이 유용하다. 이에 반해, 저압 주조의 경우, 두꺼운 층이 바람직한데, 그 이유는 여기서는 주형이 비교적 서서히 채워지고 주조품의 느린 냉각이 바람직하기 때문이다. 또한, 코팅을 가진 본 발명에 따른 영구 주형은 중력 주조에도 사용될 수 있다.
영구 주형의 표면에 있는 층은 철 아인산염에 의해 기본 재료와 화학적으로 결합된다. 따라서, 철 아인산염은 층과 기본 재료 사이의 접착제로서 작용한다. Al2O3, 및/또는 SiO2 및/또는 TiO2 및/또는 ZrO2 형태의 구조 성분은 약 80 nm 내지 200 nm의 크기를 가지며, 서로 후크식으로 고정되고 기본 재료에 층을 형성한다. 여기서, 구조 성분이라는 용어가 의도적으로 선택되는데, 그 이유는 매끄러운 표면이 아니라 구조화된 표면을 가진 입자가 사용되기 때문이다. 구조 성분들 사이의 갭 내로, 1 nm 내지 10 nm 크기를 가진, Al2O3, 및/또는 SiO2 및/또는 산화 아연 및/또는 이산화티탄 및/또는 이산화 지르코늄 및/또는 세록사이드(ceroxid) 형태의 일차 성분이 삽입된다. 질화 붕소의 매우 많은 슬라이딩 성분은 층 내의 구조 성분들 사이에 놓이며, 구조 성분과 폴리머의 결합에 의해 지지된다. 이렇게 구성된 층은 그 분획 구성으로 인해 고정 작용을 하고, 철 아인산염과 구조 성분, 일차 성분과 슬라이딩 성분 사이의 결합은 중합된 인산염에 의해 형성되고, 상기 인산염은 중합된 모노알루미늄 인산염 및/또는 모노아연 인산염 및/또는 모노마그네슘 인산염 및/또는 나트륨 인산염 및/또는 붕소 인산염으로 형성된다. 폴리머의 체인은 화학적으로 결합된 철 아인산염, 구조 성분, 일차 성분 및 슬라이딩 성분 사이의 결합을 형성한다. 영구 주형이, 따라서 층이 더 강력하게 가열되면, 폴리머 체인이 더 길어지면, 온도 상승시 층의 탄성이 증가한다. 본 발명에 따라 사용된 폴리머는 약 200℃에서 중합되고 약 830℃의 유리화 온도(vitrification temperature)를 갖는다. 액체 알루미늄은 약 730℃의 온도를 가지므로 폴리머의 유리화 온도에 이르지 않는다. 따라서, 알루미늄 재료의 주조에 매우 적합한 극히 안정한 시스템이 층 구조로서 형성된다.
철 아인산염은 영구 주형의 기본 재료에 대한 접착제로서 사용되고, 일차 성분은 바람직하게는 구조 성분들 사이의 갭을 폐쇄하여 매우 매끄러운 표면을 형성하기 위해 사용된다. 따라서, 액체 주조 재료의 접착은 거의 불가능하다. 구조 성분은 80 nm 내지 200 nm의 크기이고, 에지로 층으로부터 돌출한다. 바람직하게는 그 표면이 심하게 구조화된 구조 성분이 액체 알루미늄의 산화물 층 내로 균열을 일으키며 산화물 막을 찢기 때문에, 산화물 막은 가장 작은 부분으로 찢어져서 주조품의 구조적 구성에서 격자 에러로서 주어지지 않는다. 본 발명에 따라 사용되는 구조 성분의 장점은 산화물 막이 파괴되고 부서진다는 것이다.
질화 붕소의 형태로 주어지는 슬라이딩 성분은 일차 성분 및 구조 성분보다 훨씬 더 큰 크기를 갖는다. 본 발명에 따라 액체 이형제 내에 10 중량％까지의 양을 가진 구조 성분은 층의 대부분을 형성한다. 일차 성분은 사이 공간용 충전제로서 사용되어 층을 매끄럽게 한다. 5 중량％까지의 양으로 주어지는 슬라이딩 성분은 구조 성분 내로 미세하게 분배되어 삽입되며 층의 표면에서 나온다. 슬라이딩 성분은 그 수로 인해, 층의 최대 표면을 형성하지 않고, 미세하게 분배됨으로써, 슬라이딩 성분은 슬라이딩 수단으로서 주조시에 특히 영구 주형의 분리를 위해 그리고 주조품의 인출을 위해 사용된다. 이형은 본 발명에 따른 층의 사용에 의해 용이해지는데, 그 이유는 구조 성분 및 매끄럽게 작용하는 일차 성분에 의해 층에 매우 매끄러운 표면이 주어지고 동시에 슬라이딩 성분에 의해 윤활제가 제공된다.
시험 결과, 나트륨 알칼리성 액 및/또는 칼륨 알칼리성 액 및/또는 불화알루미늄 형태의 산 완충제의 첨가에 의해 그리고 4 내지 5의 pH 값의 설정에 의해, 층이 최적으로 형성되는 것으로 나타났다. 따라서, 산 완충제는 반응의 지연을 위해 그리고 균일한 반응 진행을 위해 사용된다.
본 발명에 따라, 차가운 영구 주형에 이형제가 분무되고 영구 주형이 가열되는 방식으로, 영구 주형에 이형제가 제공된다. 약 200℃의 온도부터, 모노 알루미늄 인산염 및/또는 모노아연 인산염 및/또는 모노마그네슘 인산염 및/또는 나트륨 인산염 및/또는 붕소 인산염이 중합 반응하고, 영구 주형의 표면에 장시간 안정한 층이 형성된다. 다이 캐스팅 시에 예열을 위한 통상의 온도는 220℃ 내지 280℃이므로, 이형제의 중합을 위한 최적의 온도가 주어진다. 저압 주조 및 스퀴즈-캐스팅 시에, 예열 온도는 300℃ 이상이므로, 여기서도 층의 형성이 보장된다. 알루미늄 주조 시에 약 720℃ 내지 730℃의 온도를 가진 액체 금속은 유리 천이 온도미만이다. 틱소캐스팅(thixocasting)도 200℃ 이상이기 때문에, 이 방법에 본 발명에 따른 층의 사용이 가능하다.

Claims (16)

  1. 액체 또는 유동성 알루미늄 재료가 제공될 수 있는 철 함유 금속 영구 주형에 있어서,
    - 상기 영구 주형의 기본 재료와 화학적으로 결합된 철 아인산염,
    - 80 nm 내지 200 nm의 분획으로 Al2O3, SiO2, TiO2, 및 ZrO2 중 1종 이상의 형태의 구조 성분,
    - 2 nm 내지 80 nm 분획으로 Al2O3, SiO2, ZnO, ZrO2, TiO2, CeO 형태로 주어지며 상기 구조 성분들 사이의 갭 내로 삽입되는 일차 성분 및 코팅 중에 적어도 미량의 유기 분산제와 무기 분산제 중 1종 이상,
    - 상기 철 아인산염, 상기 구조 성분 및 상기 일차 성분을 적어도 부분적으로 포함하는, 중합된 모노알루미늄 인산염, 모노아연 인산염, 모노마그네슘 인산염, 나트륨 인산염 및 붕소 인산염 중 1종 이상으로 이루어진 폴리머
    를 포함하는 층이 상기 영구 주형의 하나 이상의 표면에 존재하는 것을 특징으로 하는 영구 주형.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 층은
    - 2 ㎛ 내지 15 ㎛ 분획으로 질화 붕소, 마그네슘 알루미늄 실리케이트 및 몰리브덴 디설파이드 중 1종 이상의 형태의 슬라이딩 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 영구 주형.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 층은 표면에서 1 ㎛ 내지 80 ㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 영구 주형.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 영구 주형은 다이 캐스팅, 저압 주조, 중력 주조 또는 스퀴즈 캐스팅(squeeze casting) 공정용 영구 주형인 것을 특징으로 하는 영구 주형.
  5. 영구 주형 상에 층의 제조를 위한 이형제에 있어서, 상기 이형제는 완전 탈염수로 형성되고,
    - 나트륨 알칼리성 액, 칼륨 알칼리성 액 및 염화알루미늄 중 1종 이상의 형태의 부분,
    - 모노알루미늄 인산염, 모노아연 인산염, 모노마그네슘 인산염, 모노나트륨 인산염 및 붕소 인산염 중 1종 이상의 형태의 인산염 함유 결합제,
    - 80 nm 내지 200 nm의 분획으로 Al2O3, SiO2, TiO2 및 ZrO2 중 1종 이상의 형태의 구조 성분의 부분,
    - 2 nm 내지 80 nm 분획으로 Al2O3, SiO2, ZnO, ZrO2, CeO, TiO2 형태의 일차 성분과 운모 중 1종 이상
    - 유기 분산제와 무기 분산제 중 1종 이상
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 층의 제조를 위한 이형제.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 이형제는 2 ㎛ 내지 15 ㎛ 분획으로 질화 붕소, 마그네슘 알루미늄 실리케이트 및 몰리브덴 디설파이드 중 1종 이상의 형태의 슬라이딩 성분의 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 층의 제조를 위한 이형제.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 분산제는 젤라틴인 것을 특징으로 하는 층의 제조를 위한 이형제.
  8. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 이형제는 4 내지 5의 pH 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 층의 제조를 위한 이형제.
  9. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 이형제 내의 상기 결합제의 양은 0 중량% 초과, 5 중량％ 이하인 것을 특징으로 하는 층의 제조를 위한 이형제.
  10. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 이형제 내의 상기 구조 성분의 양은 0 중량% 초과, 10 중량％ 이하인 같은 것을 특징으로 하는 층의 제조를 위한 이형제.
  11. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 이형제 내의 상기 일차 성분의 양은 0 중량% 초과, 3 중량％ 이하인 것을 특징으로 하는 층의 제조를 위한 이형제.
  12. 제 6항에 있어서, 상기 이형제 내의 상기 슬라이딩 성분의 양은 0 중량% 초과, 5 중량% 이하인 것을 특징으로 하는 층의 제조를 위한 이형제.
  13. 제 7항에 있어서, 상기 이형제 내의 상기 젤라틴의 양은 0.5 중량% 내지 5 중량% 인 것을 특징으로 하는 층의 제조를 위한 이형제.
  14. 제 7항에 있어서, 상기 젤라틴은 적어도 칼슘 및 마그네슘을 포함하는 것을 특징으로 하는 층의 제조을 위한 이형제.
  15. 제 5항에 따른 이형제를 이용해서 제1항에 따른 영구 주형의 철 함유 금속 표면에 코팅을 형성하는 방법에 있어서,
    - 먼저 상기 이형제를 상기 표면에 제공한 다음,
    - 상기 영구 주형을 200℃ 이상의 온도로 가열함으로써, 인산염과 기본 재료의 철과의 화학적 결합 및 결합제의 중합 반응이 이루어지게 하는 것을 특징으로 하는 코팅의 형성 방법.
  16. 제 15항에 있어서, 층의 손상은 상기 이형제를 상기 영구 주형에 다시 제공함으로써 큐어링(curing)되는 것을 특징으로 하는 코팅의 형성 방법.
KR1020087009171A 2005-09-07 2006-09-07 비철 금속의 주조에 사용하기 위한 이형제 층 KR100942210B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005042475A DE102005042475A1 (de) 2005-09-07 2005-09-07 Formtrennschicht für das Gießen von Nichteisenmetallen
DE102005042475.9 2005-09-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080095835A KR20080095835A (ko) 2008-10-29
KR100942210B1 true KR100942210B1 (ko) 2010-02-11

Family

ID=37721408

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020087009171A KR100942210B1 (ko) 2005-09-07 2006-09-07 비철 금속의 주조에 사용하기 위한 이형제 층

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8205659B2 (ko)
EP (1) EP1929069A2 (ko)
KR (1) KR100942210B1 (ko)
CN (1) CN101326307B (ko)
DE (1) DE102005042475A1 (ko)
WO (1) WO2007028615A2 (ko)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005042474A1 (de) * 2005-09-07 2007-03-08 Ks Aluminium-Technologie Ag Beschichtung eines thermisch und erosiv belasteten Funktionsbauteil, sowie ein Trennmittel und ein Verfahren zur Herstellung der Beschichtung
WO2009007093A2 (de) * 2007-07-11 2009-01-15 Ks Aluminium-Technologie Gmbh Schlichtesystem zum schutz von giesswerkzeugen
DE102008006147A1 (de) 2008-01-26 2009-09-10 Gelita Ag Reinigungssystem für metallische und keramische Oberflächen
DE102009033158A1 (de) * 2009-07-13 2011-01-27 Gelita Ag Konzentrat zur Herstellung eines Kühl- und Trennmittels sowie derartiges Kühl- und Trennmittel
CN102118757B (zh) 2009-12-31 2013-11-06 中兴通讯股份有限公司 一种无线中继装置及其与基站和终端通信的方法
US8932518B2 (en) 2012-02-29 2015-01-13 General Electric Company Mold and facecoat compositions
CN103706756B (zh) * 2012-09-29 2016-12-07 天能电池(芜湖)有限公司 铅酸蓄电池浇铸板栅用喷模剂及其制备方法
DE102013102301A1 (de) * 2013-03-08 2014-09-11 Chemische Fabrik Budenheim Kg Beschichtungssystem auf Basis einer Kombination von Monoaluminiumphosphat mit Magnesiumoxid
US9192983B2 (en) 2013-11-26 2015-11-24 General Electric Company Silicon carbide-containing mold and facecoat compositions and methods for casting titanium and titanium aluminide alloys
US9511417B2 (en) 2013-11-26 2016-12-06 General Electric Company Silicon carbide-containing mold and facecoat compositions and methods for casting titanium and titanium aluminide alloys
CN105127364B (zh) * 2015-08-25 2018-10-09 苏州热工研究院有限公司 离心铸造铸件的脱模涂料及其涂刷方法
CN116199510B (zh) * 2023-01-03 2024-03-15 三祥新材股份有限公司 一种电熔氧化锆生产过程中模具脱模方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1486473A1 (de) * 2003-06-13 2004-12-15 ESK Ceramics GmbH & Co.KG Dauerhafte Bornitrid-Formtrennschichten für das Druckgiessen von Nichteisenmetallen

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3727666A (en) * 1971-08-16 1973-04-17 Howmet Corp Method of casting using a mold having a refractory coating thereon
CH596326A5 (en) * 1975-09-22 1978-03-15 Fischer Ag Georg Protective surfacing of permanent metal casting moulds
JPS5831258B2 (ja) * 1979-05-10 1983-07-05 株式会社 中央発明研究所 金型鋳造用耐久性塗型材
US4454050A (en) * 1983-03-21 1984-06-12 Pennwalt Corporation Aqueous release agent and lubricant
GB9517721D0 (en) * 1995-08-31 1995-11-01 Univ Sheffield Protective barriers in ceramic dies
US6139619A (en) * 1996-02-29 2000-10-31 Borden Chemical, Inc. Binders for cores and molds
FR2755384B1 (fr) * 1996-11-06 1998-11-27 Usinor Sacilor Enduit protecteur pour elements en materiau refractaire d'une lingotiere de coulee continue des metaux, et elements en materiau refractaire protege a l'aide de cet enduit
DE19842660A1 (de) 1998-09-17 2000-03-30 Kempten Elektroschmelz Gmbh Verfahren zur Beschichtung einer Oberfläche mit einem Trennmittel
DE10124434A1 (de) * 2001-05-18 2002-11-28 Bosch Gmbh Robert Funktionsbeschichtung und Verfahren zu deren Erzeugung, insbesondere zum Verschleißschutz, Korrosionsschutz oder zur Temperaturisolation
DE10326815A1 (de) * 2003-06-13 2004-12-30 Institut für Neue Materialien Gemeinnützige GmbH Antiadhäsive Hochtemperaturschichten
DE10326769B3 (de) * 2003-06-13 2004-11-11 Esk Ceramics Gmbh & Co. Kg Dauerhafte BN-Formtrennschichten für das Druckgießen von Nichteisenmetallen
DE102005042474A1 (de) * 2005-09-07 2007-03-08 Ks Aluminium-Technologie Ag Beschichtung eines thermisch und erosiv belasteten Funktionsbauteil, sowie ein Trennmittel und ein Verfahren zur Herstellung der Beschichtung

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1486473A1 (de) * 2003-06-13 2004-12-15 ESK Ceramics GmbH & Co.KG Dauerhafte Bornitrid-Formtrennschichten für das Druckgiessen von Nichteisenmetallen

Also Published As

Publication number Publication date
EP1929069A2 (de) 2008-06-11
US8205659B2 (en) 2012-06-26
WO2007028615A3 (de) 2007-04-26
CN101326307B (zh) 2011-01-19
KR20080095835A (ko) 2008-10-29
WO2007028615A2 (de) 2007-03-15
DE102005042475A1 (de) 2007-03-08
US20100237224A1 (en) 2010-09-23
CN101326307A (zh) 2008-12-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100942210B1 (ko) 비철 금속의 주조에 사용하기 위한 이형제 층
KR100994388B1 (ko) 주조 공구의 세라믹 표면용 보호 코팅
JP6165242B2 (ja) 硫酸バリウムを含む鋳型材料混合物
ZA200509889B (en) Durable BN mould separating agents for the die casting of non-ferrous metals
EP0184522B1 (fr) Procédé de fabrication de moules en métal à haut point de fusion par pulverisation du dit métal sur une forme en élastomère silicone chargé
JPH05505589A (ja) 乾式の耐火物用組成物
RU2394798C2 (ru) Слой или покрытие и композиция для их получения
KR100989882B1 (ko) 열 부하 및 침식에 노출된 기능적 금속 부품의 코팅, 이형제 및 상기 코팅의 제조 방법
EP2516350B1 (fr) Poudre pour pisé sec
JP5078842B2 (ja) 耐火物用組成物、耐火成形体及び耐火焼成体
JP4779025B2 (ja) 非鉄金属鋳造用離型層
EP3130817B1 (en) Brake block and method for producing the same, and wheel tread brake device for railway vehicles
JP2010508442A (ja) 摩擦学的適用分野のための材料
CN86100725A (zh) 从氧化铝和/或二氧化锆为基料的无水泥振捣料在磨损部件制造中的应用
EP2872273A1 (en) Method of material forming processes in preheated or melted state to strongly reduce the production cost of the produced parts
JPS6057411B2 (ja) Ａｌ合金鋳造金型用離型剤
JPH0240625B2 (ko)
KR100977448B1 (ko) 쌍롤형 박판주조장치의 사이드댐 베이스 부재용 조성물
NL8201790A (nl) Basisch, vuurvast, cementhoudend materiaal en componenten ervan.
JP2016172280A (ja) ドライコーティング材及びその施工方法
JP4806106B1 (ja) 塗型剤、塗型剤用バインダー及びそれらの製造方法
JP2015178128A (ja) ドライコート材
TWI339139B (en) Coating agent and alloy machining tool using the same
JP2001214247A (ja) 金属複合体からなるブレーキ用摺動材料及びその製造法並びにブレーキロータ及びブレーキドラム

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130128

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140127

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150203

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160129

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170126

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180126

Year of fee payment: 9

LAPS Lapse due to unpaid annual fee