專利名稱：鎂合金金屬型鑄造用涂料及其制備和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域，具體涉及一種鎂合金金屬型鑄造涂料及其制備和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
鎂合金作為最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料(密度在1.65 1.73g/cm3)，具有比強度高、剛性好、抗沖擊性和減震性能優(yōu)良，在航空航天及國防工業(yè)、汽車和電子工業(yè)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
目前，90%鎂合金鑄件采用壓鑄成型，少數(shù)采用重力砂型鑄造。壓鑄成型由于壓鑄件存在投資大、技術(shù)要求高，市場應(yīng)變能力差以及不能作為高強度受力件等制約了其大力發(fā)展；而砂型鑄造得到的鑄件表面質(zhì)量較差、成形精度低等問題也限制其發(fā)展。
為滿足生產(chǎn)“精密化”、“復(fù)雜化”鑄件的需求，鎂合金金屬型鑄造(含重力和低壓)技術(shù)開展了一些研究并得到了一定的發(fā)展。
由于鎂合金活性強、易于氧化和燃燒等特點，在金屬型鑄造過程中，極易在模具接觸面產(chǎn)生反應(yīng)性渣氣孔，不僅影響鑄件的質(zhì)量而且導(dǎo)致了鎂合金原料的浪費?，F(xiàn)在生產(chǎn)技術(shù)很難解決這一問題。發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)的缺陷，本發(fā)明研制出一種用于金屬型表面的涂料，該涂料在鑄造過程中既能保證鑄件成形又能形成保護氣氛，保證鎂合金在充型及凝固過程中不產(chǎn)生反應(yīng)性洛氣孔。
本發(fā)明首先公開了一種鎂合金金屬型鑄造涂料，其組成及各組分的質(zhì)量百分比如下:
CaCO310%-45%石墨粉5%-25%
弱酸1%-15%懸浮劑0.1-10%水余量。
本發(fā)明的涂料對金屬鑄型沒有腐蝕作用，便于脫模，提高了鎂液的充型能力，既能保證金屬型表面透氣能力，同時又能防止鎂合金氧化，從而使生產(chǎn)出的鎂合金鑄件表面光潔，尺寸精度高，減少鎂液與模具表面反應(yīng)產(chǎn)生的渣氣孔。
在本發(fā)明鎂合金金屬型鑄造用涂料的組成中，碳酸鈣和石墨具有很高的耐火度和熱化學(xué)穩(wěn)定性，具有一定的隔熱作用，可改善鎂液充填鑄型的能力，提高模具的使用壽命；作為耐火基料，CaCO3和石墨能夠滿足在高溫下不與氧化能力極強的鎂合金反應(yīng)且易附著于金屬型表面的條件。
較優(yōu)的，CaCO3的粒度小于等于200目。
較優(yōu)的，石墨粉的粒度小于等于200目。
由于鎂合金的鑄造溫度高，且在高溫熔融狀態(tài)鎂合金容易燃燒，因此還必須在涂料中加入經(jīng)濟又環(huán)保的阻燃物防止鎂合金燃燒，本發(fā)明中選用弱酸作為阻燃物。
較優(yōu)的，所述弱酸為硼酸。
為保證涂料均勻、細(xì)密，還需要采用水溶性懸浮劑。本發(fā)明所采用的懸浮劑為本領(lǐng)域常規(guī)的水懸浮劑，其目的在于防止涂料中的固體耐火基料沉淀。較優(yōu)的，所述懸浮劑為麗珠牌水溶性懸浮劑。
因此，本涂層涂料主要由耐火基料CaCO3、石墨粉，阻燃劑、懸浮劑以及水構(gòu)成，其成本低廉又易于操作。
本發(fā)明其次公開了前述鎂合金金屬型鑄造涂料的制備方法，為按照所述涂料的組成以及各組分的質(zhì)量百分比進行混合并攪拌均勻后獲得。
將上述涂料混合好之后，用水調(diào)制涂料的粘度使其易于噴涂。
本發(fā)明第三方面公開了前述涂料的使用方法，步驟如下:
I)金屬模具的預(yù)熱:金屬模具在250 280°C預(yù)熱，保溫2h以上；
2)噴涂:采用前述涂料在模具內(nèi)表面進行噴涂，然后將模具繼續(xù)升溫至300 350°C，保溫2h以上；
3)冷卻:將模具冷卻到室溫，獲得涂料處理后的模具。
較優(yōu)的，步驟I)所述保溫時間為2 4h。
較優(yōu)的，步驟2)所述保溫時間為2 4h。
本發(fā)明的應(yīng)用如下:
本發(fā)明公開了前述涂料、涂料的使用方法在鎂合金加工領(lǐng)域的應(yīng)用。
本發(fā)明還公開了前述鎂合金金屬型鑄造涂料在制備表面光潔無渣氣孔的鎂合金鑄件中的應(yīng)用。鑄件表面或內(nèi)部有氣孔的夾渣稱為渣氣孔。
本發(fā)明最后公開了一種獲得表面光潔無渣氣孔的鎂合金鑄件的方法，為將前述鎂合金金屬型鑄造涂料采用該涂料的使用方法，噴涂到金屬模具表面，獲得涂料處理后的模具；然后再將涂料處理后的模具用于鎂合金鑄件的鑄造。
本發(fā)明涂料發(fā)揮作用的機理為:利用弱酸受熱后脫水變成酸酐，酸酐與鎂液反應(yīng)產(chǎn)生MgO，并與MgO反應(yīng)生成一層致密的釉質(zhì)保護膜。
例如以硼酸為例:硼酸受熱后脫水變成硼酸酐，還原出的硼即與鎂液反應(yīng)產(chǎn)生致密的Mg3B2膜，并生成釉質(zhì)保護膜MgO -B2O3,防止鎂液進一步反應(yīng)。同時CaCO3形成顆粒CaO及CO2氣膜層，保證充型時充型性和透氣性，其反應(yīng)如下式所示:
B203+3Mg — 3Mg0+2B
3Mg+2B — Mg3B2
B203+Mg0 — Mg0.B2O3
本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的涂層涂料用于金屬型重力鑄造生產(chǎn)汽車輪轂，得到的鑄件表面光滑、精度高。該涂層涂料的采用有效地減少了鑄造缺陷，節(jié)省了原料和能源消耗。該涂層涂料價格低廉又環(huán)保，涂層的制備過程簡單，容易操作，易于實現(xiàn)。


圖1:普通涂料生產(chǎn)的鑄件的表面形貌
圖2:本發(fā)明涂料生產(chǎn)的鑄件的表面形貌
圖3:采用本發(fā)明涂層涂料后制備的輪轂
圖4:采用本發(fā)明涂層涂料后制備的輪轂具體實施方式
下面結(jié)合實施例進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，實施例僅用于說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明的范圍。
實施例1
1.涂料的配比如下:
權(quán)利要求
1.一種鎂合金金屬型鑄造涂料，其組成及各組分的質(zhì)量百分比如下:CaCO310%-45%石墨粉5%-25%弱酸1%-15%懸浮劑0.1-10%水余量。
2.如權(quán)利要求1所述的鎂合金金屬型鑄造涂料，其特征在于，CaCO3的粒度小于等于200 目。
3.如權(quán)利要求1所述的鎂合金金屬型鑄造涂料，其特征在于，石墨粉的粒度小于等于200 目。
4.如權(quán)利要求1所述的鎂合金金屬型鑄造涂料，其特征在于，所述弱酸為硼酸。
5.如權(quán)利要求1所述的鎂合金金屬型鑄造涂料，其特征在于，所述懸浮劑為水懸浮劑。
6.權(quán)利要求1-5任一權(quán)利要求所述鎂合金金屬型鑄造涂料的制備方法，為按照所述涂料的組成以及各組分的質(zhì)量百分比進行混合并攪拌均勻。
7.權(quán)利要求1-5任一權(quán)利要求所述鎂合金金屬型鑄造涂料的使用方法，步驟如下: 1)金屬模具的預(yù)熱:金屬模具在250 280°C預(yù)熱，保溫2h以上； 2)噴涂:采用所述涂料在模具內(nèi)表面進行噴涂，然后將模具繼續(xù)升溫至300 350°C，保溫2h以上； 3)冷卻:將模具冷卻到室溫，獲得涂料處理后的模具。
8.權(quán)利要求1-5任一權(quán)利要求所述鎂合金金屬型鑄造涂料、權(quán)利要求7所述涂料的使用方法在鎂合金加工領(lǐng)域的應(yīng)用。
9.權(quán)利要求1-5任一權(quán)利要求所述鎂合金金屬型鑄造涂料在制備表面光潔無渣氣孔的鎂合金鑄件中的應(yīng)用。
10.一種獲得表面光潔無渣氣孔的鎂合金鑄件的方法，為將權(quán)利要求1-5任一權(quán)利要求所述鎂合金金屬型鑄造涂料采用權(quán)利要求7所述涂料的使用方法，噴涂到金屬模具表面，獲得涂料處理后的模具；然后再將涂料處理后的模具用于鎂合金鑄件的鑄造。
全文摘要
本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域，具體涉及一種鎂合金金屬型鑄造涂料及其制備和應(yīng)用。本發(fā)明的鎂合金金屬型鑄造涂料，其組成及各組分的質(zhì)量百分比如下CaCO310%～45%，石墨粉5%-25%，弱酸1%-15%，懸浮劑0.1-10%，余量為水。本發(fā)明的涂料可以有效解決鎂合金易于氧化和燃燒的問題，在鑄造過程中既能保證鑄件成形又能形成保護氣氛，保證鎂合金在充型及凝固過程中不產(chǎn)生反應(yīng)性渣氣孔，可專用于鎂合金金屬型鑄造，生產(chǎn)出的鎂合金鑄件的質(zhì)量遠遠高于普通涂料，并且成本較低，極具市場價值。
文檔編號B22C3/00GK103143673SQ20131010984
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者張俊奇, 石秉鈞, 蘇其燦, 石惠娜, 石文淵 申請人:上海坤孚企業(yè)(集團)有限公司, 福建坤孚股份有限公司