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1、重力和低压铸造涂料的开发和应用1 前 言金科福士科有色冶金材料有限公司是英国Foseco公司在中国大陆的第一家合资企业。在全球,Foseco的名字始终是熔融金属工业的创新、优质和服务的象征。本公司从1994年2月份合资以来,陆续引进了具有国际先进水平的当代铝工业熔炼铸造所必不可少的熔剂、添加剂、铝钛硼丝、陶瓷泡沫过滤板、耐火材料、高温涂料和在线除气装置的生产技术和设备,产品面向中国及东南亚地区。目前,除熔剂和添加剂已全面供应市场外,1995年我们着重对铝及铝合金铸造业开发了一系列新产品,包括全套重力和低压铸造涂料、流道涂料、低压
2、铸造升液管涂料、坩埚炉熔炼用的片状除气剂、覆盖除渣剂和低温除渣剂。现这些产品均已完成实验室试验和工业化试验,并已全面投放市场。本文将重点介绍重力和低压铸造涂料的开发和应用。自从重力铸造和低压铸造法问世,人们就认识到金属型涂料的重要意义。选择和有控制地应用最佳的金属型涂料,或将涂料进行合理的组合,如同金属型设计、金属的处理及浇注系统一样,对生产精美的铸件起着重要的作用。2 涂料的功能和特性金属型涂料的基本作用有:·保护金属模具,延长模具寿命;·利于铸件脱模,防止粘结和氧化物堆积;·控制由铸造合金向金属模具传递的热流。·改善铸件表面
3、光洁度。由于生产质量优良的铸件需要控制铸造合金充填金属型腔和在金属型腔内凝固的全过程,因此金属型涂层的最重要的功能无疑是使金属型具有绝热层并控制热流由铸造合金向金属型腔内的传递。涂料的绝热性主要取决于三个关键因素:(1)涂料成分;(2)涂层厚度;(3)涂层孔隙度。2.1 涂料成分金属型涂料目前主要是以水为载体,加入高温粘结剂和耐火填料。绝热涂料含有绝热矿物混合料,涂料中的填料在铝合金的正常温度下应有足够的耐火度,保证其不发生化学变化,基本上只是物理作用。金属型铸造者在选择用于所生产的具体铸件的涂料或涂料成分时,需要考虑的最关键的
4、涂料性能是:导热率、粒度、润滑性,以保证铸件易于脱型和表面光洁,并保证涂层有较高的绝热性以防止铸件浇不足。目前配制绝热涂料的主要成分是氧化铝、滑石粉、云母、硅藻土和氧化钛,这些矿物质均具有很高的绝热性。2.2 涂层的厚度图1为我们所生产的绝热涂料涂层厚度与其绝热性的关系曲线,该图表明,300μm厚度的涂层,其绝热重力和低压铸造涂料的开发和应用性并不比200μm的涂层提高很多,且由于超过300μm的涂层极易与金属型分离而剥落,故涂层的最佳厚度应为150～250μm。 图1 涂层厚度与绝热性的关系曲线2.3 涂层的孔隙度涂层孔隙度的
5、形成主要取决于与金属型型腔表面接触的载体水的蒸发速度,即取决于涂覆方法和涂覆条件。一般在铸型温度为170～200℃时进行涂覆常能获得最佳的结果。现在大多数铸造厂涂料的使用还是采用在生产现场人工搅拌,然后倒出一部分稀释使用,由于人为因素很多,常常导致涂料成分比例失调,有时也导致粘结剂的比例失调,使金属型保温性能不均匀和涂层脱落。国外许多厂目前已在生产现场设立中心搅拌站,涂料在中心搅拌站内稀释并一直保持搅拌状态,这样保证其成分均匀一致,从而使涂层在模型上的沉积均匀一致。在较高的金属型温度进行涂覆时,由于涂料的载体水与高温金属之间反应
6、强烈,通常能获得很大的孔隙度,这时涂层的绝热性自然很好,但涂层对铸型的附着力及寿命均很低,这是因为过高的金属温度会引起强烈“回弹”,使涂层难以粘附到金属型型腔表面上的缘故。相反,型温较低时虽然涂层寿命较高,但这种涂层致密,绝热性很差,而且过低的金属型涂覆温度会形成涂层“堆积”,当金属型加热到工作温度时就会产生涂层开裂和起皮的缺陷。3 涂料的开发和应用金科福士科合资公司目前开发的金属型涂料产品主要有:绝热涂料,润滑/导热涂料和半绝热涂料。3.1 绝热涂料产品贸易名称为DYCOTE34,DYCOTE39和DY-COTE140。该系列
7、产品配方全部由英国Foseco公司提供,利用国内原料进行加工配制。DYCOTE34涂料颗粒相对较粗,但绝热性能好,经久耐用,极适合于细薄截面铸件和大平面铸件,其独特的颗粒形貌在模具表面形成“锯齿形”边缘(见图2),具有非常有用的功能,既可以“撕裂”或“刺穿”在熔融铝表面形成的氧化膜,改善金属的流动性,使流入模腔内的铝具有更完善的熔融性,又利于空气逸出。涂层厚度为200～280μm时,空气间隙形成的瞬时变化如图3所示,从图3可见,由于涂料的绝热性,空气间隙在很短的时间内即趋于稳定,气隙的形成也为防止铸件欠铸和脱模提供了有利的条件。
8、正确仔细地应用DYCOTE34可以防止铸造时铸件缺肉和冷隔。 图2DYCOTE34涂料颗粒形貌示意图图3 空气间隙瞬间变化曲线DYCOTE140是一种润滑的、中高级绝热涂料,极其通用,常用于小型或中等截面的铸模,如活塞件,小型的汽车轮毂、摩托车轮毂等,该种涂料
