金属型铸造涂料在铝合金铸造中的应用

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20 0 3年第 3期

金属型铸造涂料在铝合金铸造中的应用桂全红 (圳市民营企业管理办公室 5 8 3 )深 1 0 1

摘

要对金属型铸造涂料成分、功能、用和实际操作工艺做了介绍。应 涂料金属型铝合金A p i a i n o e a o d Co tng i l m i m s i plc to f M t lM l a i n A u nu Ca tng

关键词

Gu u n o g i ahn Q

( h n h n Prv t tr rs a a e n fc ) S e z e ia eEn e p ie M n g me tOfie

金属型铸造和砂型铸造相比，有较好的冶金性具能和铸件表面性能、尺寸公差小、生产率高、生产中在经济性好等优点，因而在铝合金铸造生产中获得了广泛应用。但是由于金属铸模传热速度快，使铸件产会生不同的金属流场和不同凝固方式等许多问题。因此，涂料的选择和正确使用是提高铸件质量至关重要的环节。

中选择涂料时，们最关心的性能是：人润滑性、导热率和粒度，以保证铸件容易脱型和表面光洁度，保证并涂层有高的绝热性，防止铸件边缘缺肉。一

般来说，层表面越粗糙，有的绝热性能就涂具

愈好，因为在浇注过程中，当熔液流过模具型腔表面时，由于熔液的瞬时高表面张力而在熔液与涂层界面

处形成空隙，而使涂层获得最大的绝热性能。熔液从与涂层间的接触面积较小会显著减小传热作用，因而有助于熔液的流动。另外，糙的耐火颗粒在熔液充粗填型腔时可连续不断地破坏熔液表面的氧化膜，而从

1涂料的功能金属型铸造涂料的基本作用可以概括为以下几个方面：

1保护金属模具 )

提高熔液的流动能力。相反，由细颗粒形成的光滑涂层和熔液的接触面积增大，因而使涂层的传热系数增大。 2 2涂层厚度 .

2有利于铸件脱模 ) 3提高铸件表面质量 ) 4改善铸件的成形 ) 5控制型壁界面的热传递速率 )要提高铸件的质量，必须有效控制合金熔液在就模具内凝固的全过程，因此模具涂层最重要的功能便

图 1所示为涂层绝热性与涂层厚度的典型关

系曲线。图说明：层的绝热性随厚度而增加，不是该涂但线形增加。如 3 0 m厚度的涂层，绝热性并不比 0￣其 2 0 m的涂层大多少，外涂层厚度超过 3 0 m左 0￣另 0￣

是在模具内腔表面形成绝热层，制高温熔液向模具控的热传递速率。2影响涂层绝热性的因素涂层的绝热性主要取决于三个因素，:料成即涂分、层厚度和涂层的孔隙度。涂 2 1涂料成分 .

右，涂层极易与模具分离而剥落，因此，层的厚度有涂一

个最佳的范围，验表明一般在 1 0 m~2 0 m左经 5 5

右。

模具涂料主要由作为载体的水、温粘结剂 (高通常是水玻璃 )和耐火材料等配制而成。不同性能的涂料，成分又有所不同。绝热性能的涂料含有绝热矿物

混合材料，如滑石粉、云母、藻土、氧化钛、硅二氧化铝等；润滑和导热涂料成分通常以胶体或半胶体石墨为

涂层厚度/

图 1涂层厚度与绝热性能关系

基，于铸件脱模和减小热隔；热涂料是介于前两用绝种涂料之间的涂料制品，具有良好的脱模性能和绝热性能。

2 3涂层的孔隙度 .

涂层的绝热性不但取决于涂层的厚度，而且取决

于涂层本身的孔隙度。涂层的孔隙度在很大程度上受到所采用的施涂方法和条件的影响，因为涂层中孔隙的形成程度基本上取决于模具型腔表面接触载体水

涂料的骨料应有足够的耐火度，在正常的浇注温度下，证涂料和熔液不发生化学反应。在实际生产保

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铸造工程 型材料造的蒸发速度。最常用的模具涂料施涂方法是喷涂，但有时采用刷涂施涂，在浇注系统和冒口区中。如

分布在模具的各个部位，多厂家使用专用的预热许

炉，严格控制加热参数下预热模具，在以保证模具温度均匀。

在 1 O 0 右进行施涂， 7~2 0C左常能获得最佳的涂覆效果。涂料粘度和喷涂设备对涂料沉积层的质量但也有影响，因此，据涂料粘度和喷涂设备的不同，根有

施涂时，具温度通常应先冷却到 1 0C左右，模 8第一

层 (底 )料通常采用含表面活性剂的水溶液或基涂

时有必要稍稍偏离一点该最佳施涂温度。模具温度较高时进行喷涂，料的载体水与高温之间会反应强涂烈，通常，获得很大的涂料孔隙度，层的绝热性能能涂会更好。但由于过高的模具温度会引起强烈的“回

高度稀释的涂料，这样可提高涂层对模具表面的附着力。

2涂料准备和操作：料施涂前， )涂应将原装涂料

搅拌均匀，稀释至所需的浓度和粘度，用玻美度并使测密度及供应商提供的其他指标，可对涂料的原始就

弹”使涂层很难粘附到型腔表面上，使涂层对铸型，致的附着力及寿命都会降低。 相反，较低的温度施涂时，然涂层寿命较高，虽但这种涂层较致密，热性变差，且过低的施涂温度绝而

性能给予较好的控制。如果施涂时间较长，在施涂过程中，需定时测量和调整涂料的粘度和浓度、层还涂厚度以及模具温度。目前在线测量涂层厚度及模具实时温度的专用仪器已被广泛应用。 目前用得最广的施涂技术是喷射法，喷射装置由容器、管和压缩空气管道组成。这种喷射系统结构输简单，喷涂效果较好，它缺乏控制时会产生大量“但斑

会使涂层不均匀，成补丁状。当模具加热到工作温形度时，产生涂层开裂和起皮缺陷，且涂层中吸收会并

的水分在高温蒸发时，还会使粘结剂膜龟裂。3涂料的施涂

对于一个特定的铸件，果模具涂料选择合适，如

点”使涂层变得不平滑。现在有人设计出专用喷枪，,这种喷枪可调节扇形喷射面的宽度，射强度和流喷量，获得微细而均匀的喷雾。也有人研制一种当喷可

施涂操作是稳定和受到控制的，理论上讲，一定从则能获得合格的铸件。然而在实际铸造过程中，涂操施作往往被认为是变动性最大的一个环节。所以，心精做好模具的涂前准备和涂料准备以及选好所采用的施涂工具，显得非常重要。

枪不工作时，它不但能搅拌罐中的涂料而且能使涂料在涂料供给管道中再循环的设备，而有助于在工作从中防止涂料的液固分层，能实时显示涂料各种性能并参数。 4计算机模拟在施涂工艺中的应用计算机模拟可以在模具制作

之前，试验和确定模

1涂料施涂前准备：涂基底对于涂层的性能是 )施极其重要的。新模具施涂前必须进行彻底的清洗，除

去所有的润滑油脂和锈斑，已经使用过的模具必须将原有的涂层彻底清除掉。统的清理模具方法是用钢传丝刷清除表面污垢。方法常使模具表面过度磨损或该在模具表面产生细小裂纹。因此，人们都在寻找新的无损清理方法，以清洗金属表面。这些方法包括湿用

具的各种各样的结构参数和工艺参数，提高设计制作模具和采用铸造工艺的一次成功率。通过熔液充填模具和在模具内的凝固过程模拟，而找到最佳工艺，从

帮助人们在制作模具之前预测模具的使用性能。料涂的类型和施涂方法对铸造合金充填模具过程、固凝场、以及铸件和温度场的影响，计算机模拟的重要是一

化学清洗法和树脂介质法。由于环境污染以及费用但太高，尚未在工业上获得广泛应用。近来，一种用干有冰 (氧化碳 )二喷丸法清理模具的技术，实际生产中在正在被大家接受。清理后的模具应均匀加热到 3 0 0~

部分。用计算机可以模拟出不同涂料以及涂层厚如

3 0C左右，热方法常采用煤气燃烧嘴，火焰均匀 5加使

度对铸件温度场的影响，们结合实际就可以对优化人施涂工艺提供有效的帮助。

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