鑄造用鎂合金金屬型阻燃涂料應(yīng)用探析

侯麗娜

（哈爾濱東安發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限公司黑龍江 哈爾濱 150066）

鑄造用鎂合金金屬型阻燃涂料應(yīng)用探析

侯麗娜

（哈爾濱東安發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限公司黑龍江 哈爾濱 150066）

涂料在金屬型鑄造中極為重要，可通過它調(diào)節(jié)鑄型的熱阻，控制鑄件的冷卻速度，獲得優(yōu)質(zhì)鑄件，但選擇不適當(dāng)，就會(huì)使鑄件產(chǎn)生一系列缺陷，甚至引起成批報(bào)廢。鎂合金作為輕金屬結(jié)構(gòu)材料，在航空航天、交通運(yùn)輸以及3C等產(chǎn)品中的應(yīng)用廣泛，金屬型鑄造是其成型方式之一。金屬型涂料的性能決定鑄件的質(zhì)量，涂料應(yīng)具有較高的強(qiáng)度、適當(dāng)?shù)恼扯群土髌叫缘?。根?jù)涂料的性能選擇骨料、懸浮劑、粘結(jié)劑、載液、阻燃劑等。因此正確選擇和使用涂料是提高鑄件質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。

鎂合金；金屬型；涂料；阻燃

金屬型鑄造是一種重要的鎂合金成型方式，金屬型鑄造和砂型鑄造相比，具有成本低、效率高、表面粗造度值低等特點(diǎn)，在鎂合金鑄造中廣泛應(yīng)用。但由于金屬型沒有透氣性，熱傳遞速度較快，又會(huì)使鑄件產(chǎn)生冷隔、窩氣等缺陷，由于涂料是鑄造輔助材料，毫無疑問涂料技術(shù)的發(fā)展應(yīng)服從和服務(wù)于鑄造技術(shù)發(fā)展的總目標(biāo)。鎂合金金屬型鑄造涂料，具有較強(qiáng)的保溫性、阻燃性、粘結(jié)性和涂覆性，并且具有優(yōu)良的懸浮性，使用過程中不易沉淀，有利于獲得表面光潔、無氧化皺皮的鎂合金鑄件。

1 鑄造用鎂合金金屬型阻燃涂料工藝性能及技術(shù)種類

（1）工藝性能。①懸浮性。懸浮性是涂料的重要工作性能，一般測定方法有相對高度沉降法、沉降儀法和沉降率法。其中量筒法是一種最簡單實(shí)用的方法。一般通過操作工人的經(jīng)驗(yàn)來判定，比較客觀的方法是測定涂料在不同剪切速率下的表觀粘度。懸浮性好的涂料存放期長，涂刷性能好。使用過程中不易沉淀，有利于獲得表面光潔、無氧化皺皮的鎂合金鑄件。②觸變性。觸變性的涂料，靜止后成為凝膠，耐火骨料不易沉淀而有好的穩(wěn)定性，觸變涂料在施加剪切應(yīng)力后涂料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)被破壞，粘度降低，使涂料有良好的涂刷性。③涂刷性。一般通過操作工人的經(jīng)驗(yàn)來判定，比較客觀的方法是測定涂料在不同剪切速率下的表觀粘度。將涂料在低轉(zhuǎn)速（6r/min）下和高轉(zhuǎn)速（60r/min）下的表觀粘度的比值既為涂刷指數(shù)M。采用氣體和熔劑復(fù)合保護(hù)技術(shù)防止鎂合金在熔煉中燃燒，效果十分明顯，相比較目前國外采用的加入六氟化硫氣體防燃技術(shù)，復(fù)合保護(hù)技術(shù)具有無毒性、污染小、成本低的優(yōu)點(diǎn)。

（2）技術(shù)種類。①氧化鎂可以用作鎂合金鑄造涂料的耐火粉料。高鋁礬土在高溫條件下和鎂合金液發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物為Mg2Al3和Mg2Si。當(dāng)阻燃劑的添加量超過4wt.%時(shí)，可以延長高鋁礬土涂料的使用時(shí)間，阻燃劑添加得越多，涂料使用時(shí)間越長。阻燃劑的最佳添加量為6wt.%，超過6wt.%時(shí)，并不能繼續(xù)延長涂料的使用時(shí)間。②其化學(xué)組分質(zhì)量百分比為：滑石粉、硅藻士、粘結(jié)劑、懸浮劑、阻燃劑。粘結(jié)劑可以為水玻璃、硅溶膠或磷酸鋁，懸浮劑可以為凹凸棒粘土、坡縷石粘土等，阻燃劑可以為NH4BF4KBF4、烷基磺酸鈉和硼酸等。③黑色金屬鑄造用的金屬型涂料和其它金屬型涂料一樣，它要求徐料具有足夠的附著強(qiáng)度和高溫強(qiáng)度，以防涂層被金屬液沖走，但它又希望在澆注后與工件的附著強(qiáng)度要低，以利于鑄件出模和模具的清理。它和其它一切涂料一樣，必須要有良好的涂敷工藝性能，涂料內(nèi)部要有良好的觸變結(jié)構(gòu)，使之表現(xiàn)出良好的觸變性能，才能保證涂料具有良好的工藝性能。

2 鑄造用鎂合金金屬型阻燃涂料應(yīng)用

（1）阻燃鎂合金有巨大的發(fā)展?jié)摿Α鹘y(tǒng)阻燃材料，廣泛采用含鹵聚合物或含鹵阻燃劑組合而成的阻燃混合物但是一旦發(fā)生火災(zāi)，由于熱分解和燃燒，會(huì)產(chǎn)生大量的煙霧和有毒的腐蝕性氣體，從而妨礙救火和人員疏散、腐蝕儀器和設(shè)備。鎂是一種高性能輕型結(jié)構(gòu)性材料，與其他材料相比，具有許多優(yōu)點(diǎn)。鎂的比重小，比鋁輕，與塑料相近。鎂合金的密度為鋁合金的64%、鋼的23%，而強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度均比鋁合金高，鎂合金的減震性好，能承受較大的沖擊振動(dòng)負(fù)荷，具有良好的切削加工和拋光性能，易于鑄造。阻燃鎂合金通過向鎂合金中添加合金元素，使其在熔煉過程中自動(dòng)生成保護(hù)性氧化膜，這樣將大大降低設(shè)備及工藝的復(fù)雜程度，也不會(huì)對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。鎂合金鑄件廣泛應(yīng)用在汽車制造、航空航天、通訊、光學(xué)儀器和計(jì)算機(jī)，特別適用于大型、薄型、近凈形的箱體、框架、壁板和汽車車身等零件。

（2）鎂合金是迄今在工程中應(yīng)用的最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料。鎂合金剛度強(qiáng)度不亞于鋁，具有很好的抗震性、防電磁性、導(dǎo)熱導(dǎo)電性，同時(shí)鎂的價(jià)格比鋁低，無污染可以全回收。鎂合金化學(xué)性質(zhì)活潑，液態(tài)的鎂極易和大氣中的氧氣、氮?dú)饧拌T型中的水發(fā)生反應(yīng)，結(jié)果在鑄件表面出現(xiàn)孔洞或氧化皺皮，降低鑄件表面質(zhì)量，給生產(chǎn)企業(yè)帶來很大的壓力。和其他金屬相比，鎂及其合金有很多突出的工藝及性能特點(diǎn)。金屬型涂料普通的砂型鑄造已不能滿足鑄造生產(chǎn)的需求，更多的特種鑄造，以其精度高、抗損壞型好、成本低等優(yōu)點(diǎn)先后被大規(guī)模的使用，其中金屬型鑄造以其工藝性能高、工序簡單、鑄件表面光潔度高的優(yōu)點(diǎn)被越來越多的使用。例如，其密度小，是所有結(jié)構(gòu)金屬中密度最小的一種；在鎂中加入不同的金屬元素能夠形成一系列具有各種性能的合金；熔點(diǎn)低，容易進(jìn)行熱成形，且能耗較低；用作結(jié)構(gòu)件時(shí)具有質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高、減震和抗沖擊性能好、易切削加工、不易老化；有良好的導(dǎo)熱性、無磁、電磁屏蔽能力強(qiáng)等特點(diǎn)。

3 結(jié)束語

總之，鑄造鎂合金涂料比普通的砂型鑄造已不能滿足鑄造生產(chǎn)的需求。鑄造鎂合金涂料以其精度高、抗損壞型好、成本低等優(yōu)點(diǎn)先后被大規(guī)模的使用，其中金屬型鑄造以其工藝性能高、工序簡單、鑄件表面光潔度高的優(yōu)點(diǎn)被越來越多的使用。

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TG221.1

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2016-5-21