金属型铸造涂料在铝合金铸造中的应用

薛胜蓝

摘要：本次研究对金属型铸造涂料的主要功能及组元特性分析后，对金属型铸造涂料绝热性的影响因素加以研究，对金属型铸造涂料在铝合金铸造中的应用情况进行探析，旨在合理应用金属型铸造涂料于铝合金铸造中，充分发挥出该涂料的应用价值。

关键词：金属型；铸造涂料；铝合金铸造；应用

金属型铸造、砂型铸造涂料进行比较，在冶金性能、铸件表面性能，以及生产效率、经济性等多个方面差异较大，所以当前金属型铸造涂料被广泛应用于铝合金铸造中。需要注意的是，金属型铸造涂料的选择、应用情况，直接关系到铸件的质量，因而应明确涂料绝热性的相关影响因素，合理选择金属型铸造涂料、有效应用该种涂料。

一、金属型铸造涂料的主要功能及组元特性分析

（一）金属型铸造涂料的主要功能

金属型铸造涂料具有保护金属模具、控制型臂界面传热速率，以及保证铸件表面质量、实行铸件脱膜等功能。为提高铸件的整体质量应在合金熔液模具内凝固时，充分发挥出金属型铸造涂料的功能。

（二）金属型铸造涂料的组元特性

当前，市场方面销售的商品类金属涂料类型较多，保温效果、附着力较佳，而储气效果及排气效果并不理想，因而需合理选择石墨粉。需要注意的是，石墨粉的类型非常多，使用的多为自润滑性较佳石墨，该种石墨容易溶于水^[1]。而压力铸造过程使用的石墨具有耐高温及氧化的效果，不足：自润滑性不理想、不易溶于水，将其当作金属型铸造涂料无法达到最佳的脱膜效果。氧化锌保温的同时可提高涂料附着能力，经试验添加氧化锌有助于增加石墨粉的比例，使得涂料层加厚、避免发生脱落情况，并且能够加强涂料层排气效果。

二、金属型铸造涂料绝热性的影响因素研究

（一）涂层厚度因素

通过研究发现，涂层绝热性会受到厚度的影响，280um厚度涂层、绝热性220um涂层比较无较大差异，若为涂层厚度＞280um容易和模具分离、剥落，这时涂层厚度处于160~220um最佳的范围。

（二）涂料成分因素

模具涂料经水、高温粘结剂、耐火材料等构成，各种性能涂料的成分有一定差异。具有绝热性能涂料中存在绝热矿物混合材料云母、滑石粉，以及氧化铝及二氧化钛等，润滑、导热涂料主要经胶体/半胶体石墨为主，可在铸件脱膜、较小的热隔中应用。值得一提的是，绝热涂料作为2种涂料间的制品，在脱膜、绝热方面性能较好。为使涂料骨料达到耐火度的要求，应在正常浇注条件避免产生涂料、熔液反应情况，生产过程中选取涂料时应关注到涂料的润滑、导热率、粒度等性能，以此提高铸件脱膜率、光洁度、绝热性等^[2]。通常情况下涂层表面更粗糙绝热性能更好，究其原因和浇注期间熔液流过模具型腔表面，熔液会在较短时间发生表面张力有关，这时熔液、涂层界面位置能产生一定的孔隙，故此利于提高涂层绝热性能。熔液、涂层接触面积降低，会对传热性能构成中介影响，可促进熔液流动。粗糙耐火颗粒熔液充填腔中，能够连续对熔液表面氧化膜产生作用，从而确保熔液流动的效果；反之，颗粒为光滑涂层的状态、涂层及熔液接触面较大，则会致使涂层传热系数随之改变。

（三）涂层孔隙度因素

涂层绝热性，直接关系到涂层厚度、孔隙度，不容易受到施涂方法、施涂条件因素所影响，这和涂层中孔隙形成程度有关，而该项因素会受到模具型腔表面接触载体水蒸发速度影响。一般多通过喷涂方式施涂，部分时候还会使用刷涂方法处理，比如：浇注系统、冒口区中均可石油刷涂方法进行处理。180°C条件下施涂的效果理想，然而涂料黏度、喷涂设备直接关系到涂料沉积层质量，所以需考虑到上述因素，如果必要可稍偏离最佳施涂温度处理。模具温度较高情况下喷涂，涂料载体水、高温间会产生一定的反应，获取最大涂料孔隙，保证涂料的绝热性能。但是如果模具温度过高的话，则容易引发回弹现象致使涂层无法很好的黏附于型腔表面，此时涂层对于铸型附着力、使用时间的影响较大；温度条件较低状况下施涂，可以确保涂层的时间，不足：该涂层致密性较佳、绝热性能较差，如果温度过度施涂无法达到均匀的要求^[3—4]。模具加热至工作温度，易发生涂层开裂、起皮问题，涂层中的吸收水分处于高温蒸发条件下，出现粘结剂膜龟裂的概率增加。

三、金属型铸造涂料在铝合金铸造中的应用情况探析

（一）在施涂准备工作中的应用

施涂基底关系到涂层性能，新模具施涂前需要做好清洁处理，将润滑油脂、锈斑清除，应用原模具将涂层清理干净。以往，多通过钢丝刷清除模具表面的污渍，这种方法对模具表面磨损比较严重。针对于此，需寻求无损清理方法清洗金属表面，比如：湿化学清洗方法、树脂介质方法^[5]。受到环境因素、成本因素影响，上述方法没有得到很好的应用，当前多使用干冰喷丸法对模具进行清理，在生产过程中使用效果较好，清理后模具通过煤气燃烧嘴加热至320°C左右，较多厂家运用的为预热炉，能在加热参数下对模具预热处理，从而使得模具温度保持均匀的状态。

（二）在涂料准备、操作中的应用

涂料施涂前充分搅拌原装涂料、稀释到达到浓度及黏度的要求，选择波美度检测密度，以便保证涂料的原始性能。若施涂时间过程施涂时应对涂料浓度、黏度，以及涂层厚度、模具温度等加以测定，合理运用专用仪器对涂层厚度、模具温度加以测定。近年来，应用率最高的为喷射技术，喷射装置主要通过空气管道、输管及容器等构成，这一喷射系统结构比较简单，且能够确保喷涂的整体效果，不足：容易产生较多斑点，确保涂层保持平滑的状态。因而相关设计人员设计了专用喷枪，能对扇形喷射面宽度作以调节，并确保喷射强度、流量，进而可以获取均匀的喷雾。此外，喷枪停止工作期间搅拌罐中的涂料，使得涂料于供给管道中循环，有助于控制涂层液骨分层情况的发生率，实时显示涂料的不同性能参数。

（三）在施涂过程中的应用

模具温度冷却至180°C时，采取存在表面活性剂的水熔液稀释涂料，能加强涂层对于模具表面附着方面能力。必要时可借助计算机的作用模拟模具制作，试验、明确模具的相关结构参数，确保达到以此成功铸造的效果。经模拟熔液充填模具、模具内凝固，对在模具应用前的性能作以预测，同时建议模拟涂料施涂对合金铸造充填模具、凝固场、铸件温度场等的影响，然后联系具体情况不断完善施涂工艺^[6]。

结语：涂层厚度、涂料成分、涂层孔隙度等，均为涂料绝热性主要影响因素，为合理应用并发挥出金属型铸造涂料的最大作用，可在施涂准备、涂料准备及操作、施涂过程中有效运用，进而满足工艺的相关要求，铸造出质量达标的铸件，发挥出金属型铸造涂料的作用。

参考文献：

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[6]刘云志，曹帅兵.浅析汽车压铸及铸造铝合金研究[J].建筑工程技术与设计，2018，000(021):941.