铸造用镁合金金属型阻燃涂料应用探析

侯丽娜

（哈尔滨东安发动机（集团）有限公司黑龙江 哈尔滨 150066）

铸造用镁合金金属型阻燃涂料应用探析

侯丽娜

（哈尔滨东安发动机（集团）有限公司黑龙江 哈尔滨 150066）

涂料在金属型铸造中极为重要，可通过它调节铸型的热阻，控制铸件的冷却速度，获得优质铸件，但选择不适当，就会使铸件产生一系列缺陷，甚至引起成批报废。镁合金作为轻金属结构材料，在航空航天、交通运输以及3C等产品中的应用广泛，金属型铸造是其成型方式之一。金属型涂料的性能决定铸件的质量，涂料应具有较高的强度、适当的粘度和流平性等。根据涂料的性能选择骨料、悬浮剂、粘结剂、载液、阻燃剂等。因此正确选择和使用涂料是提高铸件质量的重要环节。

镁合金；金属型；涂料；阻燃

金属型铸造是一种重要的镁合金成型方式，金属型铸造和砂型铸造相比，具有成本低、效率高、表面粗造度值低等特点，在镁合金铸造中广泛应用。但由于金属型没有透气性，热传递速度较快，又会使铸件产生冷隔、窝气等缺陷，由于涂料是铸造辅助材料，毫无疑问涂料技术的发展应服从和服务于铸造技术发展的总目标。镁合金金属型铸造涂料，具有较强的保温性、阻燃性、粘结性和涂覆性，并且具有优良的悬浮性，使用过程中不易沉淀，有利于获得表面光洁、无氧化皱皮的镁合金铸件。

1 铸造用镁合金金属型阻燃涂料工艺性能及技术种类

（1）工艺性能。①悬浮性。悬浮性是涂料的重要工作性能，一般测定方法有相对高度沉降法、沉降仪法和沉降率法。其中量筒法是一种最简单实用的方法。一般通过操作工人的经验来判定，比较客观的方法是测定涂料在不同剪切速率下的表观粘度。悬浮性好的涂料存放期长，涂刷性能好。使用过程中不易沉淀，有利于获得表面光洁、无氧化皱皮的镁合金铸件。②触变性。触变性的涂料，静止后成为凝胶，耐火骨料不易沉淀而有好的稳定性，触变涂料在施加剪切应力后涂料的内部结构被破坏，粘度降低，使涂料有良好的涂刷性。③涂刷性。一般通过操作工人的经验来判定，比较客观的方法是测定涂料在不同剪切速率下的表观粘度。将涂料在低转速（6r/min）下和高转速（60r/min）下的表观粘度的比值既为涂刷指数M。采用气体和熔剂复合保护技术防止镁合金在熔炼中燃烧，效果十分明显，相比较目前国外采用的加入六氟化硫气体防燃技术，复合保护技术具有无毒性、污染小、成本低的优点。

（2）技术种类。①氧化镁可以用作镁合金铸造涂料的耐火粉料。高铝矾土在高温条件下和镁合金液发生反应，反应产物为Mg2Al3和Mg2Si。当阻燃剂的添加量超过4wt.%时，可以延长高铝矾土涂料的使用时间，阻燃剂添加得越多，涂料使用时间越长。阻燃剂的最佳添加量为6wt.%，超过6wt.%时，并不能继续延长涂料的使用时间。②其化学组分质量百分比为：滑石粉、硅藻士、粘结剂、悬浮剂、阻燃剂。粘结剂可以为水玻璃、硅溶胶或磷酸铝，悬浮剂可以为凹凸棒粘土、坡缕石粘土等，阻燃剂可以为NH4BF4KBF4、烷基磺酸钠和硼酸等。③黑色金属铸造用的金属型涂料和其它金属型涂料一样，它要求徐料具有足够的附着强度和高温强度，以防涂层被金属液冲走，但它又希望在浇注后与工件的附着强度要低，以利于铸件出模和模具的清理。它和其它一切涂料一样，必须要有良好的涂敷工艺性能，涂料内部要有良好的触变结构，使之表现出良好的触变性能，才能保证涂料具有良好的工艺性能。

2 铸造用镁合金金属型阻燃涂料应用

（1）阻燃镁合金有巨大的发展潜力。传统阻燃材料，广泛采用含卤聚合物或含卤阻燃剂组合而成的阻燃混合物但是一旦发生火灾，由于热分解和燃烧，会产生大量的烟雾和有毒的腐蚀性气体，从而妨碍救火和人员疏散、腐蚀仪器和设备。镁是一种高性能轻型结构性材料，与其他材料相比，具有许多优点。镁的比重小，比铝轻，与塑料相近。镁合金的密度为铝合金的64%、钢的23%，而强度和疲劳强度均比铝合金高，镁合金的减震性好，能承受较大的冲击振动负荷，具有良好的切削加工和抛光性能，易于铸造。阻燃镁合金通过向镁合金中添加合金元素，使其在熔炼过程中自动生成保护性氧化膜，这样将大大降低设备及工艺的复杂程度，也不会对环境造成严重污染，具有巨大的发展潜力。镁合金铸件广泛应用在汽车制造、航空航天、通讯、光学仪器和计算机，特别适用于大型、薄型、近净形的箱体、框架、壁板和汽车车身等零件。

（2）镁合金是迄今在工程中应用的最轻的金属结构材料。镁合金刚度强度不亚于铝，具有很好的抗震性、防电磁性、导热导电性，同时镁的价格比铝低，无污染可以全回收。镁合金化学性质活泼，液态的镁极易和大气中的氧气、氮气及铸型中的水发生反应，结果在铸件表面出现孔洞或氧化皱皮，降低铸件表面质量，给生产企业带来很大的压力。和其他金属相比，镁及其合金有很多突出的工艺及性能特点。金属型涂料普通的砂型铸造已不能满足铸造生产的需求，更多的特种铸造，以其精度高、抗损坏型好、成本低等优点先后被大规模的使用，其中金属型铸造以其工艺性能高、工序简单、铸件表面光洁度高的优点被越来越多的使用。例如，其密度小，是所有结构金属中密度最小的一种；在镁中加入不同的金属元素能够形成一系列具有各种性能的合金；熔点低，容易进行热成形，且能耗较低；用作结构件时具有质量轻、比强度高、减震和抗冲击性能好、易切削加工、不易老化；有良好的导热性、无磁、电磁屏蔽能力强等特点。

3 结束语

总之，铸造镁合金涂料比普通的砂型铸造已不能满足铸造生产的需求。铸造镁合金涂料以其精度高、抗损坏型好、成本低等优点先后被大规模的使用，其中金属型铸造以其工艺性能高、工序简单、铸件表面光洁度高的优点被越来越多的使用。

[1]高葛.金属型铝矾土涂料的研制[J].西安航空技术高等专科学校学报，2004（01）.

[2]刘振伟，唐建新.不同耐火填料对消失模铸造涂料性能的影响[J].铸造，2008（12）.

[3]梁贺，李增民.消失模涂料概述[J].河北工业科技，2007（06）.

TG221.1

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1004-7344（2016）16-0254-01

2016-5-21