[发明专利]镁合金砂型铸造用自硬阻燃转移涂料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种镁合金砂型铸造用自硬阻燃转移涂料及其制备方法，所述的自硬阻燃转移涂料包括以下质量份数的各组分：耐热骨料30～50份；悬浮剂0.5～2.5份；粘结剂1～5份；偶联剂0.2～0.8份；阻燃剂0.5～2.5份；消泡剂0.1～1.5份；防腐剂0.01～0.03份；水50～70份。本发明制备的涂料具有较好的粘附性、涂覆性和阻燃效果，使用过程中不易沉淀。在浇注过程中涂层不易开裂，铸件表面质量好，尺寸精度高，适用于镁合金铸造技术领域。

技术领域

本发明涉及铸造技术领域，尤其涉及一种镁合金砂型铸造用自硬阻燃转移涂料及其制备方法。

背景技术

镁合金是实际应用中最轻的金属材料，具有密度小、比强度比刚度高、减振性好、电磁屏蔽能力强及易于回收等性能特点。被誉为“二十一世纪绿色金属材料”，各工业发达国家高度重视镁合金的研究和开发，并已将镁合金广泛应用于国防军工、航空航天、汽车和电子信息产业等领域。随着近年来节能环保标准的提高，镁合金产品在世界范围内的年增长率已超过20％。

众所周知，镁化学性质活泼，液体镁极易和大气中的氧、氮以及铸型中的水发生反应。反应结果生成的氧化物和氮化物等表面膜的致密度降低，导热性变差，导致反应放出大量热量不能迅速散发出去，致使反应界面上的温度迅速升高，加剧了镁的氧化燃烧，使镁合金铸件表面出现空洞和氧化皮，严重时铸件报废。因此防止浇注过程中镁合金在铸型内的燃烧是提高镁合金铸件表面质量的关键技术之一。在镁合金铸造过程中，一般采取添加采用稀土元素(CN 200510043198.2，CN 201310433255.2)和低质量分数的钙(CN201310297159.X)到镁合金熔体中，使镁合金熔体表面生成致密的保护性氧化膜，从而阻止镁合金燃烧的合金化途径。但在浇注过程中，镁合金熔体会与铸型材料发生反应而降低镁合金阻燃效果。针对上述情况采取向铸型中加入阻燃剂来解决镁合金与铸型反应问题，中国专利文献号为CN 201310562214.3，专利名称为《一种适用于镁合金的激光烧结用覆膜砂材料及其制备方法》，通过向型砂中添加复合阻燃剂来降低镁合金浇注时产生的烧蚀、氧化皮等缺陷。然而，由于在浇注过程中铸型材料与镁合金液通过涂料层间接接触，致使向铸型中加入阻燃剂并不能达到显著的阻燃效果。

镁合金液与涂料层直接接触，由于镁的化学性质活泼，能与许多涂料中的耐火骨料发生化学反应，所以常用的铸钢、铸铁和铝合金的涂料必须经过改进才能用于镁合金。目前普遍采取向涂料中加入阻燃剂来到达阻燃效果。经过对现有技术文献检索发现，中国专利CN 200510060833.8公开了一种镁合金涂料及其制备方法，该涂料化学成份为氧化锌9～13％，石墨粉3～7％，硼酸5～9％，水玻璃3～5％，其余为纯净水。经过实践证明用氧化锌制得的涂料涂层强度较低，耐用性差。同时，在高温作用下，硅凝胶失水开裂，使水玻璃涂层与铸型附着强度降低，导致涂料粘结性变差。中国专利文献号为CN200710058077.4，专利名称为《镁合金铸造涂料制备方法》，采取向涂料中加入硼化物来达到阻燃的效果，但该工艺过程配料、制备程序复杂，制造成本明显偏高。中国专利CN 101391281A公开了一种镁合金金属型低压铸造涂料，该涂料选用不与镁合金液反应的耐热骨料，选用六偏磷酸钠作为粘结剂，并在涂料中加入硼化物作为阻燃剂。实践证明，该技术制备的涂料虽然不与镁液发生反应，但涂料的其他性能不理想。进一步，上述发明专利只能适用于形状简单的金属型铸造，针对于复杂镁合金砂型铸件具有局限性。另一方面，在砂型铸造过程中，在型(芯)造好后将涂料刷、喷或浸于其表面，由于涂料是在无约束的条件下涂敷，在型(芯)的表面会存在刷痕、流淌、堆积等涂料表面缺陷，并且涂料层厚度直接影响铸件特别是复杂细小铸件尺寸精度。因此，当前镁合金砂型铸造阻燃涂料开发已成为制约其应用的关键瓶颈之一。