[发明专利]一种用于铝合金铸造模具的防腐涂层及其制备工艺

说明书

本发明公开了一种用于铝合金铸造模具的防腐涂层，所述防腐涂层为利用水热法工艺在铝合金铸造模具表面反应生成的一种致密的无机硅酸盐矿物涂层，本发明所述的用于铝合金铸造模具表面强化的无机硅酸盐防腐涂层耐熔融铝合金腐蚀、抗热震性能好、制备工艺简单、成本较低，适合型腔复杂的压铸模具。

技术领域

本发明涉及模具铸造技术领域，更具体的说是涉及一种用于铝合金铸造模具的防腐涂层及其制备工艺。

背景技术

铝合金压铸是利用高压将熔融的铝合金高速压入一精密的金属模具型腔内，铝合金液体在压力的作用下凝固形成铸件的一种铸造法。压铸模具作为压铸生产的关键装备，它的性能及使用寿命直接影响铝合金铸件的质量和成本。但铝合金压铸模具的工作条件非常恶劣，容易与熔融铝合金直接接触引起腐蚀，或者模具工作过程中反复受到热态金属加热和冷却介质冷却的交替作用引起的热疲劳而产生裂纹，腐蚀和裂纹是压铸模具最常见的失效形式。虽然可以通过调整模具材料的合金成分来提高模具的性能和使用寿命，但目前其性能和使用寿命都有待进一步提高。

压铸模具最常见的失效形式大部分都是模具工作表面的失效形式，若对铝合金压铸模具进行适当的表面处理，可大幅提高模具的耐腐蚀和耐热疲劳性能，从而可以提高模具的质量、延长模具的使用寿命。目前，铝合金压铸模具基本上都需要经过氮化处理，氮化处理在一定程度上提高了模具工作表面的耐腐蚀性和耐热疲劳性能，但模具的使用寿命还有待进一步提高，进而进一步降低压铸的生产成本。

因此，如何提供一种以低成本提高铝合金铸造模具质量、延长其使用寿命的工艺是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于解决现有铝合金铸造模具的耐腐蚀性能不理想，以及在压铸过程中受到频繁的冷热循环导致模具表面易产生微裂纹的技术问题，为了实现上述目的，本发明提供了一种在铝合金铸造模具的工作表面制备无机硅酸盐防腐涂层及该防腐涂层的制备工艺，本发明采用如下技术方案：

一种用于铝合金铸造模具的防腐涂层，所述防腐涂层为利用水热法工艺在铝合金铸造模具表面反应生成的一种致密的无机硅酸盐矿物涂层。

优选的，在上述一种用于铝合金铸造模具的防腐涂层中，所述防腐涂层的厚度为1-10μm。

上述技术方案的有益效果是：该厚度的防腐涂层能有效防护铝液的腐蚀和冲刷，过薄的涂层不能足够保护模具受腐蚀；过厚的涂层容易在使用过程中受到热震的影响而剥离。

优选的，在上述一种用于铝合金铸造模具的防腐涂层中，所述无机硅酸盐矿物涂层为辉石族硅酸盐，比如霓石(NaFeSi₂O₆)、钙铁辉石(CaFeSi₂O₆)等。

上述技术方案的有益效果是：由模具材质铁元素在碱性的氧化条件下，与溶解的二氧化硅在模具表面反应生成辉石族硅酸盐薄膜，硅酸盐薄膜硬度为6级，密度为3.2-3.6g/cm³。

本发明还公开了一种用于铝合金铸造模具防腐涂层的制备工艺，包括以下步骤：

(1)将预处理铝合金铸造模具置于含有二氧化硅的碱性溶液中，预处理表面完全与反应液接触，于高温下反应一段时间；

(2)自然降温至室温，将铝合金铸造模具取出，用去离子水冲洗，自然晾干即可。

优选的，在上述一种用于铝合金铸造模具防腐涂层的制备工艺中，步骤(1)中所述碱性溶液的浓度为0.1-10M，并且所述碱液为氢氧化钠或氢氧化钙溶液。

上述技术方案的有益效果是：碱性溶液浓度低，反应较慢，但所生成的硅酸盐涂层表面光滑；碱性溶液浓度高，反应较快，硅酸盐晶体颗粒度大，表面较粗糙，在实际应用过程中可以根据实际情况对碱液浓度在上述范围内进行调节。