專利名稱：用于消失模鑄造鎂合金表面復(fù)合改性的材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬表面改性以提高防腐性、耐磨性等技術(shù)領(lǐng)域，涉及的 是一種通過消失模鑄造工藝，在鎂合金表面形成一層合金化/陶瓷化復(fù)合層 的材料及制備方法，具有成本低、工藝簡(jiǎn)單、容易操作等優(yōu)點(diǎn)。
背景技術(shù)：
消失模鑄造是一種經(jīng)濟(jì)有效的生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)近凈形、復(fù)雜鑄件的綠色鑄造 工藝，是目前發(fā)展最快的新型鑄造工藝，在歐洲和北美消失模鑄造己成為 生產(chǎn)汽車鋁合金缸體、缸蓋、變速箱殼體和進(jìn)氣歧管等產(chǎn)品的主要成形工 藝。最近幾年，真對(duì)鎂合金的消失模鑄造技術(shù)進(jìn)行了大量的研究，并已取 得了不少成果。由于鎂合金消失模鑄造的主要對(duì)象應(yīng)該是復(fù)雜零件，精確 成形零件表面大部分是非加工面，且工作環(huán)境比較惡劣，因此如何提高消 失模鑄造鎂合金表面的耐磨性，耐蝕性能至關(guān)重要。
目前鎂合金表面防腐處理主要有陽極氧化、微弧氧化、激光輔助處理 技術(shù)、離子注入等。陽極氧化、微弧氧化層相對(duì)較薄，防腐效果差，激光 處理不適合復(fù)雜鑄件，離子注入成本較高，因此傳統(tǒng)的處理方法對(duì)消失模 鑄造鎂合金鑄件都有其一定的局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于消失模鑄造鎂合金表面復(fù)合改性的材 料及其制備方法，在消失模鑄造鎂合金的同時(shí)，可以通過表面合金化、陶 瓷化改變鑄件表面成份來提高耐蝕性能。本發(fā)明提供的一種用于鎂合金表面復(fù)合改性的材料，其組分及質(zhì)量百 分比為-
玻璃粉30% 50%，金屬粉末10%~15%，消泡劑0.4%~0.6%,粘結(jié)劑 2.0% 4.0%，余量為水；
所述玻璃粉為熔點(diǎn)為350°C~500°C;
所述金屬粉末為鋁粉、鋅粉中的至少一種，其粒度大小150~300目； 所述消泡劑為聚二甲基硅氧垸、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚和聚氧丙烯甘油醚 中的任一種；
所述粘結(jié)劑為聚乙烯醇或羧甲基纖維素鈉。
在上述技術(shù)方案中，還可以在金屬粉末中加入鈣、鋯元素，以細(xì)化晶粒。
上述用于鎂合金表面復(fù)合改性的材料的制備方法，其步驟包括
(1 )用水溶解粘結(jié)劑，水溫60°C~70°C,然后將玻璃粉和消泡劑加 入到水中，用攪拌機(jī)攪拌；
(2)再將粘結(jié)劑溶液加入到玻璃粉溶液中，最后添加金屬粉末，攪 拌均勻。
本發(fā)明篩選了多種合金化、陶瓷化物質(zhì)，采用固溶度較大、熔點(diǎn)較低 的材料體系，可以在鎂合金表面形成比較致密的合金化層，選擇Ca、 Zr等 強(qiáng)烈細(xì)化晶粒的元素使鎂合金表面組織細(xì)化，提高表面硬度和耐蝕性；選 用低溫玻璃粉用作陶瓷化材料，配制性能優(yōu)異的特種材料。然后刷涂在泡 沫模樣表面以用作鎂合金表面合金化/陶瓷化，并且可以改變材料的成分和 澆注的工藝參數(shù)來改變合金表層組織。消失模鑄造時(shí)，在負(fù)壓作用下熔體 向特種材料滲透，在熱作用下，合金化物質(zhì)開始熔化、擴(kuò)散和基體發(fā)生反 應(yīng)生成合金化層，玻璃粉受熱發(fā)生玻璃化在鑄件表面形成致密的陶瓷層， 復(fù)合層的厚度可以達(dá)到300um以上，這樣就可以起到合金化、陶瓷化的雙
4層防腐效果。本工藝設(shè)計(jì)合理，參數(shù)易于控制，成本低。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)是合金化、陶瓷化特種材料的配制，由于涂刷在泡 沫模樣表面用作合金化、陶瓷化，所以材料要具有一定的粘接強(qiáng)度，并且 透氣性能好。制備時(shí)將各種粉末狀物質(zhì)按所需比例稱取，先用水稀釋，再
加入粘結(jié)劑溶液攪拌15 20分鐘后使用，30 4(TC烘干式樣，最后浸涂消失 模涂料5 10秒后取出，干燥后可進(jìn)行澆注。 一般泡沫摸樣要浸涂2次或 者3次。
通過借助以下實(shí)施例將更加詳細(xì)說明本發(fā)明，且以下實(shí)施例僅是說明 性的，本發(fā)明并不受這些實(shí)施例的限制。 實(shí)施例l:
取鉛鋅系玻璃粉(按質(zhì)量分?jǐn)?shù)PbO:ZnO:Na20-7:2:l， 800目)50。/。(50g)， 金屬鋁粉10。/。(10g， 150目)，聚氧丙烯甘油醚消泡劑0.6% (0.6g)，聚乙 烯醇粘結(jié)劑3.0% (3g)，余量為水。
實(shí)施例2:
取硼酸鹽玻璃粉(按質(zhì)量分?jǐn)?shù)B2O3:ZnO:SiO2=9:0.5:0.5， 1200目) 30%(30g),金屬鋁粉10% (10g， 200目)，鋅粉5% (5g, 200目)，聚氧乙 烯聚氧丙醇胺醚消泡劑0.4% (0.4g)，羧甲基纖維素鈉粘結(jié)劑4.0% (4g)， 余量為水。
實(shí)施例3:
取磷酸鹽玻璃粉(按質(zhì)量分?jǐn)?shù)P205:ZnO:MgO-6:2:2， 800 @)40%(40g)， 鋅粉13% (13g， 300目)，二甲基硅氧垸消泡劑0.5% (0.5g)，聚乙烯醇粘 結(jié)劑2% (2g)，余量為水。實(shí)施例4:
取鉛鋅系玻璃粉(按質(zhì)量分?jǐn)?shù)P205:ZnO:Mg06:2:2， 800目)45。/。(45g)， 金屬鋁粉12% (12g， 150目)、鈣粉0.5% (0.5g)，聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚 消泡劑0.4% (0.4g)，聚乙烯醇粘結(jié)劑3% (3g),余量為水。
實(shí)施例5:
取硼酸鹽玻璃粉(按質(zhì)量分?jǐn)?shù)B2O3:ZnO:SiO2=9:0.5:0.5， 1000目) 35%(35g)，鋅粉10% (10g， 150目)，鋯粉0.5% (0.5g)，聚二甲基硅氧烷 消泡劑0.5% (0.5g)，聚乙烯醇粘結(jié)劑2% (2g)，余量為水。
以上實(shí)例的操作步驟相同首先用水溶解粘結(jié)劑，水溫60°C~70°C。 然后將稱好的玻璃粉和消泡劑緩慢放入水中，用攪拌機(jī)攪拌。再將粘結(jié)劑 溶液加入到玻璃粉溶液中，最后添加金屬鋁粉，攪拌15 20分鐘，刷涂在 泡沬模樣表面，然后烘干G0 4(TC)，最后浸涂消失模涂料5 10秒后取 出，干燥后進(jìn)行澆注。在負(fù)壓和熱作用下，可以在鎂合金表面形成致密合 金化、陶瓷化復(fù)合層，為鑄件提供雙層保護(hù)，提高防腐性能。
以上所述為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，但本發(fā)明不應(yīng)該局限于該實(shí)施 例所公開的內(nèi)容。所以凡是不脫離本發(fā)明所公開的精神下完成的等效或修 改，都落入本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1、一種用于鎂合金表面復(fù)合改性的材料，其組分及質(zhì)量百分比為玻璃粉30％～50％，金屬粉末10％～15％，消泡劑0.4％～0.6％，粘結(jié)劑2.0％～4.0％，余量為水；所述玻璃粉的熔點(diǎn)為350℃～500℃；所述金屬粉末為鋁粉和鋅粉中的至少一種，其粒度大小150～300目；所述消泡劑為聚二甲基硅氧烷、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚和聚氧丙烯甘油醚中的任一種；所述粘結(jié)劑為聚乙烯醇或羧甲基纖維素鈉。
2 、根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鎂合金表面復(fù)合改性的材料，其特征 在于所述玻璃粉為硼酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃或鉛鋅系玻璃粉中的任一種， 粒度大小800-1200目。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于鎂合金表面復(fù)合改性的材料，其特 征在于所述金屬粉未中還包括有鈣粉。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于鎂合金表面復(fù)合改性的材料，其特 征在于所述金屬粉未中還包括有鋯粉。
5、 權(quán)利要求1所述的用于鎂合金表面復(fù)合改性的材料的制備方法，其 步驟包括(1 )用水溶解粘結(jié)劑，水溫6(TC 7(TC，然后將玻璃粉和消泡劑放 入水中，用攪拌機(jī)攪拌；(2)再將粘結(jié)劑溶液加入到玻璃粉溶液中，最后添加金屬粉末，攪 拌均勻。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于鎂合金表面復(fù)合改性的材料，其組分及質(zhì)量百分比為玻璃粉(熔點(diǎn)350℃～500℃)30％～50％，金屬粉末10％～15％，消泡劑0.4％～0.6％，粘結(jié)劑2.0％～4.0％，余量為水。玻璃粉為硼酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃、鉛鋅系玻璃粉中的任一種；所述金屬粉末為鋁粉、鋅粉中的至少一種；所述消泡劑為聚二甲基硅氧烷、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚，聚氧丙烯甘油醚的任一種；所述粘結(jié)劑為聚乙烯醇、羧甲基纖維素鈉的任意一種。配制的材料涂覆在泡沫模樣的表面，在鎂合金澆注過程中同步形成合金化層和陶瓷層，鑄件的表層成分由表及里大體成梯狀分布，形成復(fù)合層可以為基體提供雙層的保護(hù)，提高了鎂合金的抗腐蝕能力和抗磨能力。本材料成本低廉、操作簡(jiǎn)單、參數(shù)易于控制等。
文檔編號(hào)B22D19/08GK101590517SQ20091006284
公開日2009年12月2日 申請(qǐng)日期2009年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月23日
發(fā)明者葉楚華, 雄 張, 樊自田, 董選普, 陳東風(fēng), 霍國(guó)軍 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)