專利名稱：鎂合金金屬型鑄造涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬材料技術(shù)領(lǐng)域的涂料及其制備方法，具體地說，是一 種鎂合金金屬型鑄造涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
鎂合金是工業(yè)應(yīng)用中最輕的結(jié)構(gòu)金屬，具有比強(qiáng)度、比剛度高，導(dǎo)熱、導(dǎo) 電性好，阻尼減震性能優(yōu)良，加工成型方便，易于回收利用，符合環(huán)保要求等 優(yōu)點(diǎn)。在汽車、電子、航空航天、國(guó)防等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng) 用前景，被譽(yù)為"21世紀(jì)的綠色工程材料"。
金屬型鑄造因其生產(chǎn)效率高，鑄件表面質(zhì)量好，尺寸精度高等優(yōu)點(diǎn)，成為 鎂合金重要的成型方式之一。金屬型鑄造涂料可以有效地緩沖金屬液對(duì)金屬型 模具的熱沖擊，延長(zhǎng)模具的使用壽命，同時(shí)可以減少模具對(duì)金屬液的污染，便 于制得高質(zhì)量的鑄件，更重要的是涂料還是可以調(diào)節(jié)鑄件的凝固溫度場(chǎng)，所以 涂料在金屬型鑄造過程中起著重要的作用。
鎂的化學(xué)性質(zhì)很活潑，鑄造過程中極易和空氣中的氧和水蒸汽，甚至鑄型 中的水發(fā)生放熱反應(yīng)，生成疏松的氧化鎂薄膜，由于薄膜的致密度不夠，并不 能阻止鎂繼續(xù)反應(yīng)，而氧化鎂薄膜的絕熱性能又比較好，反應(yīng)放出的熱不能及 時(shí)散失，熱量的聚集會(huì)導(dǎo)致鑄型局部溫度過高，使涂料和鎂液發(fā)生反應(yīng)而脫落。 另一方面，鎂合金的流動(dòng)性較差，為了提高其流動(dòng)性，需要提高澆注溫度， 但澆注溫度的提高會(huì)增加鎂合金吸氣和氧化的程度，導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生氣孔、夾渣 等缺陷，所以通過涂料的保溫性能來提高合金的流動(dòng)性就顯得尤為重要。
鑄造過程中，金屬液會(huì)對(duì)鑄型造成一定的沖刷，尤其是在低壓鑄造等有壓 力的條件下，涂料容易在沖刷的過程中脫落，不利于連續(xù)生產(chǎn)，所以要求涂料 有優(yōu)良的粘結(jié)性，能夠抵御金屬液在高溫和壓力作用下的沖刷。經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，《鎂合金》(陳振華.鎂合金[M].北京化學(xué) 工業(yè)出版社，2004: 105)中給出四種鎂合金金屬型鑄造常用涂料，這些涂料都是
以水玻璃作為粘結(jié)劑，其作為金屬型涂料的不足在于在400-45(TC時(shí)，硅凝膠
會(huì)失水而產(chǎn)生開裂，使水玻璃涂層與鑄型壁的附著強(qiáng)度降低，從而導(dǎo)致涂料粘 結(jié)性下降，影響涂料的使用壽命。
中國(guó)專利1935410A (—種鎂合金涂料組成物及其制備方法)，此專利僅
以氧化鋅和石墨作為耐火骨料，其作為金屬型涂料的不足在于氧化鋅易變質(zhì)
失效，石墨和氧化鋅的熱導(dǎo)率較大，所以涂料的保溫性能較差，不利于鑄件的 補(bǔ)縮。
因此配制鎂合金金屬型鑄造涂料時(shí)，要求耐火骨料不與鎂液發(fā)生反應(yīng)，并 且有良好的保溫性能，粘結(jié)劑要有較高的粘結(jié)強(qiáng)度，在比較高的溫度和壓力下 依然有良好的粘結(jié)性，涂料有良好的阻燃性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出了一種鎂合金金屬型鑄 造涂料及其制備方法，制備的涂料具有良好的保溫性、粘結(jié)性、涂覆性、阻燃
性、穩(wěn)定性和耐久性，以便進(jìn)一步獲得表面質(zhì)量好，性能優(yōu)良的鎂合金金屬型 鑄件。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明選用耐火度高且不與鎂液反應(yīng)的耐火材料氧化鎂、 鎂橄欖石作為耐火骨料，并添加氧化鈦、石棉粉或滑石粉或硅藻土等保溫成分， 選用高溫粘結(jié)性好的六偏磷酸鈉、硅溶膠和磷酸二氫鋁的混合物作為粘結(jié)劑， 選用膨潤(rùn)土、羧甲基纖維素鈉和聚丙烯酰胺作為復(fù)合懸浮劑，并在涂料中加入 阻燃劑硼酸。制備時(shí)先將氧化鎂、鎂橄欖石、氧化鈦、石棉粉或滑石粉或硅藻
土混合，球磨后制成A;將六偏磷酸鈉、硅溶膠和磷酸二氫鋁的混合粘結(jié)劑與膨 潤(rùn)土混合，加水活化制成B;將硼酸、羧甲基纖維素鈉和聚丙烯酰胺混合，加水 活化制成C;最后混合A、 B和C，球磨或用膠體磨磨制后獲得鎂合金金屬型鑄 造涂料。
本發(fā)明的鎂合金金屬型鑄造涂料包含的各組分及重量百分比為氧化鎂11-30%,鎂橄欖石0-10%，氧化鈦10-25%，石棉粉0-10%，膨潤(rùn)土 1-5%，羧甲基纖維素鈉0.1-0.5%，聚丙烯酰胺0.1-0.5%，粘結(jié)劑2-5%，硼酸0-5%，
其余為水。
其中，所述石棉粉可以用滑石粉或者硅藻土代替。
所述粘結(jié)劑為六偏磷酸鈉、硅溶膠和磷酸二氫鋁的混合物，粘結(jié)劑各組分 的重量百分比為六偏磷酸鈉55-100%，硅溶膠0-35%，磷酸二氫鋁0-35%。
氧化鎂、鎂橄欖石、氧化鈦、石棉粉、滑石粉及硅藻土的粒度為100-400目。
本發(fā)明所涉及的鎂合金金屬型鑄造涂料的制備方法，包括如下步驟
第一步，將氧化鎂，鎂橄欖石，氧化鈦，石棉粉或滑石粉或硅藻土混合， 球磨10分鐘以上，制成A;
第二步，將粘結(jié)劑和膨潤(rùn)土混合，加水活化制成B，其中水的重量為涂料所 需總水量的三分之一；
第三步，將硼酸、羧甲基纖維素鈉和聚丙烯酰胺混合，加水活化制成C，其 中水的重量為涂料所需總水量的三分之二；
第四步，混合A、 B和C，球磨或用膠體磨磨制30分鐘以上，獲得鎂合金 金屬型鑄造涂料。
本發(fā)明涂料使用時(shí)，模具溫度為180-300°C，采用噴涂的方法涂覆，在模具 表面噴涂0.1-0.5mm厚的涂層，烘干即可使用。
本發(fā)明提供的鎂合金金屬型鑄造涂料組分簡(jiǎn)單，配制方便，在澆注過程中 不會(huì)與鎂合金液發(fā)生反應(yīng)，穩(wěn)定性和耐久性高，同時(shí)本發(fā)明提供的鎂合金金屬 型鑄造涂料具有良好的保溫性、粘結(jié)性、涂覆性和阻燃性，有利于連續(xù)生產(chǎn)， 便于獲得表面質(zhì)量好，性能優(yōu)良的鎂合金金屬型鑄造鑄件，延長(zhǎng)模具的使用壽 命。
具體實(shí)施例方式
以下通過具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作詳細(xì)說明。以下實(shí)施例不構(gòu) 成對(duì)本發(fā)明的限定。 實(shí)施例1制備得到的鎂合金金屬型鑄造涂料的組分及重量百分比氧化鎂13%，鎂 橄欖石8%，氧化鈦12%，石棉粉9%，膨潤(rùn)土3.5%，羧甲基纖維素鈉0.2%,聚 丙烯酰胺0.2%，六偏磷酸鈉2.7%，硅溶膠0.9%，磷酸二氫鋁0.9%，硼酸3%， 其余為水。
取19.5g氧化鎂，12g鎂橄欖石，18g氧化鈦粉末和13.5g石棉粉，球磨15 分鐘制成A;
混合4.05g六偏磷酸鈉，1.35g硅溶膠，1.35g磷酸二氫鋁和5.25g膨潤(rùn)土， 加23.3g水活化，制成B;
混合4.5g硼酸、0.3g羧甲基纖維素鈉和0.3g聚丙烯酰胺，加46.6g水活化 制成C;
混合A、 B和C，球磨或用膠體磨磨制30分鐘，得到鎂合金金屬型鑄造涂料。
使用時(shí)，把模具加熱到20(TC，采用噴涂的方法，在模具表面涂掛0.15mm 厚的涂層，烘干后即可使用。
該涂料有良好的粘結(jié)性、保溫性和阻燃性，所獲得的鑄件產(chǎn)品表面質(zhì)量好。 實(shí)施例2
制備得到的鎂合金金屬型鑄造涂料的組分及重量百分比氧化鎂20%，氧
化鈦15%，石棉粉5%，膨潤(rùn)土2%，羧甲基纖維素鈉0.2%，聚丙烯酰胺0.4%， 六偏磷酸鈉2%，硅溶膠1%，硼酸3%，其余為水。
取30g氧化鎂，22.5g氧化鈦粉末和7.5g石棉粉，球磨10分鐘制成A;
混合3g六偏磷酸鈉，1.5g硅溶膠和3g膨潤(rùn)土，加25.7g水活化，制成B;
混合4.5g硼酸、0.3g羧甲基纖維素鈉和0.6g聚丙烯酰胺，加51.4g水活化 制成C;
混合A、 B和C，球磨或用膠體磨磨制30分鐘，得到鎂合金金屬型鑄造涂料。
使用時(shí)，把模具加熱到250°C，采用噴涂地方法，在模具表面涂掛0.2mm 厚的涂層，烘干后即可使用。該涂料有良好的粘結(jié)性、保溫性和阻燃性，所獲得的鑄件產(chǎn)品表面質(zhì)量好。 實(shí)施例3
制備得到的鎂合金金屬型鑄造涂料的組分及重量百分比氧化鎂25%，鎂 橄欖石4%，氧化鈦22%，滑石粉5%,膨潤(rùn)土4%，羧甲基纖維素鈉0.4%，聚 丙烯酰胺0.2%，六偏磷酸鈉2.5%，硼酸2%，其余為水。
取37.5g氧化鎂，6g鎂橄欖石，33g氧化鈦粉末和7.5g滑石粉，球磨15分 鐘制成A;
混合3.75g六偏磷酸鈉和6g膨潤(rùn)土，加17.45g水活化，制成B; 混合3g硼酸、0.6g羧甲基纖維素鈉和0.3g聚丙烯酰胺，加34.9g水活化制
成C;
混合A、 B和C，球磨或用膠體磨磨制30分鐘，得到鎂合金金屬型鑄造涂料。
使用時(shí)，把模具加熱到200。C，采用噴涂的方法，在模具表面涂掛0.25mm 厚的涂層，烘干后即可使用。
該涂料有良好的粘結(jié)性、保溫性和阻燃性，所獲得的鑄件產(chǎn)品表面質(zhì)量好。 實(shí)施例4
制備得到的鎂合金金屬型鑄造涂料的組分及重量百分比氧化鎂25%，鎂
橄欖石5%，氧化鈦12%，膨潤(rùn)土2%，羧甲基纖維素鈉0.4%，聚丙烯酰胺0.2%， 六偏磷酸鈉2%，磷酸二氫鋁1%，硼酸2%，其余為水。
取37.5g氧化鎂，7.5g鎂橄欖石，18g氧化鈦粉末，球磨10分鐘制成A;
混合3g六偏磷酸鈉、1.5g磷酸二氫鋁和3g膨潤(rùn)土，加25.2g水活化，制成
B;
混合3g硼酸、0.6g羧甲基纖維素鈉和0.3g聚丙烯酰胺，加50.4g水活化制 成C;
混合A、 B和C，球磨或用膠體磨磨制40分鐘，得到鎂合金金屬型鑄造涂料。
使用時(shí)，把模具加熱到25(TC，采用噴涂的方法，在模具表面涂掛0.15mm厚的涂層，烘干后即可使用。
該涂料有良好的粘結(jié)性、保溫性和阻燃性，所獲得的鑄件產(chǎn)品表面質(zhì)量好。 實(shí)施例5
制備得到的鎂合金金屬型鑄造涂料的組分及重量百分比氧化鎂15%，鎂 橄欖石5%，氧化鈦20%，硅藻土9%，膨潤(rùn)土2.5%，羧甲基纖維素鈉0.3%，聚 丙烯酰胺0.2%，六偏磷酸鈉1.8%，硅溶膠0.3%，硫酸二氫鋁0.9%，硼酸4%， 其余為水。
取22.5g氧化鎂，7.5g鎂橄欖石，30g氧化鈦粉末和13.5g硅藻土，球磨 15分鐘制成A;
混合六偏磷酸鈉2.7g， 0.45g硅溶膠，1.35g磷酸二氫鋁和3.75g膨潤(rùn)土，加 20.5g水活化，制成B;
混合6g硼酸、0.45g羧甲基纖維素鈉和0.3g聚丙烯酰胺，加41g水活化制 成C;
混合A、 B和C，球磨或用膠體磨磨制40分鐘，得到鎂合金金屬型鑄造涂料。
使用時(shí)，把模具加熱到30(TC，采用噴涂的方法，在模具表面涂掛0.15mm 厚的涂層，烘干后即可使用。
該涂料有良好的粘結(jié)性、保溫性和阻燃性，所獲得的鑄件產(chǎn)品表面質(zhì)量好。
權(quán)利要求
1、一種鎂合金金屬型鑄造涂料，其特征在于各組分的重量百分比為氧化鎂11-30％，鎂橄欖石0-10％，氧化鈦10-25％，石棉粉或滑石粉或硅藻土0-10％，膨潤(rùn)土1-5％，羧甲基纖維素鈉0.1-0.5％，聚丙烯酰胺0.1-0.5％，粘結(jié)劑2-5％，硼酸0-5％，其余為水。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1的鎂合金金屬型鑄造涂料，其特征在于所述的氧化鎂、 鎂橄欖石、氧化鈦、石棉粉、滑石粉及硅藻土的粒度為100-400目。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1的鎂合金金屬型鑄造涂料，其特征在于所述粘結(jié)劑為六 偏磷酸鈉、硅溶膠和磷酸二氫鋁的混合物，粘結(jié)劑各組分的重量百分比為六偏 磷酸鈉55-100%，硅溶膠0-35%，磷酸二氫鋁0-35%。
4、 一種權(quán)利要求1所述的鎂合金金屬型鑄造涂料的制備方法，其特征在于 包括如下步驟1) 將氧化鎂，鎂橄欖石，氧化鈦，石棉粉或滑石粉或硅藻土混合，球磨IO分鐘以上，制成A;2) 將粘結(jié)劑和膨潤(rùn)土混合，加水活化制成B，其中水的重量為涂料所需總 水量的三分之一；3) 將硼酸、羧甲基纖維素鈉和聚丙烯酰胺混合，加水活化制成C，其中水 的重量為涂料所需總水量的三分之二；4) 混合A、 B和C,球磨或用膠體磨磨制30分鐘以上，獲得鎂合金金屬型 鑄造涂料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鎂合金金屬型鑄造涂料及其制備方法，本發(fā)明選用氧化鎂、鎂橄欖石作為耐火骨料，并添加氧化鈦、石棉粉或滑石粉或硅藻土等保溫成分，選用高溫粘結(jié)性好的混合粘結(jié)劑和復(fù)合懸浮劑，并加入阻燃劑硼酸。將氧化鎂，鎂橄欖石，氧化鈦，石棉粉或滑石粉或硅藻土混合，球磨后制成A；將粘結(jié)劑和膨潤(rùn)土混合，加水活化制成B；將硼酸、羧甲基纖維素鈉和聚丙烯酰胺混合，加水活化制成C；最后混合A、B和C，球磨或用膠體磨磨制30分鐘以上后獲得鎂合金金屬型鑄造涂料。本發(fā)明制備的涂料具有良好的保溫性、粘結(jié)性、涂覆性、阻燃性、穩(wěn)定性和耐久性，有利于連續(xù)生產(chǎn)，便于獲得表面質(zhì)量好，性能優(yōu)良的鎂合金金屬型鑄造鑄件，延長(zhǎng)模具的使用壽命。
文檔編號(hào)B22C3/00GK101658899SQ200910195788
公開日2010年3月3日 申請(qǐng)日期2009年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月17日
發(fā)明者丁文江, 亮 張, 彭立明, 王迎新 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)