[發(fā)明專利]一種精密砂型鑄造型芯用涂料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210659268.0
• 申請(qǐng)日: 2022-06-13
• 公開（公告）號(hào): CN114733997B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 樊振中;陸政;周永江;范學(xué)燚
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)航發(fā)北京航空材料研究院
• 主分類號(hào): B22C3/00
• 分類號(hào): B22C3/00
• 代理公司: 北京知元同創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11535
• 代理人: 謝怡婷

本發(fā)明提供了一種精密砂型鑄造型芯用復(fù)合涂料及其制備方法，所述復(fù)合涂料包括醇基表層涂料、醇基石墨烯涂料和醇基氯化物涂料；所述醇基石墨烯涂料包括硝酸鈉和石墨烯；所述醇基氯化物涂料包括氯化錳。與傳統(tǒng)的醇基涂料相比，本發(fā)明的復(fù)合涂料制備得到的涂層的厚度均勻、涂層結(jié)構(gòu)致密，所述涂層可以有效降低Mg、Li等輕質(zhì)元素的燒損量，減少鑄件皮下針孔、氣孔缺陷，生產(chǎn)周期短，對(duì)環(huán)境污染小，適用于精密砂型鑄型型芯的涂刷，可實(shí)現(xiàn)軍工裝備與新能源汽車復(fù)雜結(jié)構(gòu)精密鋁合金鑄件短周期低成本綠色鑄造，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鑄造及鑄造用輔助材料領(lǐng)域，具體涉及一種精密砂型鑄造型芯用涂料及其制備方法。

背景技術(shù)

鋁合金密度低、比強(qiáng)/剛度高、耐蝕性好、塑性好、加工性能優(yōu)異，且具有良好的焊接性能，優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性，在軍工裝備領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。鋁合金按照加工工藝主要可分為變形鋁合金與鑄造鋁合金兩類，其中鑄造鋁合金因具有良好的工藝流動(dòng)性能與中等載荷承載能力，在導(dǎo)彈殼體、載油艙殼體、發(fā)動(dòng)機(jī)附件機(jī)匣、發(fā)動(dòng)機(jī)油路管道、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋等產(chǎn)品制造上得到了廣泛的應(yīng)用。

目前應(yīng)用最廣泛的鑄造成形工藝主要為砂型鑄造，砂型鑄造通常選用硅砂作為造型材料，通過添加有機(jī)粘結(jié)劑或無(wú)機(jī)粘結(jié)劑與硅砂混勻后制得砂型鑄造型芯。在進(jìn)行熔體澆鑄時(shí)，砂型鑄造型芯表面若不刷涂涂料而直接進(jìn)行熔體澆鑄，則高溫熔融狀態(tài)的熔體與砂型鑄造型芯表面的粘結(jié)劑將發(fā)生較為嚴(yán)重的界面反應(yīng)，產(chǎn)生針孔、疏松、皮下氣孔等冶金缺陷；同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的粘砂缺陷。不僅如此，熔體中添加的Mg、Li元素易與有機(jī)粘結(jié)劑中的酚醛樹脂、脲烷樹脂發(fā)生反應(yīng)生成反應(yīng)型氣孔，降低了鑄件/鑄型界面的強(qiáng)度，影響了鑄件的表面質(zhì)量，也加重了Mg、Li等輕質(zhì)元素的燒損。因此，在砂型鑄造型芯制備完成后通常需要在砂型鑄造型芯的表面涂刷一定厚度的涂料，以隔阻熔融狀態(tài)的金屬與砂型鑄造型芯表面直接接觸而誘發(fā)的界面反應(yīng)，消除或降低鑄件/鑄型界面物理化學(xué)反應(yīng)的嚴(yán)重程度，提高鑄件表面的光潔度，減少機(jī)械粘砂、化學(xué)粘砂，提高鑄件表面強(qiáng)度，減少砂眼、氣孔缺陷，總而言之，涂料的涂刷直接關(guān)系和影響到鑄件的表面質(zhì)量與冶金質(zhì)量。

現(xiàn)有砂型鑄造型芯用涂料大致可分為水基涂料和醇基涂料。其中醇基涂料由于在涂刷后可點(diǎn)燃灼燒進(jìn)行快速固化，可與各類砂型鑄造型芯制備工藝配合使用，無(wú)需專用的烘干工序，可顯著縮短鑄件的生產(chǎn)周期、簡(jiǎn)化工藝制造流程、節(jié)約生產(chǎn)資源與資金投入，是有色鑄造業(yè)界廣泛使用的涂料。現(xiàn)有的醇基涂料多為單一品種涂料，隨著室內(nèi)生產(chǎn)環(huán)境溫濕度的變化，涂料涂刷效果變化較大，批產(chǎn)鋁合金鑄件產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)大。隨著近年來(lái)輕量化設(shè)計(jì)制造一體化精密液態(tài)成形制造工藝的廣泛使用，Li、Mg等輕質(zhì)元素在鋁合金熔體中的添加量不斷增高，Mg、Li等輕質(zhì)元素為活潑性元素，極易與空氣中的水汽在鑄件/鑄型界面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成大量的氫氣，在鑄件表面產(chǎn)生較為嚴(yán)重的針孔、氣孔類缺陷。現(xiàn)有傳統(tǒng)的醇基涂料在用于鑄造鋁鎂合金、鑄造鋁鋰合金時(shí)存在著冶金缺陷多、鑄件表面質(zhì)量差等工藝問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決傳統(tǒng)醇基涂料在砂型鑄造型芯表面涂刷時(shí)，鑄件表面質(zhì)量差，鑄件皮下針孔、氣孔缺陷多，機(jī)械粘砂與化學(xué)粘砂嚴(yán)重，Mg、Li等輕質(zhì)元素?zé)龘p量高等問題，本發(fā)明提供了一種精密砂型鑄造型芯用復(fù)合涂料及其制備方法。本發(fā)明的砂型鑄造型芯用復(fù)合涂料的使用可明顯改善鑄件的表面質(zhì)量，其中醇基石墨烯涂料可降低鑄件/鑄型界面氫含量濃度，控制鑄件/鑄型界面反應(yīng)程度，醇基氯化物涂料可明顯減少鑄件皮下針孔、氣孔類缺陷。使用所述復(fù)合涂料可以制造出適用于輕質(zhì)鋁合金精密鑄件所用的砂型鑄造型芯，用于軍工裝備與新能源汽車復(fù)雜結(jié)構(gòu)精密鋁合金鑄件的綠色鑄造。

本發(fā)明目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種精密砂型鑄造型芯用復(fù)合涂料，所述復(fù)合涂料包括醇基表層涂料、醇基石墨烯涂料和醇基氯化物涂料；所述醇基石墨烯涂料包括硝酸鈉和石墨烯；所述醇基氯化物涂料包括氯化錳。