一种压力铸造用氮化硼涂料及其制备方法与流程

文档序号:17861270发布日期:2019-06-11 22:52阅读:1672来源:国知局

本发明涉及金属与合金铸造技术领域,具体涉及一种压力铸造用氮化硼涂料。



背景技术:

由于金属熔体(铝、铜、镁、锌等)与模具之间的润湿作用,铸造完成后,凝固的残留金属液体会与铸造模具牢固粘接在一起,在清理残留金属料时经常导致模具表层的脱落和破坏,降低了模具的使用寿命,提高了工人的劳动强度,增加了生产时间。另一方面,脱落的模具小颗粒进入金属熔体中,降低了铸件的产品品质。

冲头润滑剂等。现行金属热成形用脱模剂一般采用水基石墨或油基石墨,生产过程中粉尘或油气蒸发严重污染,工作条件差,造成锻件本身也污染,需要后续的碱洗或酸洗或抛丸清理,进一步对环境造成污染,需要系统地予以解决。 在压铸生产中,为提高模具型腔、冲头的使用寿命,并使压铸件顺利脱模,保证压铸件表面光洁,轮廓完整清淅,需使用一些辅助材料,如脱模剂、

氮化硼涂料作为一种惰性无机耐高温润滑材料,具有极好的高温润滑性,化学惰性,耐酸碱特性。不粘结、不浸润熔融金属液,可以完全保护与熔融铝、镁、铜、锌合金及熔渣直接接触的耐火材料或陶瓷器皿表面,大大延长此类器皿的使用寿命,近年来已经被应用于铸造领域。

如发明专利cn107201066a公开了一种防粘铝涂料。该涂料能延长设备的使用寿命,方便铸造完成后的清理工作,同时阻止了耐火材料的细小颗粒进入铝熔体中,提高了产品的洁净度。发明专利cn103708843a以大粒度氮化硼粉和氧化硼为主体,低温阶段,氧化硼熔化,形成高粘度熔体,强化氮化硼涂料的附着力。这种经反应生成的氮化硼具有较高的活性,可促进氮化硼涂料的烧结,涂层烧成收缩率小,避免与基体脱离。我们前期也申请了一种水性氮化硼涂料的相关专利(申请号:201810761677.5)。但是,在压力铸造中发现,不论是市场上购买还是实验室自制的氮化硼涂料都不能完全满足压力铸造领域的技术需求,比如存在使用寿命短、成型率低等致命缺陷。



技术实现要素:

针对氮化硼涂料的现状及现有技术中存在的问题,本发明提供一种压力铸造用氮化硼涂料。

为解决上述技术问题,本发明采用以下技术方案:

一种压力铸造用氮化硼涂料,由以下重量配比的原料制成:六方氮化硼20%-50%、铝溶胶10%-30%、增强材料2%-10%、三聚磷酸钠0.5%-2%、凹凸棒1%-5%、异辛醇0.2-0.6%,余量为软化水。

所述的压力铸造用氮化硼涂料,所述的六方氮化硼为粒径在30.0μm~100.0μm之间,纯度在95%以上。

所述的压力铸造用氮化硼涂料,所述增强材料为碳化硅晶须、氮化硅晶须、或者碳化硅晶须与氮化硅晶须的复合。

所述的压力铸造用氮化硼涂料的制备方法,步骤如下:

(1)按重量配比将三聚磷酸钠、铝溶胶、凹凸棒和软化水混合搅拌成均匀溶液;

(2)按重量配比将六方氮化硼粉末和增强材料装入球磨机,球磨一定时间后取出;

(3)将(2)中取出的六方氮化硼粉末和增强材料逐渐加入(1)中制备的均匀溶液中,搅拌均匀后,加入异辛醇,继续搅拌,直到没有气泡产生为止;

上述操作均是在室温条件下进行。

所述步骤(2)中的球料比为10:1,球磨时间为30min~120min。

晶须是指直径在0.1~2μm、长径比l/d在10以上的单晶体短纤维。由于材料的强度与其内部存在的缺陷数大小和多少有关。单晶体越小,缺陷就越少,强度就越高。一般的材料,其强度只有理论强度的百分之一甚至千分之一,就是因为内部存在各种缺陷。而人们相信,晶须由于缺陷少,其强度可能接近材料的理论强度。比较常用的晶须材料有碳化硅晶须、氧化铝晶须、氮化硅晶须等。此外,碳化硅晶须、氧化铝晶须、氮化硅晶须等自身就具有较好的润滑性,且具有在高温下化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好等优点。

因此,在上述压力铸造用氮化硼涂料中,增强材料可以极大程度的提高涂层硬度,合适的添加量可以在不提高其摩擦系数的情况下减少因压力产生的脱模剂损耗,减少脱模剂的喷涂次数,降低生产成本。

此外,在上述涂料中大粒径六方氮化硼的使用,可以克服高温下涂料中原料热膨胀系数不匹配带来的开裂、脱落等现象。从架桥观点来看,不同粒径的氮化硼粒子混合可以使涂料形成比较紧密的堆积,有利于形成润滑性能更好的表面,同时,增强材料能有效地进入大粒子间隙中,粒子间相互接触点急剧增多,在涂料内部形成更为紧密的堆积,改善了涂料表面的硬度。

本发明的有益效果:与现有氮化硼涂料技术相比,本发明采用晶须作为增强材料,在保证使用过程中无污染,洁净环保,拥有良好的高温润滑性能的同时,又极大的增加涂料表面硬度,特别适用于压力铸造领域。此外,该涂料在高压铸造状态下也能保持较长的使用寿命,减少涂料的喷涂次数,节省劳动力,提高生产效率,降低生产成本。

具体实施方式

下面结合具体实施例,对本发明做进一步说明。应理解,以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围,该领域的技术熟练人员可以根据上述发明的内容作出一些非本质的改进和调整。

实施例1

本实施例的压力铸造用氮化硼涂料,由以下重量配比的原料制成:六方氮化硼20%、铝溶胶10%、碳化硅晶须2%、三聚磷酸钠0.5%、凹凸棒5%、异辛醇0.2%,余量为软化水。

本实施例的压力铸造用氮化硼涂料的制备方法如下:

(1)按重量配比将三聚磷酸钠、铝溶胶、凹凸棒和软化水混合搅拌成均匀溶液;

(2)将六方氮化硼粉末和增强材料装入球磨机,球料比10:1,球磨30min后取出;

(3)将(2)中取出的六方氮化硼粉末和增强材料逐渐加入(1)中制备的溶液中,搅拌均匀加入异辛醇,继续搅拌,直到没有气泡产生为止。

实施例2

本实施例的压力铸造用氮化硼涂料,由以下重量配比的原料制成:六方氮化硼40%、铝溶胶20%、氮化硼晶须5%、三聚磷酸钠1%、凹凸棒3%、异辛醇0.5%,余量为软化水。

本实施例的压力铸造用氮化硼涂料的制备方法如下:

(1)按重量配比将三聚磷酸钠、铝溶胶、凹凸棒和软化水混合搅拌成均匀溶液;

(2)将一定量的六方氮化硼粉末和增强材料装入球磨机,球料比10:1,球磨60min后取出;

(3)将(2)中取出的六方氮化硼粉末和增强材料逐渐加入(1)中制备的溶液中,搅拌均匀加入异辛醇,继续搅拌,直到没有气泡产生为止。

实施例3

本实施例的压力铸造用氮化硼涂料,由以下重量配比的原料制成:六方氮化硼50%、铝溶胶30%、碳化硅和氮化硅复合10%、三聚磷酸钠2%、凹凸棒1%、异辛醇0.6%,余量为软化水。

本实施例的压力铸造用氮化硼涂料的制备方法如下:

(1)按重量配比将三聚磷酸钠、铝溶胶、凹凸棒和软化水混合搅拌成均匀溶液;

(2)将一定量的六方氮化硼粉末和增强材料装入球磨机,球料比10:1,球磨120min后取出;

(3)将(2)中取出的六方氮化硼粉末和增强材料逐渐加入(1)中制备的溶液中,搅拌均匀加入异辛醇,继续搅拌,直到没有气泡产生为止。

作为对比,按照上述制备方法,在其他组分含量不变的前提下,不添加增强材料,得到了不加增强材料的对比例1、对比例2、对比例3,其分别对应实施例1、实施例2、实施例3的制备方法。

将上述3个实施例及3个对比例得到的氮化硼涂料喷涂在压铸模具上,高温处理后,对其表面涂层摩擦系数、涂层硬度、铸件成型率进行了对比试验,具体的实验对比结果如下表所示。

结果表明:在相同实验条件下,实施例中所得到的氮化硼涂层具有较好的硬度和较高的铸件成型率,且其摩擦系数没有明显的增大。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

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