一种铜合金金属型铸造用涂料及其制备方法与流程

本发明涉及有色金属冶金领域，具体涉及一种铜合金金属型铸造用涂料及其制备方法。

背景技术：

铜及其合金因具有优良的导电导热性能﹑延展性和耐蚀性能，良好的加工性能和铸造性能，减摩性和耐磨性以及色泽美观等特点，被广泛应用于航空、汽车和海洋等领域。金属型铸造是铜合金铸造生产中广泛应用的一种铸造工艺，金属型铸造具有工艺性能高、尺寸精度高、铸件表面质量好等优点。但在金属型铸造生产过程中，因其工作条件恶劣，模具型腔表面要承受高温金属液的冲蚀磨损和热应力的作用，造成模具表面产生疲劳裂纹和冲刷腐蚀等失效形式而过早报废，影响模具的正常工作。所以，提高模具的使用寿命，是铸造生产过程中要解决的重要问题之一。金属型铸造涂料作为提高模具使用寿命和改善铸件缺陷的关键技术之一，其在金属材料成型过程中所起的作用不容忽视。目前，国内常用石墨粉与水混合涂料作为铜合金铸造涂料涂覆于金属型表面，石墨水涂料价格便宜，制造工艺简单，可以起到一定的润滑和脱模作用，但是涂层成分不均匀，涂层润滑性能差，铜合金铸件表面粗糙和黑色污染等问题，难以满足现代铸造工艺要求。使用国外进口的铸造涂料，其涂料性能较国内更好，但价格普遍较高。

技术实现要素：

本发明针对现有技术存在的不足，研制一种润滑性能好、成本低、无污染的环保型涂料，着力解决生产过程中铜合金金属型铸造涂料脱模性能差、易脱落和存在污染等问题，有助于提高模具使用寿命和铜合金铸件质量，对于我国铜合金铸造领域的发展有重要意义。

为实现上述目的，本发明选用滑石粉、云母粉、氮化硼粉作为耐火骨料，钠基膨润土与羧甲基纤维素钠为悬浮剂，水玻璃和六偏磷酸钠为粘结剂，水余量。其组分及各组分的质量百分比如下：

滑石粉30~40%，云母粉10~20%，氮化硼5~10%，钠基膨润土4~8%，羧甲基纤维素钠0.3~0.7%，水玻璃4~10%，六偏磷酸钠0.8~1.6%，余量为水。

所述的滑石粉、云母粉、氮化硼粉、钠基膨润土与羧甲基纤维素钠的粒度为200~400目。

制备方法包括以下步骤：

1）将钠基膨润土加水制成20wt%的膏状溶液，使钠基膨润土充分溶解，静置24h使活化反应充分进行；

2）六偏磷酸钠和羧甲基纤维素钠分别加水制成10wt％和5wt％的水溶液，静置24h使其充分溶解待用；

3）将钠基膨润土浆料和剩余的水混合搅拌10min，加入水玻璃搅拌均匀，再加入羧甲基纤维素钠和六偏磷酸钠溶液搅拌至均匀，加入滑石粉、云母粉、氮化硼粉搅拌20min，获得铜合金金属型铸造涂料。

进一步地，将所述铜合金金属型铸造涂料应用于铜合金加工领域中，所述应用包括如下步骤：

1）金属模具的预热：金属模具在160~320℃预热，保温1~3h；

2）喷涂：采用喷涂法对金属模具进行喷涂，设定喷涂距离参数为10~30cm，喷枪压力参数设置为0.5mp。

本发明的优点在于：本发明的涂料环保性能好，涂料与模具表面粘结强度高，较好的保护模具表面不受合金熔体的冲刷磨损，延长了模具的使用寿命；铸件的脱模性好，表面光洁，内部组织致密，无缩孔缩松、气孔和冷隔等缺陷，有效的提高了铜合金铸件的表面质量。

附图说明

图1为本发明生产的铜合金水表壳体。

图2为普通涂料生产的铸件表面。

具体实施方式

以下通过具体的实施例对本发明的技术方案作详细说明。以下实施例不构成对本发明的限定。

实施例1

铜合金金属型铸造涂料的组分及重量百分比：滑石粉32%，云母粉15%，氮化硼粉8%，钠基膨润土4%，羧甲基纤维素钠0.4%，水玻璃5%，六偏磷酸钠1%，水余量。

制备方法如下：

1）将钠基膨润土加水制成20wt%的膏状溶液，使钠基膨润土充分溶解，静置24h使活化反应充分进行；

2）六偏磷酸钠和羧甲基纤维素钠分别加水制成10wt％和5wt％的水溶液，静置24h使其充分溶解待用；

3）将钠基膨润土浆料和剩余的水混合搅拌10min，加入水玻璃搅拌均匀，再加入羧甲基纤维素钠和六偏磷酸钠溶液搅拌至均匀，加入滑石粉、云母粉、氮化硼粉搅拌20min，获得铜合金金属型铸造涂料。

使用方法：

将金属模具在180℃预热，保温3h；

采用喷涂法对金属模具进行喷涂，设定喷涂距离参数为10cm，喷枪压力参数设置为0.5mp。

采用该涂料生产的铜合金铸件脱模性好，表面光洁，内部组织致密，无缩孔缩松、气孔和冷隔等缺陷，所生产的铜合金水表壳体的表面质量高，如图1所示。而采用普通涂料生产的铸件其表面缺陷较为严重，如图2所示。

实施例2

铜合金金属型铸造涂料的组分及重量百分比：滑石粉35%，云母粉18%，氮化硼粉5%，钠基膨润土6%，羧甲基纤维素钠0.7%，水玻璃4%，六偏磷酸钠1.3%，水余量。

制备方法如下：

1）将钠基膨润土加水制成20wt%的膏状溶液，使钠基膨润土充分溶解，静置24h使活化反应充分进行；

2）六偏磷酸钠和羧甲基纤维素钠分别加水制成10wt％和5wt％的水溶液，静置24h使其充分溶解待用；

3）将钠基膨润土浆料和剩余的水混合搅拌10min，加入水玻璃搅拌均匀，再加入羧甲基纤维素钠和六偏磷酸钠溶液搅拌至均匀，加入滑石粉、云母粉、氮化硼粉搅拌20min，获得铜合金金属型铸造涂料。

使用方法：

将金属模具在250℃预热，保温2h；

采用喷涂法对金属模具进行喷涂，设定喷涂距离参数为20cm，喷枪压力参数设置为0.5mp。

采用该涂料生产的铜合金铸件脱模性好，表面光洁，内部组织致密，无缩孔缩松、气孔和冷隔等缺陷，所生产的铜合金水表壳体的表面质量高。

实施例3

铜合金金属型铸造涂料的组分及重量百分比：滑石粉38%，云母粉10%，氮化硼粉7%，钠基膨润土8%，羧甲基纤维素钠0.4%，水玻璃5%，六偏磷酸钠1.6%，水余量。

制备方法如下：

1）将钠基膨润土加水制成20wt%的膏状溶液，使钠基膨润土充分溶解，静置24h使活化反应充分进行；

2）六偏磷酸钠和羧甲基纤维素钠分别加水制成10wt％和5wt％的水溶液，静置24h使其充分溶解待用；

3）将钠基膨润土浆料和剩余的水混合搅拌10min，加入水玻璃搅拌均匀，再加入羧甲基纤维素钠和六偏磷酸钠溶液搅拌至均匀，加入滑石粉、云母粉、氮化硼粉搅拌20min，获得铜合金金属型铸造涂料。

使用方法：

将金属模具在300℃预热，保温1h；

采用喷涂法对金属模具进行喷涂，设定喷涂距离参数为30cm，喷枪压力参数设置为0.5mp。

采用该涂料生产的铜合金铸件脱模性好，表面光洁，内部组织致密，无缩孔缩松、气孔和冷隔等缺陷，所生产的铜合金水表壳体的表面质量高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。