涂料对金属型铸件表面气泡的影响

涂料对金属型铸件表面气泡的影响

摘要：涂料对金属型铸件质量影响很重要，不当的涂料及不正确的使用，会使铸件产生缺陷甚至报废。某厂金属型铸件易形成表面气泡，通过改进的涂料及涂覆工艺，改善了铸件成型条件，防止了表面气泡的产生，提高铸件表面质量。

关键词：涂料金属型铸造表面气泡

某厂后桥套毛坯的外观质量不甚理想，特别是易形成表面气泡，光洁度差，影响了成品的整体外观效果。后桥套是铝硅合金，使用金属型铸造，原来生产所用涂料为铑粉、氧化锌及水玻璃和适量水，大致配比：氧化锌60%+水玻璃40%+适量水，但不能很好地满足需要，经过分析和试验，改进了涂料配比及涂覆工艺，取得了较好的效果。

1 金属型铸造中涂料的功用

金属型铸造在铝合金铸造中运用广泛，其生产率高，铸件尺寸公差小，经济性高，但金属型工作环境恶劣，寿命较短，铸件易产生气泡气孔裂纹等缺陷，常在铸型表面涂覆一层涂料，缓解金属型热疲劳破坏。涂料层防止金属液与金属型发生粘膜，减少铸型对金属液的激冷作用，合适的涂料配比及涂覆工艺，发气量小，涂层干燥后形成的小空隙有一定的蓄气和排气能力，防止铸件产生缺陷。

2 金属型涂料的组成及施涂工艺

国内外很多学者对涂料进行大量的研究开发，铝合金铸件金属型铸造涂料的研究更是不胜枚举，涂料一般由粉状耐火材料、粘结剂、载体和其它附加物组成。粉状耐火材料一般具有较好的绝热性能，不同合金铸件，所用的耐火材料也不同。铝、镁合金，常用氧化锌、氧化钛、氧化镁、白垩粉等；铜合金及铸铁可用石墨粉；铸铁及铸钢常用石英粉、粘土及刚玉粉等。粘结剂通常采用水玻璃，铸钢常用糖浆、纸浆废液等。载体作用是使涂料各组成物能均匀混为一体，并有良好的涂刷性能，一般用水或醇类。附加物赋与涂料具有特殊性能的物质。如石棉粉、硅藻土能有效地提高涂料的绝热性；石墨粉、滑石粉可使涂料有较好的润滑性[1]。

生产铝合金铸件的金属型涂料的制备方法有搅拌法和研磨法，涂覆工艺有低压热空气喷涂法、高压无气喷涂法等。要使涂料具有良好的透气性，主要是控制好材料的粗糙度和喷涂技术。在众多的涂料方法中，最好使用的是一种简单的抽吸式喷射装置。生产实践证明，使用手工操作的高质量喷枪，即使操作者的经验少，喷涂效果也比较好。在浇注系统和不是加工需要的关键部位，甚至可用刷涂的方法。

3 出现的气泡与气孔缺陷的区别

气泡又称鼓泡，其特征：铸件表皮下，聚集气体鼓胀所形成的泡。产生原因：①模具温度太高。②填充速度太高，金属液流卷入气体过多。③涂料发气量大，用量过多，浇注前未燃尽，使挥发气体被包在铸件表层。④排气不畅。⑤合金熔炼温度过高。排除措施：①冷却模

具至工作温度。②降低浇注速度，避免涡流包气。③选用发气量小的涂料，用量薄而均匀，燃尽后合模。④清理和增设溢流槽和排气道。

⑤修整熔炼工艺。

气孔又称空气孔，是卷入铸件内部的气体所形成的，形状较为规则表面较为光滑的空洞。产生原因：①合金浇注温度过高。②铸件结构壁厚不均匀，产生热节。③模具的局部温度偏高。④溢流槽容量不够，溢口太薄。⑤内浇口较小等。排除措施：①遵守合金熔炼规范，避免合金液过热太长，降低浇注温度。②改进铸件结构，消除金属积聚部位，壁厚均匀，缓慢过渡。③冷却模具局部温度偏高处。④加大溢流槽容量，增厚溢流口。⑤适当改善浇注系统。

4 铝合金铸件中表面气泡缺陷的形成

铝液中气体的主要来源有：原材料、辅助材料、涂料等，而金属型铸造时，铸型几乎没有退让性和透气性，在充填浇注过程中，型腔内气体被压缩，被加热到一定大小后冲破金属液通过浇口向外逸出，穿越金属液时，如果受到凝固层的阻挡，当金属型预热不充分或涂料未烘干时，都会增加型腔气体量，使气体不能充分排出而形成气泡[2]。

高温中的液态合金与空气接触，铝液活性很强，极易生成AL2O3薄膜,AL2O3熔点高、稳定，且比重比铝液大，会悬浮在铝液中，不会聚集上浮，从而使产生的氧化物卷入金属液产生夹杂，当铝合金液

在变质处理除气净化等生产过程中会不断受到扰动而产生新的更多的氧化膜夹层，所以进入型腔的铝液含有大量微小的氧化膜夹层，凝结后氧化膜夹层在铸件中形成小裂纹，切割机体，使合金力学性能降低，还会诱发气泡等缺陷的产生[3]。

5 具体解决气泡缺陷办法

5.1 涂料成分改进

试验时在原来配比，即：氧化锌60%+水玻璃40%+适量水的基础上，加入铑粉，做了以下几组试验：A：氧化锌55%+铑粉5%+水玻璃40%+适量水；B：氧化锌50%+铑粉10%+水玻璃40%+适量水；C：氧化锌45%+铑粉15%+水玻璃40%+适量水。经过跟班试验观察，使用A、B两种配比的涂料，毛坯均有浇不足缺陷的产生，只有使用C的配比涂料避免了浇不足现象，而且，铸件的表面光洁度有相当改善。可以得出C的配比即为相对合理的。按照配比又经过几个班的试用观察，发现情况稳定，而且避免了原来常见的涂料脱落现象，效果较好。

5.2 涂覆工艺

将涂料搅拌均匀，调至所需浓度粘度，用专用喷枪调节，使喷雾微细而均匀，注意检测金属型模具温度，金属型预热温度对涂层表面影响较大，理想的预热温度为270℃，此时涂层的孔隙率，涂层的强度及涂层的表面粗糙度的配合较适宜。控制涂层厚度，过厚的涂料层

易产生表面气泡，并且为了型腔内气体的排除，涂层表面不宜细滑。

6 结语

金属型铸造铝合金气泡缺陷产生的原因较多，从涂料的成分改变、涂覆工艺的改进入手，适合的涂料在金属型与铝液间形成了有效的保护层，防止粘膜，且控制冷却速度，减少铸型对金属液的激冷，使金属液较快充满铸型。涂料层干燥后，在合适的预热温度下，涂层形成有一定厚度和强度的小空隙，这些小空隙有蓄气能力，还可助于排气，可有效防止铸件表面气泡缺陷。

参考文献

[1] 宋长远,黄德东,石永华.湿型砂用醇基涂料[J].中国铸造装备与技术,2006(6)：36-37.

[2] 张学锋,张方,张希俊.新型环保醇基.铸造涂料悬浮剂研究[J].热加工艺,2007,36：45-47.

[3] 李世平,刘冬梅.新型纳米分散剂提高醇基涂料悬浮稳定性的研究[J].铸造,2002(3)：167-169.

[4] 李运才.铸造涂料及应用[M].北京：机械工业出版社，2007:82-89.