[发明专利]一种提高镁合金充型能力的醇基阻燃涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于铸造技术领域，涉及一种提高镁合金充型能力的醇基阻燃涂料及其制备方法。

背景技术

紧跟军事装备轻量化的国际趋势，薄壁铸件因其质量小，节省能源消耗而广泛用于航空航天等领域中。镁合金因其密度小，比强度、比刚度高，铸造性能优良，成为“21世纪绿色工程材料”。但是，铸件薄壁部分的快速冷却会降低熔融金属的流动性，容易造成浇不足、冷隔等缺陷，此外，镁合金化学性质活泼，在较高温度下，极易与空气中的氧气、氮气和铸型中的水气发生反应，产生气孔、氧化夹杂、氧化皱皮等缺陷，降低铸件的力学性能和耐腐蚀性能，严重的使铸件报废。因此，良好的充型能力和较强的抗氧化性是制备薄壁镁合金铸件的前提条件。在改善合金成分和优化铸造工艺的基础上，通过选择合适的铸型涂料也会提高镁合金的充型能力和阻燃效果。

目前，利用快速成型法制备复杂结构的覆膜砂砂型广泛用于镁合金薄壁铸件的铸造生产中。然而，覆膜砂存在加热温度受限、强度较低、发气量大和容易吸潮等问题，因此，急需一种能够防止镁合金液与砂型反应，减少镁合金液在砂型中卷气，提高合金液充型能力和阻燃能力的涂料。中国专利文献号为CN101279356A，专利名称为《稀土镁合金覆膜砂砂型铸造用涂料及其使用方法》，该涂料可减少浇注过程中稀土镁合金熔体与覆膜砂砂型反应，并且通过提高覆膜砂砂型预热温度来改善合金熔体的充型能力。此外，中国专利CN103752763A公开了一种镁合金金属型铸造涂料及制备方法，采用NH4BF4、KBF4、烷基磺酸钠和硼酸一种或几种为阻燃剂，实践证明，涂料具有较强的阻燃性，然而水基涂料增加了覆膜砂砂型烘干的困难，砂型容易吸潮、发气量大。邵秀云研究出一种适合于镁合金的醇基阻燃涂料，阻燃剂为硼酸和烷基磺酸钠，实践证明，烷基磺酸钠作为一种阴离子型表面活性剂，常加入水基涂料中改善熔体与型芯的润湿和附着性，通常不适合醇基涂料中，并且，它的加入会带来消泡难的问题（邵秀云，镁合金醇基阻燃涂料的研究，哈尔滨工业大学学位论文，2010.7，P38~P41）。

因此，根据实际生产的具体要求和对现有涂料的改进，开发了一种可以提高镁合金充型能力的醇基阻燃涂料，为了最大限度地发挥所述涂料的性能，提出了该涂料的制备方法，该涂料在薄壁镁合金铸件和覆膜砂砂型铸造的应用中具有重要的意义。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种可提高镁合金充型能力的醇基阻燃涂料及其制备方法，既能提高镁合金熔体的充型能力，又能达到良好的阻燃效果，获得表面光洁，无气孔，无氧化皱皮等缺陷的镁合金铸件。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种可提高镁合金充型能力的醇基阻燃涂料及其制备方法，所述涂料化学组分质量百分比为：

耐火骨料：35~45%；

悬浮剂：1.28~1.93%；

粘结剂：1.5~1.9%；

阻燃剂：1.2~1.6%；

乙醇：45~65%。

所述的耐火骨料的粒度为100～300目，所述的耐火骨料包括氧化铁红、滑石粉和硅石粉的两种或三种混合物。所述的耐火骨料由两种或两种以上耐火骨料组成，可增加涂料的透气性。

所述的耐火骨料中，氧化铁红的质量含量为25~31%、滑石粉的质量含量为7~9%、硅石粉的质量含量为3~5%。所述的耐火骨料选择滑石粉，因其良好的绝热保温性能可提高镁合金的充型能力。

所述的悬浮剂包括凹凸棒土和聚乙烯醇缩丁醛的一种或两种混合物。

所述的悬浮剂中，凹凸棒土的质量含量为1.2~1.8%、聚乙烯醇缩丁醛的质量含量为0.08~0.13%。聚乙烯醇缩丁醛的含量过高，高分子链相互缠绕在一起，失去悬浮剂作用。

所述的粘结剂为热塑性酚醛树脂。

所述的阻燃剂为硼酸。硼酸受热后脱水变成硼酐(B₂O₃)，硼酐与镁合金液反应生成致密的Mg₃B₂膜和MgO·B₂O₃釉质膜，起到阻燃作用。硼酸含量过高，会在合金表面形成气泡，降低透气性。

进一步，涂料组成的百分比为：

耐火骨料：35~45%；

悬浮剂：1.28~1.93%；

粘结剂-热塑性酚醛树脂：1.5~1.9%；

阻燃剂-硼酸：1.2~1.6%；

乙醇：45~65%；