【要點釋義】壓鑄模具是鑄造液態(tài)模鍛的一種方法， 一種在專用的壓鑄模鍛機上完成的工藝。它的基本工藝過程是：金屬液先低速或高速鑄造充型進模具的型腔內，模具有活動的型腔面，它隨著金屬液的冷卻過程加壓鍛造，既消除毛坯的縮孔縮松缺陷，也使毛坯的內部組織達到鍛態(tài)的破碎晶粒。毛坯的綜合機械性能得到顯著的提高。

AL-MG合金因密度小、比強度和比剛度高、成形性和導熱性能好等優(yōu)點，被廣泛應用于汽車、電子、航空航天和國防等領域。壓鑄是AL-MG合金鑄造生產中廣泛應用的一種工藝，具有鑄件精度高、表面粗糙度低（精度可達７級，粗糙度可達6.3μｍ）、力學性能好、生產效率高、環(huán)保等優(yōu)點。但是，在生產過程中，壓鑄模表面要承受巨大的熱沖擊和高溫金屬液沖刷，會引起模具壁熱疲勞而過早報廢。另外，模具壁還會發(fā)生成分轉變，使基體體積長大，導致型腔變形，從而大大縮短了模具使用壽命。為了延長壓鑄模使用壽命和提高壓鑄件良品率，可以在模具表面涂覆一層高性能防護涂料，但是，普通涂料無法承受高溫煅燒和金屬液體的反復沖刷。因此，研制一種耐火度高、抗裂性能優(yōu)異、潤滑性優(yōu)良的保溫涂料就非常必要。

１AL-MG合金壓鑄涂料的作用

AL-M9合金壓鑄涂料主要應用于壓鑄領域，將其涂覆在預熱至200～300℃的壓鑄模表面，具有以下作用：①當涂料涂覆于模具表面后，隨著水分揮發(fā)，在模具表面形成一層微米級薄膜，它將金屬液和模具隔離開，防止金屬液滲入模具表面造成粘模，同時可以防止?jié)沧r發(fā)生沖模和夾料現象；②可大幅度減輕高溫AL-MG合金液澆注時對壓鑄模沖擊和對型腔表面沖刷，提高模具使用壽命；③由于模具表面粗糙度極大地影響著鑄造過程中的保溫性能，通過選用不同粒徑的原料砂粒配制涂料，可調節(jié)鑄件表面光滑程度來滿足鑄造過程中對保溫性能的要求；④根據使用不同性能涂料來調節(jié)系統(tǒng)熱阻，控制鑄件的冷卻速度，保證其組織和性能達到要求；⑤壓鑄涂料有一定的潤滑作用，可改善金屬液填充條件，減少鑄件冷隔、厚薄不均等缺陷］。

2 AL-MG合金壓鑄涂料的基本組成

AL-MG合金壓鑄涂料主要由耐火骨料、載液、懸浮穩(wěn)定劑、粘結劑、分散劑及其他配料組成。各組分用高速剪切分散機使其分散均勻，制備成膏狀，在涂掛和機械噴涂過程中發(fā)揮綜合作用。

2.1壓鑄涂料各組分選擇

（１）耐火骨料耐火骨料是AL-MG合金壓鑄涂料的主要組成部分，它在涂料中比例高達40％～80％，具有隔離、絕熱和調節(jié)表面粗糙度等作用。耐火骨料對涂層耐火度和熱化學穩(wěn)定性影響尤為明顯。同時，選用粉料時還應綜合考慮其他因素，如粒度、密度、熱膨脹系數、熱導率、發(fā)氣量、來源及價格和對人體與環(huán)境的危害等。耐火骨料的選擇由合金的種類決定，AL-MG合金鑄件多采用剛玉、石英和高嶺土等混合骨料。

（２）載液載液既是耐火骨料的分散介質也是其他組分的溶劑，也是噴涂的稀釋劑。水和有機溶劑是最常用的載液，以水為載液的涂料稱為水基涂料。使用有機溶劑作為載液時，涂料成本較高而且往往具有刺激性氣味。因此，采用來源廣泛而價格低廉的水作為載液，其作業(yè)安全且無毒無味。

（３）懸浮穩(wěn)定劑懸浮穩(wěn)定劑是使固體粉末原料穩(wěn)定懸浮在載液中的物質，使涂料具有一定的流變性能。它通過自身在載液中的擴散力、吸附力和載荷力等，使高密度耐火骨料懸浮在載液中，并保持均勻的狀態(tài)。膨潤土、凹凸棒土和累托石常用作無機懸浮劑。

（４）粘結劑為使顆粒粉料能夠粘結成具有一定強度的涂料層，須在體系中加入粘結劑。涂層所在的工作環(huán)境非常苛刻，要在600℃以上的高溫金屬液沖刷下保持很好的粘附性，還要保證涂層不能開裂和產生積碳的問題。采用聚乙烯醇作為粘結劑，可保證涂層在高溫下具有一定的強度。

（５）其他壓鑄涂料除了以上組分外還包含一些其他助劑，例如表面活性劑、消泡劑、增稠劑、潤濕劑、著色劑、抗菌劑和防腐劑等。

2.2配方的確定

根據工藝要求和配方選擇原則，并在大量的試驗基礎上，篩選出了合適的耐火骨料、載液、懸浮穩(wěn)定劑、粘結劑和助劑。接著又對它們進行復配試驗，得到了性能穩(wěn)定的配方。在此基礎上，又進行了多次鋁合金壓鑄實際測試，改進和篩選出了最后的配方（質量分數）為：20％～25％的剛玉，8％～12％的高嶺土，20％～25％的膨潤土，0.2％～0.5％的聚乙烯醇，7％～15％的硅溶膠，＜0.2％的助劑，余為水。解決了生產中出現的保溫效果差和穩(wěn)定性差的問題。

3 AL-MG合金壓鑄涂料的制備過程

采用剛玉、石英和高嶺土等混合骨料作為耐火骨料，水作為載液，膨潤土作為懸浮劑，聚乙烯醇（聚合度為1750±50）作為粘結劑，還有其他助劑。將預制的剛玉、石英和高嶺土的混料、膨潤土、聚乙烯醇的水溶液、硅溶膠和助劑按照試驗設定比例依次加入容器中，用高速剪切機分散1h，得到所需涂料。將分散均勻的涂料與水按照1:50的比例稀釋后，加入到高壓涂料噴槍中，震蕩后制成可現場使用的壓鑄涂料。

４AL-MG合金壓鑄涂料的性能

4.1脫模效果測試

將配制好的涂料均勻噴涂在壓鑄模表面，按保溫性能要求在不同部位噴涂相應厚度的涂料。當涂料噴涂在預熱到200~300℃的壓鑄模表面時，水分立即揮發(fā)，在模具表面形成一層微米級保溫涂層，使鑄件輕松從模具中取出，并有效地保證了鑄件表面粗糙度和完整性。其脫模效果見圖１。從圖１中可以看到，鑄件表面光潔锃亮，棱角飽滿無缺陷，表明涂料能夠達到實際生產中的脫模要求，效果良好。

圖１采用自制的脫模劑生產的壓鑄件實物圖

4.2粘附性能測試

采用劃痕法［７］測試粘附性能：將40MM×100MM金屬基板在200～300℃下預熱10MIN，接著將按1:50（涂料∶水）稀釋的涂料噴涂到金屬板上，靜置20S，放入100℃烘箱中烘24H。將烘干的樣品取出，冷卻至室溫，用刀片在烘干的涂料表面刻劃，根據表面劃痕的寬度、深度以及表面破壞情況來評價涂料粘附性能。測試結果表明，按配方生產的涂料粘附性能與標樣相當，達到生產要求的粘附程度。

4.3自制涂料與國內外同類產品性能對比

將自制涂料與國內外同類產品脫模效果進行比較，其結果見表１

表１自制涂料與國內外同類產品性能對比

由表１可知，自制涂料性能可以與國外產品在粘附性、穩(wěn)定性和耐腐蝕性等性能上相媲美，而明顯優(yōu)于國內產品。

5結語

采用通用耐火骨料、載液、懸浮穩(wěn)定劑、粘結劑、分散劑及其他配料，按一定配比，制備耐高溫壓鑄涂料。該涂料具有良好的懸浮性、涂覆性、潤滑性和附著強度，可以延長模具使用壽命，縮短生產周期。