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不同的铸造工艺对铸造涂料有哪些具体要求?

所属分类:行业资讯    发布时间: 2025-07-16    作者:湖北安耐捷新材料科技有限公司
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不同铸造工艺因铸型材质、铸件精度、金属液特性(熔点、流动性)及生产流程差异,对铸造涂料的性能要求存在显著区别。以下按6 大主流铸造工艺分类,详细说明其对涂料的核心要求:

一、砂型铸造(最广泛,占比 70% 以上)

工艺特点:以砂(粘土砂、树脂砂、水玻璃砂等)为铸型,适用于铸铁、铸钢、中小型非铁合金铸件(如发动机缸体、机床床身),铸型透气性较好但表面粗糙。

对涂料的核心要求

  1. 防粘砂与表面光滑性:砂型表面多孔,需涂料填充孔隙并形成连续隔离层,防止金属液渗透粘砂(尤其铸铁件易产生 “机械粘砂”),故耐火骨料需匹配金属熔点(铸铁用石英粉,铸钢用刚玉粉)。
  2. 悬浮稳定性:砂型铸造多采用水基涂料(成本低),需长期存放不沉淀(悬浮剂选膨润土 + CMC,静置 24 小时沉淀≤5%),保证刷涂 / 喷涂时涂层均匀(厚度 30-80μm)。
  3. 透气性:涂料干燥后需保留一定孔隙(避免致密涂层阻碍砂型排气),可添加少量多孔骨料(如硅藻土)辅助排气,减少铸件气孔。
  4. 适应性强:针对不同砂型(树脂砂含游离甲醛,水玻璃砂含碱性),涂料需耐化学腐蚀(如树脂砂涂料选耐酸粘结剂,如水玻璃)。

二、金属型铸造(永久型铸造)

工艺特点:铸型为金属材质(铸铁、钢或铜合金),可重复使用,适用于铝合金、铜合金等低熔点金属(如轮毂、活塞),铸件尺寸精度高(IT10-12 级),但铸型导热快、易粘模。

对涂料的核心要求

  1. 隔热与缓冷性:金属型导热快,易导致铸件激冷产生白口(铸铁)或裂纹(铝合金),涂料需含隔热骨料(如蛭石、空心微珠),降低铸件冷却速度(温差控制在 50-100℃)。
  2. 高附着力与脱模性:金属型表面光滑,涂料需强粘结剂(如酚醛树脂 + 硅溶胶复合)防止脱落;同时添加润滑成分(石墨粉、二硫化钼),降低铸件与铸型的摩擦系数(≤0.15),避免粘模。
  3. 耐冷热疲劳性:金属型反复受热(200-300℃)和冷却,涂料需抗热震(骤冷骤热不龟裂),有机 - 无机复合粘结剂(如乳胶 + 磷酸盐)可提升韧性。
  4. 快速干燥性:多采用醇基涂料(酒精载体),常温下 3-5 分钟即可干燥(无需烘干),匹配金属型高频次生产(每班可生产 500-1000 件)。

三、熔模铸造(失蜡铸造)

工艺特点:以蜡模为模样,涂覆多层涂料(+ 砂)形成耐火型壳,蜡模熔化后浇注金属液,适用于精密铸件(如涡轮叶片、首饰),表面粗糙度可达 Ra1.6-6.3μm,尺寸精度 IT8-10 级。

对涂料的核心要求

  1. 高精度与细粒度:铸件表面质量依赖涂料细度,耐火骨料需超细(100-325 目,如锆英粉、电熔刚玉),避免粗颗粒导致型壳表面凸起,影响铸件光洁度。
  2. 型壳强度与分层适配性:需多层涂挂(3-8 层),内层涂料(接触蜡模)要求低粘度(涂 - 4 杯 20-30 秒)、高渗透性(填充蜡模细节),用硅溶胶作粘结剂(强度高);外层涂料要求高粘度(40-60 秒)、高耐火性(添加粗骨料增强抗冲刷),防止金属液冲破型壳。
  3. 低发气性:蜡模气化后型壳内残留气体需排出,涂料中需减少有机助剂(如防腐剂),避免高温分解产气导致铸件气孔。
  4. 悬浮性极致稳定:采用浸涂工艺,涂料需长时间(8-12 小时)静置无沉淀(悬浮剂选有机膨润土 + 海藻酸钠),保证每层涂层均匀。

四、消失模铸造(实型铸造)

工艺特点:以泡沫塑料(EPS)为模样,涂覆涂料后埋入干砂,金属液浇入时泡沫气化,涂料层直接形成型腔,适用于复杂铸件(如管件、箱体),无需起模。

对涂料的核心要求

  1. 耐高温与抗冲刷性:泡沫气化后,涂料层直接接触高温金属液(无砂型缓冲),需高耐火骨料(铸钢用莫来石,铸铁用石墨 + 石英),耐火度≥金属液熔点 + 200℃(如铸钢≥1650℃)。
  2. 高透气性:泡沫气化产生大量气体(如 EPS 分解为 CO₂、H₂O),涂料需形成多孔结构(添加焦炭粉、多孔陶瓷粉),透气率≥5×10⁻⁴ cm/s,避免气体滞留形成气孔。
  3. 高强度与抗裂性:填砂时受砂粒冲击,涂料层需抗压强度≥2MPa(干燥后),且弹性好(添加乳胶粘结剂),防止裂纹导致金属液渗入砂中产生 “砂孔”。
  4. 涂覆性:泡沫模样易变形,涂料需低粘度(涂 - 4 杯 15-25 秒)、流平性好(添加流平剂),浸涂时快速覆盖且不损坏模样。

五、压铸(高压铸造)

工艺特点:金属液在高压(5-150MPa)高速(5-50m/s)下充型,铸型为耐热钢压铸模,适用于薄壁、高精度铸件(如手机中框、汽车变速箱壳体),材质多为铝合金、锌合金。

对涂料的核心要求

  1. 润滑与脱模性:高压下铸件与模具贴合紧密,涂料需含润滑成分(石墨、二硫化钼、氮化硼),摩擦系数≤0.05,确保铸件顺利脱模(避免拉伤)。
  2. 快速散热性:压铸模工作温度高(200-350℃),涂料需导热快(添加铝粉、铜粉),加速铸件冷却以提高生产效率(节拍≤30 秒 / 件)。
  3. 薄而均匀的涂层:铸件尺寸精度高(IT8-10 级),涂层厚度需严格控制(8-20μm),且无流挂、针孔(采用静电喷涂,涂料粘度≤15 秒涂 - 4 杯)。
  4. 低烟低残留:压铸模需频繁喷涂(每模 1 次),涂料需无挥发性有毒物质(如甲醛),且干燥后无残渣(避免影响铸件表面)。

六、离心铸造

工艺特点:模具绕轴线高速旋转(500-3000r/min),金属液在离心力作用下贴壁成型,适用于管状铸件(如水管、缸套),铸件组织致密、壁厚均匀。

对涂料的核心要求

  1. 超强粘结力:离心力作用下,涂料易被甩出,需高粘结强度(粘结剂选水玻璃 + 硅溶胶复合,干燥后抗压强度≥3MPa),且与模具内壁(金属或砂质)附着力≥1.5MPa。
  2. 耐磨与抗剥离性:金属液在离心力下冲刷涂料层,需添加耐磨骨料(如碳化硅、金刚砂),且涂层韧性好(添加乳胶),避免局部剥离导致铸件壁厚不均。
  3. 快速干燥性:模具旋转前涂料需完全干燥(否则离心时流挂),水基涂料需烘干(80-120℃,10-15 分钟),或直接用醇基涂料(3-5 分钟自然干燥)。

总结:不同工艺对涂料的核心差异点

铸造工艺核心关切点涂料关键性能指标(示例)
砂型铸造防粘砂、低成本悬浮性(24h 沉淀≤10%)、耐火度≥1400℃(铸铁)
金属型铸造脱模性、冷却调节摩擦系数≤0.2、隔热值≥0.5W/(m・K)(铝合金)
熔模铸造精密性、型壳强度骨料细度≥200 目、型壳常温强度≥5MPa
消失模铸造透气性、抗冲刷透气率≥8×10⁻⁴ cm/s、耐火度≥1650℃(铸钢)
压铸润滑性、涂层精度涂层厚度 8-15μm、润滑成分占比≥5%(石墨 / 氮化硼)
离心铸造粘结强度、抗剥离附着力≥2MPa、耐磨骨料占比≥60%(碳化硅)

可见,铸造涂料的性能需与工艺特性深度匹配:精密工艺(熔模、压铸)侧重细度与均匀性,极端环境(消失模、离心)侧重耐高温与强度,传统工艺(砂型)侧重成本与实用性。合理选择可使铸件缺陷率降低 20%-50%。