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(chǎn)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(chǎn)效率高、環(huán)保等優(yōu)點。但是，在生產(chǎn)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。

        AL-Mg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�時發(fā)生沖模和夾料現(xiàn)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(jù)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。

 

        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。

 

        (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(shù)、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。

 

        根據(jù)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(shù)）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(chǎn)中出現(xiàn)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(xiàn)場使用的壓 鑄涂料。
 

        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(chǎn)中的脫模要求， 效果良好。

圖1 采用自制的脫模劑生產(chǎn)的壓鑄件實物圖

        采用劃痕法 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10s， 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(jù)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(chǎn)的涂料粘附性能與標樣相當 ， 達到生產(chǎn)要求的粘 附程度。

4.3   自制涂料與國內 外同類產(chǎn)品性能對比
將自制涂料與國內外同 類產(chǎn)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(chǎn)品性能對比

 

        由表１可知，自制涂料性能可以與國外產(chǎn) 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(chǎn)品 。

        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(chǎn)周。