專利名稱：一種鎂合金鑄件的鑄造方法
技術領域：
本發明屬于鑄造技術領域，涉及的是一種鎂合金鑄件的鑄造方法。
背景技術：
鎂合金具有比強度和比剛度高、減震性好、易于回收再利用等優點，被認為是汽車、交通運輸等機械產品最有前途的結構輕量化材料。現有的鎂合金成形加工技術難以滿足鎂合金應用需求，影響了鎂合金的應用。鎂合金成形通過鑄造和塑性變形兩種方式，由于鎂合金塑性加工困難，鑄造是鎂合金成形加工的主要方法。目前，用于鎂合金的鑄造方法也較為單一，主要是壓力鑄造，約占90%。鎂合金壓力鑄造具有生產效率高、鑄件尺寸精度高、表面粗糙度低到優點，但其模具和設備投資大，因模具結構及工藝等方面的因素限制，難以生產形狀結構較為復雜的零件。另外，普通壓鑄件內部容易形成彌散分布的微氣孔，在高溫下膨脹導致鑄件變形和表面鼓泡，因此，普通壓鑄鎂合金件不能通過熱處理強化，也不能在較高溫度下使用。普通砂型鑄造因其尺寸精度低、粗糙度高，且不適于鑄造薄壁鑄件。熔模鑄造方法適合于鑄造尺寸精度高、形狀復雜鑄件，但熔模鑄造一般采用熱型殼、重力澆注，鎂合金與熱型殼界面反應傾向大，阻止界面反應工藝復雜，采用蠟模的熔模鑄造方法也不適于大批量生產結構尺寸較大的鑄件。消失模鑄造是一種適合于薄壁復雜鑄件生產的鑄造方法，近些年國內外研究了鎂合金消失模鑄造技術，由于消失模鑄造的泡沫模樣在液態金屬充填鑄型中分解吸收熱量，而鎂合金熱容量小、凝固潛熱低、凝固區間大，為了滿足充型需要，必須大幅度提高澆注溫度，這導致鎂液氧化、吸氣加劇，鑄件性能偏低。綜上所述，現有的鎂合金鑄造方法還不能較好滿足鎂合金應用需求，需要尋找新的鑄造方法
發明內容
本發明的目的是克服現有鎂合金鑄造方法的不足，提供了一種適于復雜薄壁鎂合金鑄件生產、鑄件組織性能良好，并且生產成本低廉的鑄造方法和技術。為了解決上述技術問題，本發明的技術方案如下:
一種鎂合金鑄件的鑄造方法，包括如下步聚:
(1)用聚苯乙烯泡沫塑料制作模樣；
(2)在模樣表面浸涂蠟，消除模樣表面珠粒網紋；
(3)將模樣用白乳膠或者熱熔膠與澆注系統粘結組合，得到模組；
(4)將模組浸潰阻燃涂料，自然干燥；
(5)在浸潰阻燃材料后的模組上制作型殼，是將模組的浸涂面層涂料、撒砂，干燥后浸涂背層涂料、撒砂、干燥，用氯化鋁水溶液硬化，如此重復2-3次，再用背層涂料封漿，形成型殼;
(6)將包含有模組的型殼送入爐中進行脫模、焙燒，得到型殼；(7)將型殼放入砂箱中，用干砂在型殼四周進行填充；
(8)在負壓下澆注鎂合金液，冷卻后即形成鑄件。對上述技術方案的改進:在步驟(2)中模樣的表面用蠟由石蠟和硬酯酸組成，其質量比為2:3-3: 2，熔點在46-50°C，浸涂溫度在54_60°C，浸潰時間3-6S，模樣取出時輕微抖動，去除多余蠟液，冷卻后即在泡沫模具表面形成光滑蠟膜。對上述技術的進一步改進:在步驟(4)中的阻燃涂料為硼酸溶液，硼酸溶液的組分及其質量百分比為:硼酸5-15%，硅溶膠5-10%，甲基纖維0.5-1.0%、氫氧化鈉0.6-1.0%，表面活性劑0.1-0.3%，消泡劑0.05-0.1%，其余為水。對上述技術方案的再進一步改進:在步驟(5)中，所述表面層涂料組成為:硅溶膠、鋯英粉、莫來石粉、低熔點玻璃粉、消泡劑；所述背層涂料組成為:水玻璃，莫來石粉、低熔點玻璃粉、消泡劑；所述撒砂材料為石英砂和上店砂；表面層涂料、背層涂料中加入
1.0%-3%的Na2O-K2O-B2O3-SiO2系低熔點玻璃粉作為助燒劑，以降低型殼焙燒溫度。對上述技術方案的更進一步改進:在工藝步驟(6)中，所述脫模與焙燒過程同時進行，首先升溫至75-120°C，保溫50-60分鐘；再升溫至550-650°C，在氧化性氛下保溫60-70分鐘。對上述技術方案的更進一步改進:所述工藝步驟(7)具體是，將制備的型殼置于砂箱中，在其周圍填充干砂，抽真空加固。有益效果:
本發明與現有技術相比具有以下優點:
(I)本發明采用泡沫塑料模樣，其結構設計靈活、尺寸穩定、成本低，適合于生產結構尺寸較大復雜鑄件，與消失模鑄造相比，由于泡沫模樣在澆注前已以脫除，避免了需要大幅度提高澆注溫度來保證模樣分解和充型，從而導致鎂液氧化、吸氣加劇，鑄件性能偏低。(2)本發明的型殼與熔模精密鑄造型殼相比，層數少、殼薄、焙燒溫度低，并且焙燒時即在型殼表面形成阻止鎂合金與殼型反應的保護膜，型殼制備工藝簡單，成本低。(3)本發明采用冷模負壓澆注，既能保證充型，又能提高鑄件冷卻速度，利于細化組織，提聞性能。總之，本發明吸取幾種不同鑄造方法之長處、克服不足，同時采用特有的型殼制備和防止鎂合金-鑄型界面反應方法，形成了獨特的適用于薄壁復雜鎂合金件生產的鑄造技術，對充分發揮鎂合金的性能優勢、滿足汽車鎂合金應用需求，具有重要的實際意義。
具體實施例方式以下通過具體實施例來進一步說明本發明。(I)采用可發泡聚苯乙烯珠粒在模具內發泡制作鑄件模樣，用聚苯乙烯泡沫塑料切割加工制作澆注系統模樣。(2)用石蠟和硬酯酸按照1:1的質量比配制浸涂蠟，溫度控制在56_58°C，將鑄件模樣浸入蠟液4-5S后 取出，取出時輕微抖動，去除多余蠟液，冷卻后在泡沫模具表面形成光滑蠟膜。(3)用白乳膠將模樣和澆注系統粘結組合在一起。(4)配制硼酸溶液，其組成及各組分質量百分比為:硼酸10%，硅溶膠10%，甲基纖維0.7-%、氫氧化鈉0.6-1.0%，表面活性劑JFC0.2%，正辛醇0.05%,其余為水。將模樣浸入該溶液中，轉動模樣，4-5S后取出自然干燥12小時。(5)制作型殼
(a)配制涂料面層涂料組成為:硅溶膠、320目莫來石粉、320目Na2O-K2O-B2O3-SiO2系低熔點玻璃粉和正辛醇，玻璃粉加入量2.5%，正辛醇0.05%,硅溶膠中SiO2含量為30%，涂料粉液比1.8:1，粘度為45-50S (流杯法)。背層涂料組成為:水玻璃、320目莫來石粉、320目Na2O-K2O-B2O3-SiO2系低熔點玻璃粉和正辛醇，玻璃粉加入量2.5%，正辛醇0.05%,水玻璃模數Μ=3.0-3.3，密度為1.28g/cm2，涂料粉液比1.3:1，粘度為25-30S。(b)型殼制作將浸潰了硼酸溶液并干燥后的模組浸入面層涂料，旋轉模組，使模組均勻涂上涂料后取出，待模組上的涂料不滴淌時，在涂料上撒40-70目石英砂，在40-45°C下干燥8小時；然后按以上同樣的方式浸涂背層涂料、撒10-30目上店砂，用氯化鋁水溶液硬化，如此重復3次；再用背層涂料封漿，形成型殼。(6)將模組- 型殼送入爐中進行脫模、焙燒。首先升溫至70-80°C，保溫30分鐘；然后升溫至110-120°C，保溫30分鐘；再升溫至600-650°C，在氧化性氛下保溫60分鐘，隨后隨爐冷卻。(7)將冷卻型殼至室溫后置于砂箱中，在其周圍填充干砂，抽真空加固，在0.06MPa負壓下澆注鎂合金液，冷卻后即形成鑄件。
權利要求
1.一種鎂合金鑄件的鑄造方法，包括如下步聚: (1)用聚苯乙烯泡沫塑料制作模樣； (2)在模樣表面浸涂蠟，消除模樣表面珠粒網紋； (3)將模樣用白乳膠或者熱熔膠與澆注系統粘結組合，得到模組； (4)將模組浸潰阻燃涂料，自然干燥； (5)在浸潰阻燃材料 后的模組上制作型殼，是將模組的浸涂面層涂料、撒砂，干燥后浸涂背層涂料、撒砂、干燥，用氯化鋁水溶液硬化，如此重復2-3次，再用背層涂料封漿，形成型殼; (6)將包含有模組的型殼送入爐中進行脫模、焙燒，得到型殼； (7)將型殼放入砂箱中，用干砂在型殼四周進行填充； (8)在負壓下澆注鎂合金液，冷卻后即形成鑄件。
2.根據權利要求1所述的鎂合金鑄造方法，其特征在于:在步驟(2)中模樣的表面用蠟由石蠟和硬酯酸組成，其質量比為2:3-3: 2，熔點在46-50°C，浸涂溫度在54_60°C，浸潰時間3-6S，模樣取出時輕微抖動，去除多余蠟液，冷卻后即在泡沫模具表面形成光滑蠟膜。
3.根據權利要求1所述的鎂合金鑄造方法，其特征在于:在步驟(4)中的阻燃涂料為硼酸溶液，硼酸溶液的組分及其質量百分比為:硼酸5-15%，硅溶膠5-10%，甲基纖維0.5-1.0%、氫氧化鈉0.6-1.0%，表面活性劑0.1-0.3%，消泡劑0.05-0.1%，其余為水。
4.根據權利要求1所述的鎂合金鑄造方法，其特征在于:在步驟(5)中，所述表面層涂料組成為硅溶膠、鋯英粉、莫來石粉、低熔點玻璃粉、消泡劑；所述背層涂料組成為水玻璃，莫來石粉、低熔點玻璃粉、消泡劑；所述撒砂材料為石英砂和上店砂；表面層涂料、背層涂料中加入1.0%-3%的Na2O-K2O-B2O3-SiO2系低熔點玻璃粉作為助燒劑，以降低型殼焙燒溫度。
5.根據權利要求1所述的鎂合金鑄造方法，其特征在于:在工藝步驟(6)中，所述脫模與焙燒過程同時進行，首先升溫至75-120°C，保溫50-60分鐘；再升溫至550_650°C，在氧化性氛下保溫60-70分鐘。
6.根據權利要求1所述的鎂合金鑄造方法，其特征在于:所述工藝步驟(7)具體是將制備的型殼置于砂箱中，在其周圍填充干砂，抽真空加固。
全文摘要
本發明提供了一種鎂合金鑄件的鑄造方法，該方法吸取幾種不同鑄造方法之長處、克服不足，同時采用特有的型殼制備和防止鎂合金-鑄型界面反應方法，形成了獨特的適用于薄壁復雜鎂合金件生產的鑄造技術，對充分發揮鎂合金的性能優勢、滿足汽車鎂合金應用需求，具有重要的實際意義。
文檔編號B22C9/04GK103231016SQ201210590779
公開日2013年8月7日 申請日期2012年12月31日 優先權日2012年12月31日
發明者曾大新, 何漢軍, 陳果, 楊偉, 史秋月 申請人:湖北汽車工業學院