焓变涂料、激冷涂料和碲粉涂料


焓变(Enthalpy changes)即物体焓的变化量。在化学反应中,焓变反映了系统所吸收或释放的热量。

通俗来讲,焓变涂料是一种在浇注后的冷却过程中能够释放热量或吸收热量的涂料。向涂料中添加某种特定的焓变物质(即能够释放或吸收热量的物质),涂覆在铸型或砂芯某些部位,浇注后,焓变物质在热作用下发生物理变化(如气化)或化学变化(分解或化合),因而发生足够大的焓变反应(发热或冷却)。因此,焓变涂料有两类,即发热涂料和激冷涂料

发热涂料利用释放出的大量热能,使铸件局部表面延缓冷却,可以调节铸件的凝固顺序,在一定程度上解决铸件的缩孔缩松问题,并缓解裂纹和脉纹缺陷。

激冷涂料在与高温金属相接触时,受热气化吸收大量的结晶潜热,使金属液产生成分过冷,提高了铸件局部表面硬度、致密性和耐磨性,还可以用来消除渗漏,以及减少缩松。

焓变物质的选择:

发热焓变涂料常采用活泼金属粉末(作为还原剂)和强氧化剂粉末(作为氧化剂),比如镁粉和氧化铁,配合使用。

激冷涂料常采用在浇注温度下易于气化的低熔点金属粉末作为焓变物质,如铸铁用激冷涂料常常添加碲粉、锡粉作为焓变物质。

碲粉涂料

碲粉涂料是铸铁生产中常用的激冷涂料,可以用来防止发动机铸件的渗漏,以及在铸件表面形成白口层。

碲粉涂料的作用机理:

  1. 焓变(吸热)冷却作用。碲是一种介于金属和非金属之间的过渡物质,熔点为452℃,气化点为1390℃,蒸发热为107600J/mol(0.834x106J/kg)。因此,碲粉在铸铁的浇注温度下会迅速挥发并吸收液态金属在凝固过程中的结晶潜热,使铸件表面快速冷却,相当于冷铁的作用,因而碲粉涂料有“化学冷铁”之称。从这一点来看,碲粉涂料具有焓变涂料的特点。
  2. 碲的表面合金化作用。微量的碲元素(在铸铁合金中含量达到0.01-0.05%时)在与高温液态金属接触时,就具有强烈的碳化物稳定作用,阻止石墨析出,细化晶粒,促进产生致密的白口组织,阻断了渗漏通道。这也是碲粉涂料不同于普通焓变涂料之处。

使用碲粉涂料的注意事项:

  1. 控制涂层厚度。偏厚的涂层碲含量高,易于出现偏析聚集,造成中心白口,还可能产生桔皮类缺陷。
  2. 注意型砂中的碲元素累积。涂料中残留的碲元素会混入型砂系统,累积到一定含量时会造成铸件整体硬度偏高和白口倾向。

功能性 / 专用涂料

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