树脂砂铸造镁合金阻燃技术研究

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1、制造技术研究2012年10月第5期树脂砂铸造镁合金阻燃技术研究秦守益王宝兵孙敏杰罗建李宝辉童云龙（上海航天精密机械研究所，上海201600）摘要：针对树脂砂铸造镁合金的燃烧问题，通过试验研究找出了采用树脂砂铸造镁合金过程中防止燃烧的途径，确定了阻燃涂料的成分配比，并采用该技术生产出了合格的舱体铸件。关键词：树脂砂；镁合金；阻燃；涂料TechnologyResearchonIgnition-proofofMagnesiumAlloysCastedByResinBondedSandQinShouyiW

2、angBaobingSunMinjieLuoJianLiBaohuiTongYunlong（ShanghaiSpaceflightPrecisionMachineryInstitute,Shanghai201600）Abstract：Accordingtotheignitionproblemofmagnesiumalloyscastedbyresinbondedsand,themethodofmagnesiumalloysignition-proofandcompositionratioofign

3、ition-proofcoatingmaterialwerefoundthroughexperiments,andaneligiblecastingcabinwasproducedbythetechnology.Keywords：resinbondedsand；magnesiumalloys；ignition-proof；coatingmaterial1引言铸件生产的首要选择。目前，树脂砂铸造在铸钢和铝合金等铸造生产中舱体是导弹等武器的主要结构件，在空中高速飞已经得到了比较普遍的应用，然而，由于镁

4、合金易燃行气动作用下，往往需要具有较高的耐压性和耐热烧等特点，树脂砂铸造工艺在镁合金铸造中应用较性，同时追求最小的结构重量，镁合金由于密度小、少，且有关镁合金铸造采用树脂砂工艺的防燃烧技术[1]比强度、比刚度高的特点，广泛应用于舱体铸件的文献介绍不多。如何有效防止燃烧是镁合金树脂砂铸生产。目前，在我国，舱体大都采用传统的粘土砂铸造工艺亟需解决的问题，直接关系树脂砂铸造工艺在造工艺进行生产，由于其主要依靠人工造型，舱体的镁合金中的应用及舱体铸件的质量。尺寸和表面质量往往得不到有效的保障。随着国际形势

5、的千变万化，对武器的要求越来越高，舱体结构也2试验材料与方法更加复杂，精度要求不断提高，传统粘土砂工艺已经不能满足当前的工艺要求，而树脂砂工艺由于具有尺2.1材料选择寸精度高、强度高、工艺简单和易操作等特点，可以试验选用ZM5合金材料，化学成分见表1。满足复杂结构舱体的铸造需要，已经成为舱体等复杂表1试验材料化学成分基本组元/%杂质不大于/%AlZnMnMgSiFeNiCuBe其他单个7.5～9.00.2～0.80.15～0.5余量0.250.080.010.10.0020.1作者简介：秦守益（1

6、973-），高级工程师，铸造专业；研究方向：镁合金、铝合金等有色合金的铸造工艺及新材料。收稿日期：2012-09-0914制造技术研究航天制造技术树脂的种类很多，按化学结构分为呋喃树脂、酚该树脂的硬化特性好，适合铸件砂型（芯）的制作，醛树脂、酚脲烷树脂、多元醇脲烷树脂等，根据合金最大的优点是溃散性好。树脂性质见表2。的使用要求选用常州国钧化工厂生产的酚脲烷树脂。表2树脂性质-3组分密度20℃/g·cm粘度25℃/MPa·s外观CPⅠ-51400.95±0.05≤50棕黑色液体CPⅡ-52351.0

7、9±0.05≤50棕色液体2.2试验方法熔液与空气隔离，能防止镁合金在高温过程中与空气镁合金铸造中的防燃烧技术一种是在合金液中接触而氧化燃烧。加入一些稀土元素；另一种是通过在造型材料中加入试验选用浇注试样尺寸为200mm×200mm×[2]一些物质，这种物质可以与镁发生化学反应，在镁30mm，阻燃技术从树脂砂中直接添加硼酸和使用添合金表面形成一种致密的保护膜，阻止镁的燃烧，或加硼酸的涂料进行研究。试验时分别把750℃镁合金者在低温下自身燃烧，使镁合金的周围形成还原性氛液浇注到含有不同百分比硼酸的试

8、样中，对试样进行围，阻止镁合金的燃烧。对比分析。试验选用了常用的硼酸作为阻燃剂。硼酸是镁合[3]金铸造生产中有效的阻燃剂，其阻燃原理为：H3BO33结果对比分析在高温作用下生成硼酐B2O3，B2O3在高温下能溶解多种氧化物，B2O3与镁液体表面反应生成致密的3.1树脂砂中添加硼酸Mg3B2保护膜，同时B2O3与液体表面的MgO反应生成为获取硼酸在树脂砂中的阻燃效果，试验时在树MgO·B2O3，它是致密的优质保护膜，将高温镁金属脂砂中加入不同比例的硼酸，见表3。表3树脂和硼酸混合比例