浸滲劑類型的選擇以及鑄造缺陷形成原因

{一}、浸滲劑類型的選擇

伴隨著浸滲(shen)技術發展的(de)同時，化學工業(ye)也急劇發展，這又了浸滲(shen)劑的(de)研究(jiu)與(yu)，種(zhong)類繁(fan)多(duo)，用(yong)途廣(guang)泛，性能優良的(de)浸滲(shen)劑不斷(duan)出(chu)現。

較初被廣泛應用的一種浸滲設備是(shi)硅酸鈉類(lei)(俗(su)稱(cheng)水(shui)(shui)玻璃)浸(jin)(jin)滲劑(ji)，由于(yu)此類(lei)浸(jin)(jin)滲劑(ji)屬于(yu)硅酸鹽，也稱(cheng)無機浸(jin)(jin)滲劑(ji)，屬于(yu)前一代(dai)浸(jin)(jin)滲劑(ji)，它的水(shui)(shui)溶液(ye)含水(shui)(shui)60%以上(shang)。

用水玻(bo)璃做浸(jin)滲劑始于上(shang)個世紀30年代，能(neng)夠承受500℃以上(shang)的(de)高溫是其較大的(de)優點，同時其具有耐油(you)的(de)特(te)性(xing)。

但相對于優點(dian)則為顯著(zhu)，因(yin)其粘度高導致(zhi)浸滲過程慢長(chang)、浸滲后零件難清洗(xi)、固化(hua)速(su)度慢滲漏率高而需(xu)多次重復浸滲等等。

以上這(zhe)(zhe)些缺點均是(shi)由(you)它的(de)(de)化(hua)學成分決定(ding)的(de)(de)：酸鹽浸滲(shen)劑(ji)里面含有60%以上的(de)(de)水(shui)(shui)分子，而(er)其(qi)浸滲(shen)密封(feng)(feng)(feng)是(shi)靠對(dui)其(qi)加熱(re)脫水(shui)(shui)后的(de)(de)剩余物(wu)(硅酸納Na2SiO3)來密封(feng)(feng)(feng)微孔，但這(zhe)(zhe)時的(de)(de)硅酸鈉鹽體積變小(xiao)，不能對(dui)孔隙形成的(de)(de)封(feng)(feng)(feng)堵(du)，這(zhe)(zhe)就是(shi)其(qi)需反(fan)復浸滲(shen)的(de)(de)原因。

2、無機(ji)浸(jin)滲(shen)的(de)固化(hua)機(ji)理(li)為物理(li)變化(hua)，屬(shu)于(yu)可逆反應。

假設一(yi)件(jian)(jian)浸滲后修(xiu)補好的工(gong)件(jian)(jian)存放在一(yi)個足夠濕(shi)度的環境當(dang)中(zhong)，這(zhe)時(shi)硅酸鈉鹽能夠吸收空氣中(zhong)的水(shui)分子，時(shi)間長了工(gong)件(jian)(jian)表面(mian)會“流鼻(bi)涕”。

這就是水(shui)玻璃吸水(shui)后還原反應。

3、固化物。

水玻璃的脫水固化物(wu)，這是一種類(lei)似細石沙的無(wu)機鹽粉狀物(wu)，毫無(wu)物(wu)理強度(du)。

總之，無機浸滲劑的性、差，已在大(da)多數場(chang)合(he)被淘汰。

聚醋類浸滲劑屬于二(er)(er)代浸滲劑，其于二(er)(er)十世紀四十年代開始使用(yong)，其具有密封效果良(liang)好、耐化(hua)(hua)學腐蝕性(xing)和(he)能(neng)承受溫(wen)度(du)達204℃的(de)(de)特(te)點(dian)，但它的(de)(de)缺點(dian)是固化(hua)(hua)時間較長且(qie)工藝復雜，浸滲后零件表面有較多(duo)殘留而(er)不易清洗，特(te)別是其含有毒素影響操作人員健康和(he)，需要專(zhuan)門(men)的(de)(de)設備，增加了(le)設備投入成本，因此聚醋類浸滲劑并沒有廣泛的(de)(de)應用(yong)。

當前(qian)，前(qian)一代(dai)(dai)硅酸鈉類和二代(dai)(dai)聚醋類浸(jin)(jin)滲劑(ji)已逐漸(jian)被、環保、浸(jin)(jin)滲合格(ge)率高的第(di)三代(dai)(dai)丙烯酸醋類浸(jin)(jin)滲劑(ji)所取(qu)代(dai)(dai)(本文所設(she)計的浸(jin)(jin)滲工(gong)藝采用的浸(jin)(jin)滲劑(ji)為此類型)。

而丙烯酸醋類浸(jin)(jin)滲劑(ji)又分(fen)為加熱固(gu)化型浸(jin)(jin)滲劑(ji)和厭(yan)氧(yang)自固(gu)型浸(jin)(jin)滲劑(ji)兩種。

加熱固化型浸滲劑是由多種類丙(bing)烯(xi)酸單(dan)體、引發劑、表面(mian)活性(xing)劑和劑等混合后構成。

它浸(jin)滲密(mi)封(feng)(feng)鑄(zhu)件的(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)理是利用(yong)設備，將(jiang)零件浸(jin)入丙(bing)烯酸醋類浸(jin)滲劑(ji)液體(ti)內，采用(yong)真空及加(jia)壓的(de)(de)(de)(de)(de)方法，讓低粘度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)浸(jin)滲劑(ji)充滿鑄(zhu)件缺陷，后加(jia)熱使液態的(de)(de)(de)(de)(de)浸(jin)滲齊(qi)」聚合固化成強度(du)及韌性(xing)俱佳的(de)(de)(de)(de)(de)熱固性(xing)彈(dan)性(xing)體(ti)，從而起(qi)到(dao)密(mi)封(feng)(feng)缺陷的(de)(de)(de)(de)(de)效果(guo)。

丙烯酸(suan)醋類(lei)浸(jin)滲劑的優點先(xian)是(shi)(shi)粘度低，能(neng)(neng)夠(gou)浸(jin)滲劑進入(ru)零件內缺陷；其次(ci)是(shi)(shi)較(jiao)寬溫(wen)度的適用性，固化后的密封體(ti)(ti)在一50~200℃的范圍內都能(neng)(neng)正常(chang)發揮效能(neng)(neng)；再次(ci)是(shi)(shi)固化前后體(ti)(ti)積收縮(suo)變化小，能(neng)(neng)夠(gou)密封后的高(gao)合格率(lv)。

較(jiao)后(hou)(hou)是由于(yu)此類浸滲(shen)劑中含(han)有表面活性劑，因此可使浸滲(shen)后(hou)(hou)的殘(can)留液遇(yu)水后(hou)(hou)乳化達到零件(jian)表面易清洗的目的。

但(dan)丙烯酸醋類浸(jin)滲(shen)劑通常含有引(yin)發劑和(he)阻(zu)聚(ju)(ju)劑，聚(ju)(ju)合和(he)阻(zu)聚(ju)(ju)這樣(yang)一對競爭反(fan)應會造成其在儲(chu)存和(he)使(shi)用過(guo)程(cheng)中的穩定性差。

同(tong)時(shi)，這類浸(jin)滲劑由于在(zai)固化過程中需要對其進行加熱(re)(re)，因(yin)此會(hui)出(chu)現一些密封膠溢出(chu)現象(xiang)，原因(yin)是(shi)浸(jin)滲后的(de)零件在(zai)加熱(re)(re)過程中樹脂(zhi)比(bi)金屬的(de)熱(re)(re)膨脹。

這種結果會導(dao)致(zhi)浸滲后的合(he)格(ge)率下(xia)降并可能弄(nong)污部件(jian)表面。

厭(yan)氧自(zi)固型浸滲劑(ji)也(ye)稱為(wei)厭(yan)氧密(mi)封膠，同(tong)樣(yang)是以丙烯酸(suan)醋類化合物(wu)為(wei)主添(tian)加(jia)表(biao)面活性劑(ji)、穩定(ding)劑(ji)、劑(ji)和(he)引發劑(ji)等其它成分。

其(qi)特點是具有(you)自固化(hua)及(ji)調節固化(hua)速(su)度的能力，使其(qi)成為(wei)密封金屬和非金屬部件孔隙的較密封材料(liao)。

液態的密封膠有自然聚合(he)的傾向，但通過向包裝(zhuang)物中滲入少量空(kong)氣并保(bao)持恒定溫度的辦法便可(ke)阻止這(zhe)種聚合(he)。

厭氧密封膠(jiao)同時(shi)具有向微孔主動浸(jin)滲的(de)性質，當液態密封膠(jiao)進入(ru)零(ling)件(jian)孔隙時(shi)，它(ta)不再具有穩定空氣源，并開始化學固化。

其與(yu)金(jin)屬離(li)(li)子接觸(chu)可固(gu)(gu)化，這類似某(mou)些化學催(cui)化劑，然而加熱(re)、催(cui)化劑和金(jin)屬離(li)(li)子對固(gu)(gu)化過程并(bing)不是條件，但它(ta)們(men)可調節固(gu)(gu)化反應的(de)速(su)度(du)，并(bing)通過控(kong)制(zhi)每次浸滲過程中(zhong)固(gu)(gu)化反應速(su)度(du)以獲得較佳浸滲效果。

厭氧密封(feng)膠不會(hui)出(chu)現溢出(chu)現象，故部(bu)件不會(hui)被弄(nong)污，密封(feng)性能穩定(ding)。

厭氧(yang)密封膠自(zi)固化的性，可浸滲(shen)過的零部(bu)件不滲(shen)漏。

由(you)于厭氧(yang)密封膠(jiao)具有以上的性質(zhi)使(shi)其(qi)通常適于浸滲粉(fen)末金屬(shu)部件，因為粉(fen)末金屬(shu)的孔(kong)隙分布(bu)范圍(wei)廣，使(shi)用(yong)熱固化密封膠(jiao)時會產生(sheng)溢出問題。

浸滲(shen)劑除了以上介(jie)紹的主要類(lei)型(xing)外，無機浸滲(shen)劑中還包(bao)括(kuo)堿金屬(shu)鋁酸(suan)(suan)鹽類(lei)、硫酸(suan)(suan)鹽類(lei)及(ji)氯化物類(lei)浸滲(shen)劑，浸滲(shen)劑還包(bao)括(kuo)環氧樹(shu)脂(zhi)類(lei)、酚醛樹(shu)脂(zhi)類(lei)浸滲(shen)劑等。

本(ben)文根據對(dui)以上浸(jin)滲劑類型及(ji)優缺點的(de)(de)對(dui)比(bi)分析及(ji)與浸(jin)滲劑生(sheng)產廠家的(de)(de)交流，依據生(sheng)產廠家對(dui)高壓鑄造鋁合金零件浸(jin)滲的(de)(de)經(jing)驗，我(wo)們選(xuan)擇了加(jia)熱固化型浸(jin)滲劑。

{二}、鑄造缺陷(xian)形成(cheng)原因(yin)

金屬(shu)零(ling)件(jian)在(zai)鑄造過程中(zhong)，當(dang)液態的熔融(rong)金屬(shu)開始(shi)凝(ning)固時，由于內(nei)部殘留(liu)的各種氣體不能夠排出(chu)，同(tong)時金屬(shu)結晶在(zai)收(shou)縮過程中(zhong)產生(sheng)收(shou)縮不均，從(cong)而造成(cheng)鑄件(jian)內(nei)部及表面不可避免的形成(cheng)氣孔、縮孔、裂紋及疏松等用肉眼難以(yi)發現的微孔缺陷。

現(xian)(xian)代汽車(che)工(gong)(gong)業為(wei)了減輕(qing)發動機(ji)重(zhong)量(liang)、節約油耗(hao)，汽車(che)設(she)計過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)較大限度的(de)(de)(de)采用(yong)鋁、鎂、鋅等(deng)有色輕(qing)金(jin)(jin)屬及其合金(jin)(jin)材料和薄壁結構鑄(zhu)(zhu)(zhu)件作為(wei)發動機(ji)設(she)計中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)優先選(xuan)擇，因此現(xian)(xian)代發動機(ji)本體(ti)(ti)(ti)特別(bie)是(shi)1.6升排量(liang)以(yi)下的(de)(de)(de)發動機(ji)本體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)設(she)計發展趨(qu)勢為(wei)采用(yong)鋁合金(jin)(jin)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)技術加(jia)(jia)工(gong)(gong)缸體(ti)(ti)(ti)，但由于鋁缸體(ti)(ti)(ti)在鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)的(de)(de)(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)易出現(xian)(xian)組織(zhi)縮松、微(wei)孔(kong)等(deng)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)缺陷(xian)，特別(bie)是(shi)當代鋁缸體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)均采用(yong)了高壓鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)技術，這種(zhong)技術對(dui)缸體(ti)(ti)(ti)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)來說(shuo)固然(ran)是(shi)一(yi)個質的(de)(de)(de)飛(fei)躍(高壓鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)缸體(ti)(ti)(ti)外(wai)表面組織(zhi)致密，硬度值偏高，加(jia)(jia)工(gong)(gong)余量(liang)均勻，工(gong)(gong)件質量(liang)有很(hen)大改(gai)觀)，然(ran)而鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)微(wei)孔(kong)數量(liang)比普通(tong)的(de)(de)(de)重(zhong)力鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)還要多。

這些微孔(kong)(kong)不均勻的分(fen)布在缸(gang)體的各(ge)個斷(duan)面上，從其分(fen)布特點(dian)看，可(ke)以分(fen)為點(dian)狀氣(qi)孔(kong)(kong)，網(wang)狀氣(qi)孔(kong)(kong)及(ji)綜合氣(qi)孔(kong)(kong)，從其形態來看可(ke)分(fen)為封閉孔(kong)(kong)、盲孔(kong)(kong)及(ji)通孔(kong)(kong)。

那么高壓鑄造產生(sheng)微孔(kong)的原(yuan)因(yin)是什么呢?經研(yan)究證(zheng)明其原(yuan)因(yin)主(zhu)要有兩(liang)個(ge)，一個(ge)是鑄件凝固時急劇散(san)熱而收縮(suo)(suo)產生(sheng)的收縮(suo)(suo)孔(kong)，另外一個(ge)是空(kong)氣中的水分與鋁發(fa)生(sheng)反應產生(sheng)氧化(hua)鋁和氫氣，在凝固的時候由于氫氣四處竄而產生(sheng)氣孔(kong)，形成微孔(kong)。

微孔的形成是鑄(zhu)造(zao)的機理方面(mian)的缺陷，其對鑄(zhu)件(jian)的強(qiang)度不會造(zao)成影響，但是由于微孔的存(cun)在，會造(zao)成鑄(zhu)件(jian)的密封性能喪(sang)失，從而變(bian)成廢品。

為了彌補這些(xie)鑄造缺陷(xian)，降低生產(chan)成本，浸(jin)滲設備(bei)浸(jin)滲工藝技術(shu)應(ying)用和發展。