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

伴隨著浸滲技術發展的同時，化學工業也急劇發展，這又了浸滲劑的研究與，種類繁多，用途廣泛，性能優良的浸滲劑不斷出現。

較初被廣泛應用的一種浸滲設備是硅酸鈉類(俗稱水玻璃)浸滲劑，由于此類浸滲劑屬于硅酸鹽，也稱無機浸滲劑，屬于前一代浸滲劑，它的水溶液含水60%以上。

用水玻璃做浸滲劑始于上個世紀30年代，能夠承受500℃以上的高溫是其較大的優點，同時其具有耐油的特性。

但相對于優點則為顯著，因其粘度高導致浸滲過程慢長、浸滲后零件難清洗、固化速度慢滲漏率高而需多次重復浸滲等等。

以上這些缺點均是由它的化學成分決定的：酸鹽浸滲劑里面含有60%以上的水分子，而其浸滲密封是靠對其加熱脫水后的剩余物(硅酸納Na2SiO3)來密封微孔，但這時的硅酸鈉鹽體積變小，不能對孔隙形成的封堵，這就是其需反復浸滲的原因。

2、無機浸滲的固化機理為物理變化，屬于可逆反應。

假設一件浸滲后修補好的工件存放在一個足夠濕度的環境當中，這時硅酸鈉鹽能夠吸收空氣中的水分子，時間長了工件表面會“流鼻涕”。

這就是水玻璃吸水后還原反應。

3、固化物。

水玻璃的脫水固化物，這是一種類似細石沙的無機鹽粉狀物，毫無物理強度。

總之，無機浸滲劑的性、差，已在大多數場合被淘汰。

聚醋類浸滲劑屬于二代浸滲劑，其于二十世紀四十年代開始使用，其具有密封效果良好、耐化學腐蝕性和能承受溫度達204℃的特點，但它的缺點是固化時間較長且工藝復雜，浸滲后零件表面有較多殘留而不易清洗，特別是其含有毒素影響操作人員健康和，需要專門的設備，增加了設備投入成本，因此聚醋類浸滲劑并沒有廣泛的應用。

當前，前一代硅酸鈉類和二代聚醋類浸滲劑已逐漸被、環保、浸滲合格率高的第三代丙烯酸醋類浸滲劑所取代(本文所設計的浸滲工藝采用的浸滲劑為此類型)。

而丙烯酸醋類浸滲劑又分為加熱固化型浸滲劑和厭氧自固型浸滲劑兩種。

加熱固化型浸滲劑是由多種類丙烯酸單體、引發劑、表面活性劑和劑等混合后構成。

它浸滲密封鑄件的原理是利用設備，將零件浸入丙烯酸醋類浸滲劑液體內，采用真空及加壓的方法，讓低粘度的浸滲劑充滿鑄件缺陷，后加熱使液態的浸滲齊」聚合固化成強度及韌性俱佳的熱固性彈性體，從而起到密封缺陷的效果。

丙烯酸醋類浸滲劑的優點先是粘度低，能夠浸滲劑進入零件內缺陷；其次是較寬溫度的適用性，固化后的密封體在一50~200℃的范圍內都能正常發揮效能；再次是固化前后體積收縮變化小，能夠密封后的高合格率。

較后是由于此類浸滲劑中含有表面活性劑，因此可使浸滲后的殘留液遇水后乳化達到零件表面易清洗的目的。

但丙烯酸醋類浸滲劑通常含有引發劑和阻聚劑，聚合和阻聚這樣一對競爭反應會造成其在儲存和使用過程中的穩定性差。

同時，這類浸滲劑由于在固化過程中需要對其進行加熱，因此會出現一些密封膠溢出現象，原因是浸滲后的零件在加熱過程中樹脂比金屬的熱膨脹。

這種結果會導致浸滲后的合格率下降并可能弄污部件表面。

厭氧自固型浸滲劑也稱為厭氧密封膠，同樣是以丙烯酸醋類化合物為主添加表面活性劑、穩定劑、劑和引發劑等其它成分。

其特點是具有自固化及調節固化速度的能力，使其成為密封金屬和非金屬部件孔隙的較密封材料。

液態的密封膠有自然聚合的傾向，但通過向包裝物中滲入少量空氣并保持恒定溫度的辦法便可阻止這種聚合。

厭氧密封膠同時具有向微孔主動浸滲的性質，當液態密封膠進入零件孔隙時，它不再具有穩定空氣源，并開始化學固化。

其與金屬離子接觸可固化，這類似某些化學催化劑，然而加熱、催化劑和金屬離子對固化過程并不是條件，但它們可調節固化反應的速度，并通過控制每次浸滲過程中固化反應速度以獲得較佳浸滲效果。

厭氧密封膠不會出現溢出現象，故部件不會被弄污，密封性能穩定。

厭氧密封膠自固化的性，可浸滲過的零部件不滲漏。

由于厭氧密封膠具有以上的性質使其通常適于浸滲粉末金屬部件，因為粉末金屬的孔隙分布范圍廣，使用熱固化密封膠時會產生溢出問題。

浸滲劑除了以上介紹的主要類型外，無機浸滲劑中還包括堿金屬鋁酸鹽類、硫酸鹽類及氯化物類浸滲劑，浸滲劑還包括環氧樹脂類、酚醛樹脂類浸滲劑等。

本文根據對以上浸滲劑類型及優缺點的對比分析及與浸滲劑生產廠家的交流，依據生產廠家對高壓鑄造鋁合金零件浸滲的經驗，我們選擇了加熱固化型浸滲劑。

{二}、鑄造缺陷形成原因

金屬零件在鑄造過程中，當液態的熔融金屬開始凝固時，由于內部殘留的各種氣體不能夠排出，同時金屬結晶在收縮過程中產生收縮不均，從而造成鑄件內部及表面不可避免的形成氣孔、縮孔、裂紋及疏松等用肉眼難以發現的微孔缺陷。

現代汽車工業為了減輕發動機重量、節約油耗，汽車設計過程中較大限度的采用鋁、鎂、鋅等有色輕金屬及其合金材料和薄壁結構鑄件作為發動機設計中的優先選擇，因此現代發動機本體特別是1.6升排量以下的發動機本體的設計發展趨勢為采用鋁合金鑄造技術加工缸體，但由于鋁缸體在鑄造的過程中易出現組織縮松、微孔等鑄造缺陷，特別是當代鋁缸體的鑄造均采用了高壓鑄造技術，這種技術對缸體鑄造來說固然是一個質的飛躍(高壓鑄造缸體外表面組織致密，硬度值偏高，加工余量均勻，工件質量有很大改觀)，然而鑄造微孔數量比普通的重力鑄造還要多。

這些微孔不均勻的分布在缸體的各個斷面上，從其分布特點看，可以分為點狀氣孔，網狀氣孔及綜合氣孔，從其形態來看可分為封閉孔、盲孔及通孔。

那么高壓鑄造產生微孔的原因是什么呢?經研究證明其原因主要有兩個，一個是鑄件凝固時急劇散熱而收縮產生的收縮孔，另外一個是空氣中的水分與鋁發生反應產生氧化鋁和氫氣，在凝固的時候由于氫氣四處竄而產生氣孔，形成微孔。

微孔的形成是鑄造的機理方面的缺陷，其對鑄件的強度不會造成影響，但是由于微孔的存在，會造成鑄件的密封性能喪失，從而變成廢品。

為了彌補這些鑄造缺陷，降低生產成本，浸滲設備浸滲工藝技術應用和發展。