Chromerzpulver (hauptsächlich bestehend aus Chromit, enthält Cr₂O₃·FeO) hat sich aufgrund seiner hohen Feuerfestigkeit, hervorragenden Korrosionsbeständigkeit und thermochemischen Stabilität zu einem wichtigen Material für Feingussbeschichtungen entwickelt. Es kann die Oberflächenqualität von Gussteilen deutlich verbessern und die Fehlerquote senken. Im Folgenden finden Sie eine systematische Beschreibung des Anwendungsprinzips, der wichtigsten Prozesspunkte, der Formelgestaltung und praktischer Fälle:
🔬 1. Kernanwendungsprinzip und Vorteile
Anti-Sand-Anhaften- und Anti-Penetrationsmechanismus
Wenn Chromerzpulver bei hohen Temperaturen (> 1900 °C) mit geschmolzenem Metall in Kontakt kommt, wird das darin enthaltene FeO bevorzugt oxidiert und bildet eine dichte Spinellphase (wie FeCr₂O₄), die das geschmolzene Metall daran hindert, in die Poren der Sandform einzudringen, wodurch ein mechanisches Anhaften vermieden wird14. Gleichzeitig kann Cr₂O₃ das Sintern und Ablösen der Beschichtung fördern, und die Beschichtung fällt nach dem Gießen automatisch in Stücken ab, was die Reinigungskosten senkt.
Thermische Stabilität und Schrumpfungsoptimierung:
Der hohe Schmelzpunkt (1890–2100 °C) und der niedrige Wärmeausdehnungskoeffizient machen Chromerzpulver bei hohen Temperaturen formstabil und besonders geeignet für dicke und große Gussteile. Sein Wärmespeicherkoeffizient ist höher als der von Quarzsand, was die Erstarrungszeit von geschmolzenem Metall verlängert, den Schrumpfungseffekt verstärkt und Schrumpfungs-/Schrumpfungsfehler reduziert.
Chemische Inertheit und Abschirmwirkung
In stickstoffhaltigem Harzsand (wie Furanharz) kann eine Chromerzbeschichtung die Diffusion von N- und C-Elementen in Gussteile blockieren, eine Kohlenstoffzunahme und subkutane Poren in kohlenstoffarmen Stahlgussteilen vermeiden und die Korrosionsbeständigkeit verbessern.
⚙️ 2. Anwendungsprozess und technische Punkte
Auswahl der Partikelgröße und abgestufte Anwendung
Grobe Partikel (80–280 Maschenweite): verbessern als feuerfestes Aggregat die Widerstandsfähigkeit gegen das Ausscheuern durch geschmolzenes Metall und werden an heißen Stellen großer Gussteile verwendet.
Ultrafeines Pulver (> 320 Mesh, macht 15–20 % aus): füllt die Poren der Beschichtung, verbessert die Dichte und wird für Stahlgussteile mit hohen Abschirmungsanforderungen verwendet.
Farbträgeradaption
Farbe auf Wasserbasis: Suspensionsrate bis zu 98 % (24 h), Gasemission ≤ 16 ml/g (1000 °C), geeignet für Szenen, die eine Trocknung bei niedrigen Temperaturen erfordern, wie z. B. verlorener Schaum, und die Trocknungstemperatur muss auf 40 bis 60 °C geregelt werden, um eine Schaumverformung zu verhindern.
Farbe auf Alkoholbasis: Suspensionsrate ≥95 % (8 Std.), trocknet sofort nach der Zündung, geeignet für eine schnelle Produktion, aber die Ethanol-Verflüchtigungsrate muss kontrolliert werden, um Rissbildung zu vermeiden.
Synergistische Optimierung der Formel
Verbundfüllstoffe: In Kombination mit Kieselgur, Vermiculit usw. (z. B. patentierte Formel: Chromit 65–85 % + Kieselgur 15–20 %) verbessern sie die Luftdurchlässigkeit und senken die Sintertemperatur.
Bindersystem: Durch die Verwendung von Verbundbindungen (z. B. Ethylcellulose + Phenolharz) wird sowohl die Tieftemperaturfestigkeit als auch die Hochtemperaturkeramisierung (Natriumtripolyphosphat fördert die Sinterung) berücksichtigt.
Funktionelle Zusatzstoffe: Fügen Sie Fe₂O₃-Pulver (1–3 %) hinzu, um die Bildung eines Oxidfilms zu fördern und die Abziehbarkeit zu verbessern; Stearinsäure (0,1–0,15 %), um die Nivellierung zu verbessern.
📊 3. Formeldesign und Leistungsoptimierung
Im Folgenden finden Sie eine typische Formel und einen Leistungsvergleich für Chromerzpulverbeschichtungen:
Tabelle: Leistungsvergleich von wasserbasierten und alkoholbasierten Chromerzpulverbeschichtungen
Komponente/Leistung Wasserbasierte Beschichtung Alkoholbasierte Beschichtung Funktion
Chromerzpulveranteil 50–70 % (gröber als 280 mesh) 60–80 % (280–325 mesh) Feuerfestes Skelett, durchdringungshemmend
Suspensionsmittel Lithiumbasierter Bentonit (3–6 %) Organischer Bentonit (2–4 %) Sedimenthemmend, Gleichmäßigkeit bewahren Bindemittel
Kieselsol (2–3 %) Phenolharz (3–5 %) Stärke der Beschichtung verbessern Suspensionsrate (24
h) ≥ 98 % ≥ 95 % (8 h) Lagerstabilität Gasentwicklung
(1000 °C) ≤ 16 ml/g ≤ 19 ml/g Porendefekte reduzieren
Rissbeständigkeit (1200 °C) Schnelles Erhitzen für 2 Minuten ohne Risse Wie links Verhindert das Eindringen von Metallflüssigkeit in Risse
🧪 IV. Wichtige Punkte der Qualitätskontrolle
Kontrolle der Suspensionsstabilität: Verhinderung von Ausfällungen durch Verdickungsmittel (wie CMC 0,15–0,5 %) und Thixotropiermittel (wie Nano-SiO₂). Der Thixotropiergrad muss >30 % betragen, um die Gleichmäßigkeit der Beschichtung zu gewährleisten24.
Anpassung der Sinterablösung: Fügen Sie Flussmittel (Lithiumcarbonat 0,3–0,5 %) hinzu, damit die Beschichtung bei der Gießtemperatur mäßig schmilzt und eine glasartige und leicht ablösbare Schicht bildet.
Umweltschutz und Sicherheit: Belüftungs- und Staubentfernungsgeräte sind erforderlich (Chromerzstaub ist schädlich) und Cr-haltiges Abwasser muss neutralisiert werden.
🏭 V. Typische Anwendungsszenarien und -effekte
Große Stahlgussteile (Stützen, Kettenräder)
Nach der Verwendung einer Verbundbeschichtung aus Chromerzpulver wird die Sandhaftungsrate auf <3 % reduziert, die Oberflächenrauheit nach dem Kugelstrahlen beträgt Ra ≤ 12,5 μm und die Handschrift ist klar und weist keine fehlenden Stellen auf (im Vergleich zu unbeschichteten Teilen Ra ≥ 25 μm).
Hochchromhaltiges Gusseisen (Auskleidungsplatte, Hammerkopf).
Eine Beschichtung mit Nano-FeCr₂O₄-Verbundpulver (15–20 %) kann die Oberflächenhärte von Gussteilen um fast das Dreifache erhöhen (HV 800→2200) und die Lebensdauer um das Zweifache verlängern.
Präzisionsteile aus legiertem Stahl
. Nach der Anwendung in einer Furanharz-Sandform wird die subkutane Porosität von 8 % auf 0,5 % reduziert und der Kohlenstoffanstieg von kohlenstoffarmem Edelstahl auf unter 0,02 % kontrolliert
