压铸离型剂的质量评价方法研究
1、前言
‘1 .1压铸离型剂的作用
压铸离型剂是在压铸过程中为了避免有色金属液体与模具焊合、减少铸件顶出的摩擦阻力和避免模具过分受热而施涂在压铸机型腔和压室、压射冲头表面的润滑剂和稀释剂(一般为水)的混合物。压铸离型剂有以下几个作用：(1)冷却。通过离型剂中水分的蒸发，局部冷却模具，使其在生产过程中减少热疲劳应力，从而保护模具。(2)高温润滑。离型剂在压铸件与模具之间形成隔离层及润滑膜后，能够保持熔融金属的流动性，改善合金的成形性能，并使压铸件脱模顺畅，尺寸稳定。(3)清洗。在喷涂过程中清除碎屑，减少废品，使操作更流畅。
1 .2压铸离型剂应具备的性能
由压铸离型剂的作用可以分析，压铸离型剂应具备如下性能〔11幻：(1)具有良好的冷却性和绝热 性。有色金属液体温度较高，再加上塑性变形热和摩擦热，易使模具强度下降、磨损加快，从而缩短使用寿命，因此离型剂的高温冷却性和绝热性是必要的。(2)良好的成膜、润滑和脱模性能。即要求离型剂对金属表面在高温下有足够的吸附强度，能在金属变形过程中形成完整均匀的润滑膜，并有低的摩擦系数。脱模能力强，对复杂压铸件有优越的脱模效果。(3)发气性适中，不易产生气孔。(4)对模具无腐蚀性、无积炭，使铸件洁白光亮，不影响后续工序的涂漆、电镀等。(5)离型剂使用中环保无污染、产生的有机废物易于降解处理、对身体健康无不良影响。
1 .3质量评价标准欠缺
目前，国内外压铸行业尚未出台统一的离型剂检验标准，广大用户多未建立检测手段，大多将配制的离型剂直接喷涂在压铸机模具上，通过脱模性和铸件表面质量来检验离型剂性能好坏，这对压铸厂家极其不利：一是增加了生产的风险，如损坏压铸机械和模具，产生大量废品，浪费人力物力;二是即使通过了工业试验，但缺乏对离型剂整体性能的全面评价和对压铸机械配件的损害性的考查。本文提出了水性压铸离型剂的主要性能指标，分析总结了可采用的测试方法，以期对压铸离型剂的整体性能作出比较全面客观的评价。
2压铸离型剂的主要性能指标
2.1常规理化性能
压铸离型剂的常规理化性能主要有：外观、密度、粘度、固含量、PH值。常规理化性能指标的测试方法简单、测试方便快捷、对控制不同批次产品的相对稳定性有重要的参考意义，因而普遍为离型剂生产商和客户所接受。
2.1.1外观
外观是对离型剂的外在形态所作的定性描述，包含：外在色泽、气味、形态等等。目前市场上流行的产品以乳白色、淡黄色、棕黄色乳液为主。对于不同品牌的产品，难以通过外观来判定质量;但对于同一品牌同一型号的产品，可通过外观来大致判断其质量的稳定性。
2.1.2密度
密度是衡量离型剂单位体积的质量的物性参数，‘般以称量法测量25 0C时单位体积产品的质量，单位g/cm3 0一般在0:9-1. 1 g/cm,o我们认为，密度与产品的质量好坏没有明显关联。
2.1.3粘度
粘度是衡量流体粘滞力大小的一个物性参数，该指标对评价离型剂的流动性和一般质量鉴别有重要意义，一般以动力粘度来表示，单位Pa，S。通常在几到几百Pa.S之间。应用实践表明，并非粘度越大越好，我们认为以100Pa. S以下为宜。
2.1.4固含量
固含量，即不挥发份含量，是离型剂在规定条件下烘干后剩余部分占总量的质量百分数。该指标对评价离型剂的稀释程度、有效成分含量有一定的参考作用，离型剂生产企业常用作控制产品稳定性的指标。我们认为，不同类型压铸离型剂的固含量无可比性，不能真实反映其有效成分的含量，如其中含有的对润滑、脱模无任何贡献的添加剂属于非有效成分。供应商和客户单纯地把固含量等同于有效成分含量，是很不科学的。市场上离型剂固含量一般在10%-50%之间。
2. 1. 5 PH值
PH值是衡量溶液酸性或碱性程度的数值，以所含氢离子浓度的负对数来表示，可用比色法和电位计法来测定。研究和实践表明，弱碱性离型剂可以提高有色金属压铸件的表面光亮度，减轻对铸件和模具的腐蚀，而酸性或较强碱性的离型剂对压铸件和模具的外表面有不良影响。我们认为，水性压铸离型剂的PH值在7^-9之间为宜。
2.2稀释比
压铸离型剂的稀释比，又称稀释倍数，是离型剂稀释前后溶液质量浓度的比值。离型剂稀释比的高低取决于其有效成分含量的多少，因而一般情况下稀释比与其固含量有显著的相关关系。该指标是评价离型剂应用性能和成本的一个重要的工艺参数，合适的稀释比应根据铸件的大小、结构、厚度进行确定。大件及薄壁、复杂件稀释倍数要低些，小件、简单件稀释倍数要高些。目前常用压铸离型剂的稀释比在80-200之间。
2.3稳定性[2,31
稳定性指标是评价其储存性能的重要物性参数，包括：常温稳定性、高温稳定性、冻融稳定性、剪切稳定性等。
2.3.1常温稳定性
测试方法：将离型剂样品按一定倍数稀释(或不稀释)，在一定的环境条件(温度、压力、是否密封和避光)下静置，测定其发生质量变化(有浮油、絮凝、分层或沉淀)的最长时间。由此，离型剂产品的保质期即为特定条件下的常温稳定性指标，该指标成为衡量离型剂储存性能的一个主要指标。
2.3.2剪切稳定性
测试方法：按一定稀释比稀释乳液离型剂，并按一定转数和时间进行搅拌后，观察是否有浮油、絮凝、分层或沉淀。
2.3.3冻融稳定性
测试方法：将离型剂试样在一定低温下冷冻一定时间后取出使其融化，观察是否能回复到初始状态。继续重复数次，观察离型剂的质量变化情况。
2.3.4高温稳定性
测试方法：将离型剂样品置于恒温烘箱内，在较高的温度下烘干一定时间后取出并观察是否有浮油、絮凝、分层或沉淀。
2.4成膜温度
离型剂稀释后开始喷洒时，液滴还未接触到模具表面，就在热辐射作用下过早地气化，在模具表面形成一薄层蒸气膜。若模具温度太高，蒸气膜太厚，后来的液滴便会蹦离蒸气膜，不再溅落到模具表面上。若模具温度太低，水分蒸发不充分，离型剂层容易流淌。只有在适宜的温度范围内，形成的蒸气膜才不足以阻挡后来液滴溅落到模具表面，又能保证水分蒸发殆尽，在模具表面上残留一薄层均匀的润滑剂层。成膜温度是压铸离型剂能正常地在型腔表面扩散，载体蒸发，形成润滑薄膜的最佳模具温度，或称高温润湿温度。它是个温度范围，不同类型的压铸离型剂，在不同的稀释比下各有其最适宜的成膜温度。
测试方法：将倾斜45。的钢板加热至较高温度并恒温，然后按一定距离喷涂离型剂，待离型剂
刚好能在钢板上形成连续薄膜时，此温度为最高成膜温度。然后按不同的温度段逐步降低钢板的温度，直到喷涂的离型剂向下流淌而不能成膜，此温度为最低成膜温度。铝合金压铸水性离型剂的成膜温度一般在200℃^"300℃之间。
2.5发气性
压铸过程中，离型剂受热分解不断释放出气体在模具和金属液体之间形成气隙，由于气隙的热阻效应，使得金属液冷却速度远远低于模具的冷却速度而更有利于充型;适宜厚度的气隙和润滑剂层在金属液和模具之间也起到了有效的隔离作用从而更有利于润滑和脱模。因此，测试离型剂的发气性，对于预见离型剂的发气量多少和判断脱模性好坏有一定的参考价值。
离型剂的发气行为与离型剂中的发气成分、模具温度、稀释比有关。在适宜的工况下，好的压铸离型剂应能在浇注到取件整个过程中产生缓慢且持久的发气行为。
测试方法：用发气性试验仪测定离型剂的发气性。取一定质量的烘千试样，在一定的温度和时间下，测试其产生挥发气体的总量。在相同的测试条件下，优质的压铸离型剂体现出发气量适中、
发气时间长的特征。
2.6高温润滑性
高温润滑性指标比较准确地反映了离型剂在高温条件下的润滑性能。常用的评价方法有静摩擦力法、高温摩擦因数法。
2.6.1静摩擦力法
静摩擦力法是模拟铝合金压铸的实际环境，用静摩擦力的大小来衡量离型剂润滑性的一种方法。
具体方法：在加热的钢板上喷涂离型剂，将一金属圆筒平放在钢板上并向内注入铝液，浇注完毕后用铁锤给铝液施加一定的压力，待铝液完全凝固后，用拉力计慢慢拖动整个圆筒体系，圆筒在钢板上刚好发生移动时拉力计的读数即为静摩擦力的大小。’‘
2.6.2高温摩擦因数
高温摩擦因数用金属圆环墩粗法来测定。将外径20 mm,内径10 mm,高7 mm的铝合金环在加热板上升温到300℃，喷洒上离型剂稀释液，用450 kN压力机墩粗。7个试样分别墩粗到6.5、6.0、5.0、4.5、4.0和3. 5 mm的高度。量出墩粗后圆环的内径(取平均值)，一般润滑剂摩擦因数大则内径小，摩擦因数小则内径大(摩擦因数小则圆环易于向外扩张，圆环的外径急剧变大，所以内径仍维持较大的数值)。绘制圆环高度一内径曲线，再对照标准曲线可以查出对应的摩擦因数值。在合适的稀释比下，高温摩擦因数达到最小值。
压铸离型剂必须具备优秀的极压抗磨性能。极压抗磨性能的侧定常用四球试验机法。参照GB/T 12583
润滑剂承载能力测定法191，以压铸离型剂的烘干样品为测试对象，可以测试获得反映其极压抗磨性能的有关指标数据：最大无卡咬负荷PB (N)、烧结负荷PD (N)、综合磨损值ZMZ (N)等。
最大无卡咬负荷PB (N)，是在试验条件下使试验钢球不发生卡咬的最大负荷，它代表油膜强度。烧结负荷PD (N)，是在试验条件下使试验钢球发生烧结的最低负荷，它代表润滑剂的极限工作能力。综合磨损值ZMZ(N)，是润滑剂在所加负荷下使磨损减少到最小的抗极压能力的一个指数，它等于若干次校正负荷的平均值。
2.8抗冲刷性
抗冲刷性是离型剂成膜后抵抗金属液冲刷而不被破坏的能力。该指标对于评价离型剂的使用效果有着重要的现实意义。可以利用圆形金属试样(材质与模具相同)在有色金属液体(型号与压铸件材质相同)中的高速旋转来模拟压铸充型时金属液对模具型腔的冲刷。
测试方法：将一定尺寸的圆形金属试样加热到一定的温度(成膜温度)，喷涂离型剂至涂膜完整均匀，然后将其置于一定温度的有色金属液体中，使金属试样以一定的转速转动一定的时间后取出，测算金属试样表面粘附铝液的面积。以未粘附铝液的面积百分数作为抗冲刷性指标。
2.9腐蚀性
腐蚀性是指压铸离型剂在一定条件下对与其接触的金属产生腐蚀的能力。该指标对于正确评价离型剂对模具和铸件的腐蚀损坏有很好的参考意义。参照有关标准〔lo' l月，可采用以下测试方法。
测试方法一：采用离型剂在一定温度条件下对金属腐蚀的程度来评价其腐蚀性。在试样中放入铜片，在恒定的温度下浸泡3小时，取出铜片，与腐蚀标准色板颜色进行对比来确定腐蚀等级。
测试方法二：将各种金属片和成对金属片部分浸泡在一定温度的试验液体中，保持一定时间。测定每个金属试片质量的变化，观察金属试片表面的变化及在试验期间液体发生的变化。
测试方法三：将一定型号的金属试片放入具塞试管，注入试样至试片约一半的位置，呈半浸泡状态，具塞。试管垂直放置于室温下48h.取出用石油醚或无水乙醇等溶剂清洗午净，再与新打磨的金属试片比对变色程度，进行腐蚀情况评定。平行测定3次后，.以.2次相同结果作为最终判定。无腐蚀变色者为合格。
2:10残炭
残炭指标是压铸离型剂试样在规定条件下，进行蒸发和热解后所剩余的残留物的质量分数。该指标借鉴了润滑油的残炭指标，油品的残炭值是影响积炭倾向的主要因素之一，油品的残炭值越高，其积炭倾向越大。考虑到压铸离型剂配方成分的复杂性，测试该指标可以避免离型剂在使用过程中由于残炭量较多影响脱模效果、影响模具和铸件的清洁度、影响铸件的后续工序的进一步加工。
测试方法〔12]：将已称重的试样放入一个样品管中，在惰性气体气氛中，按规定的温度程序升温，将其加热到500 0C，在反应过程中生成的易挥发性物质由惰性气体带走，留下的碳质型残渣占原试样的质量百分数为微量残炭值。
2.11表面张力
表面张力是液体表面层由于分子引力不均衡而产生的，液体表面上单位长度边界线上指向表面内部(或表面上单位长度任意曲线两边)的表面收缩力。简单地说，表面张力就是使液体表面收缩的力。离型剂较低的表面张力能保证其成膜时的分散均匀性和较好的渗透性。因而测试离型剂的表面张力有助于掌握其使用性能。
测量方法〔件静态法、类静态法·静态法是测量与液体垂直接触且被完全润湿的平板的表面张力，类静态法是测量将一个水平悬挂的橙形物或环状物拉出液体表面所需的表面张力。详细方法见GB/T 22237-2008表面活性剂表面张力的测定。
3结束语
本文分析总结了压铸离型剂的主要性能指标，对于正确评价压铸离型剂的各项性能具有一定的参考意义。可以根据实际应用的需要，有选择的测试上述指标。伴随着压铸离型剂技术的发展进步，先进的检测技术方法和手段不断完善，离型剂性能指标将会更加精细化和科学化，对生产和使用的指导意义更强。
文章来源斗门福联造型材料公司
