铬矿粉是如何应用在精密铸造上的？

以下是其具体的应用方式、作用原理和优势：

一、 主要应用环节：制壳（型壳面层）

精密铸造的核心工序之一是制作陶瓷型壳。这个过程通常包括多次蘸取浆料（耐火涂料）和撒砂（耐火砂粒），形成多层结构。铬矿粉主要用于最关键的第一层或前两层，即面层（Prime Coat)。

1. 配制涂料浆：

   • 将极细的铬矿粉（通常为200目以上甚至更细的粉末）与粘结剂（通常是硅溶胶或水玻璃）按特定比例混合。

   • 在搅拌机中充分搅拌和熟化，形成均匀、粘度稳定的耐火涂料浆。

2. 蘸浆和撒砂：

   • 将清洗好的蜡模树组浸入铬矿粉涂料浆中，确保蜡模表面完全、均匀地覆盖一层薄薄的涂料。

   • 提起蜡模树，滴除多余涂料后，立即在其表面撒上一层较粗的铬矿砂（通常为30-100目）。

   • 这一层“浆+砂”构成了型壳的第一层，也是直接接触钢水的一层。

3. 干燥和硬化：

   • 将涂挂好涂料的模组在恒温恒湿的环境中静置，让粘结剂充分固化干燥，形成坚固的陶瓷层。

4. 重复过程：

   • 在面层之后，后续的背层（第二层及以后）通常会使用成本更低的高岭土（莫来石）、石英砂等耐火材料来增加型壳的强度和厚度，直至达到要求的层数。

二、 为什么选择铬矿粉？（作用与优势）

铬矿粉之所以被选为面层材料，是因为其具有一系列优异的物理化学性能，非常适合铸造高温合金，尤其是不锈钢、耐热钢、工具钢等。

1. 优异的耐火度和化学稳定性：

   • 铬铁矿的耐火度高达1900℃以上，远高于普通钢水的浇注温度（1500-1600℃），能有效抵抗高温。

   • 它呈中性或弱碱性，与常见的酸性SiO₂（石英砂）相比，与碱性金属液（特别是含锰、铬较高的合金）的反应性极低，能有效防止化学粘砂。

2. 低热膨胀率：

   • 铬矿砂的热膨胀系数很小，且膨胀均匀，热稳定性好。这使得型壳在受热时尺寸变化小，能有效防止型壳开裂，从而获得尺寸精度更高、表面更光洁的铸件。

3. 优良的激冷作用：

   • 铬矿砂的热导率比石英砂等材料高得多，具有强烈的“激冷”效果。这可以加快铸件表面的凝固速度，使得：

     • 晶粒细化：铸件表面晶粒更细小，力学性能更好。

     • 抑制缺陷：减少甚至消除铸件表面的“麻点”、“皱皮”等缺陷。

     • 改善表面质量：使铸件表面更光滑、洁净。

4. 抗金属渗透性：

   • 铬矿粉在高温下会与FeO反应生成FeO·Cr₂O₃复合物，体积膨胀，能有效堵塞型壳表面的孔隙，形成致密的烧结层，阻止高温金属液渗入砂粒间隙，从而防止机械粘砂。

5. 减少铸造缺陷：

   • 综合以上优点，使用铬矿粉面层可以显著减少铸件的粘砂、夹砂、脉纹、毛刺等表面缺陷，大大降低了后续清理（如喷砂、打磨）的工作量和成本。

三、 适用铸件类型

铬矿粉主要应用于对表面质量要求极高的高端精密铸件：

• 不锈钢、耐热钢、高合金钢铸件：如泵阀、叶轮、涡轮叶片、食品机械零件等。

• 大型、厚壁碳钢铸件：用于防止粘砂和脉纹。

• 对表面光洁度和尺寸精度有严苛要求的铸件。